RU2556699C1 - Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency - Google Patents

Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency Download PDF

Info

Publication number
RU2556699C1
RU2556699C1 RU2014112872/07A RU2014112872A RU2556699C1 RU 2556699 C1 RU2556699 C1 RU 2556699C1 RU 2014112872/07 A RU2014112872/07 A RU 2014112872/07A RU 2014112872 A RU2014112872 A RU 2014112872A RU 2556699 C1 RU2556699 C1 RU 2556699C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
estimates
radio
antenna
signals
elements
Prior art date
Application number
RU2014112872/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Валентинович Емельянов
Андрей Анатольевич Строцев
Иван Александрович Сухенький
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
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 унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2014112872/07A priority Critical patent/RU2556699C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556699C1 publication Critical patent/RU2556699C1/en

Links

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: result is achieved by forming a certain topology of weakly directional antenna system elements; facilitating processing of signals from antenna system elements to obtain estimates of the angular position of radio-frequency sources based on interval analysis and use of display of regions in the complex space of values of exponential functions which cover the corresponding obtained estimates, generated in the space of discrete values of angular coordinates on the azimuth and elevation angle.
EFFECT: absence of limitations on the use of the method on the coverage sector of the angular position of radio-frequency sources and the set of obtained real measurements, simple process of obtaining interval estimates of the angular position of radio-frequency sources, high accuracy of interval estimates of the angular position of radio-frequency sources while maintaining high speed of processing signals when finding the direction of radio signals of multiple radio-frequency sources operating at one frequency using antenna systems which consist of weakly directional elements.
13 tbl

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в быстродействующих системах определения направлений на источники радиоизлучения, работающие на одной частоте.The invention relates to radio engineering, in particular to direction finding, and can be used in high-speed systems for determining directions to radio sources operating at the same frequency.

Пеленгация нескольких источников радиоизлучения (ИРИ), работающих на одной частоте, имеет место в задачах управления радиочастотным спектром и обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, в системах радиосвязи, а также в процессе мониторинга радиоэлектронной обстановки при многолучевом распространении радиоволн, воздействии преднамеренных и непреднамеренных помех, отражениях сигнала от различных объектов и слоев атмосферы.Direction finding of several sources of radio emission (IRI) operating on the same frequency takes place in the tasks of controlling the radio frequency spectrum and ensuring the electromagnetic compatibility of electronic equipment, in radio communication systems, as well as in the process of monitoring the electronic environment in the case of multipath propagation of radio waves, exposure to deliberate and unintentional interference, reflections signal from various objects and layers of the atmosphere.

Известные способы пеленгации нескольких источников радиоизлучения на одной частоте опираются на статистические методы проверки гипотез (критерий отношения правдоподобий [1 - Радзиевский В.Т., Уфаев В.А. Алгоритмы обнаружения и пеленгования совокупности частотно неразделимых радиосигналов // Радиотехника, 2005, №9, с.56-69]), на метод максимума правдоподобия [2 - Дзвонковская А.Л., Дмитриенко А.Н., Кузьмин А.В. Эффективность измерения углов прихода сигнала радиопеленгатора на основе метода максимального правдоподобия // Радиотехника и электроника, 2001, т.46, №10, с.1242-1247], на сверхразрешающие методы [3 - Мюнье Ж., Делиль Ж.Ю. Пространственный анализ в пассивных локационных системах с помощью адаптивных методов // ТИИЭР, 1987, т.75, №11, с.21-37], [4 - Manikas A., Ratnarajah Т., Lee Jinsock Evaluation of Super-resolution Array-Techniques as Applied to Coherent Sources // International Journals of Electronic, Jan. 1997, Vol.82, No.1, pp.77-105] и др. Однако задача пеленгации ИРИ, как некорректная задача, не может быть решена надежно [5 - А.А. Грешилов, А.Л. Лебедев, П.А. Плохута Многосигнальная пеленгация источников радиоизлучения на одной частоте как некорректная задача // Успехи современной радиоэлектроники, 2008, №3, с.30-46]: 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 обеспечивают разрешение ИРИ, имеющих близкие по значениям пеленги.Known methods for direction finding of several sources of radio emission at a single frequency are based on statistical methods for testing hypotheses (likelihood ratio criterion [1 - VT Radzievsky, VA Ufaev. Detection and direction finding algorithms for a set of frequency inseparable radio signals // Radio Engineering, 2005, No. 9, p. 56-69]), on the maximum likelihood method [2 - Dzvonkovskaya A.L., Dmitrienko A.N., Kuzmin A.V. The effectiveness of measuring the angles of arrival of a signal from the direction finder based on the maximum likelihood method // Radio Engineering and Electronics, 2001, vol. 46, No. 10, p. 1242-1247], on superresolving methods [3 - Münier J., Delille J. Spatial analysis in passive location systems using adaptive methods // TIIER, 1987, v. 75, No. 11, p.21-37], [4 - Manikas A., Ratnarajah T., Lee Jinsock Evaluation of Super-resolution Array- Techniques as Applied to Coherent Sources // International Journals of Electronic, Jan. 1997, Vol.82, No.1, pp.77-105] and others. However, the IR direction finding problem, as an incorrect task, cannot be solved reliably [5 - A.A. Greshilov, A.L. Lebedev, P.A. Plohuta. Multi-signal direction finding of radio-frequency sources at the same frequency as an incorrect task // Uspekhi Sovremennykh Radioelectronics, 2008, No. 3, pp. 30-46]: no 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 IRIs with similar bearings.

В частности, известен способ пеленгации источника сигнала [6 - Патент РФ №2192651, МПК G01S 3/00, G01S 3/14. Способ пеленгования источника сигнала, войсковая часть 11135. Тынянкин С.И., Апульцына И.В., Бурцев С.Ю. Публ. - 10.11.2002 г.], включающий прием пеленгуемого сигнала элементами двух линейных эквидистантных антенных решеток, расположенных взаимно-перпендикулярно, вычисление пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки и комплексно-сопряженного пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй линейной эквидистантной антенной решетки, преобразование масштабов обоих вычисленных пространственных спектров пеленгуемого сигнала по логарифмическому закону, корреляционный анализ и измерение относительного сдвига преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала и оценку угловых координат.In particular, there is a known method of direction finding a signal source [6 - RF Patent No. 2192651, IPC G01S 3/00, G01S 3/14. Method of signal source direction finding, military unit 11135. Tynyankin S.I., Apultsyna I.V., Burtsev S.Yu. Publ. - November 10, 2002], including receiving a direction-finding signal by elements of two linear equidistant antenna arrays arranged mutually perpendicularly, calculating the spatial Fourier spectrum of the direction-finding signal received by the elements of the first linear equidistant antenna array and the complex conjugate spatial spectrum of the direction-finding signal received by the elements the second linear equidistant antenna array, the conversion of the scales of both calculated spatial spectra of the direction finding signal according to the logar to the physical law, correlation analysis and measurement of the relative shift of the transformed spatial spectra of the direction-finding signal and the estimation of angular coordinates.

Недостатком способа является большая вычислительная сложность (за счет вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемых сигналов, корреляционного анализа и измерения относительного сдвига преобразованных пространственных спектров пеленгуемых сигналов), невозможность получения интервальных оценок пеленгов, а также невозможность получения информации об угле наклона фронта волны радиосигнала.The disadvantage of this method is the great computational complexity (due to the calculation of spatial Fourier spectra of direction-finding signals, correlation analysis and measurement of the relative shift of the converted spatial spectra of direction-finding signals), the impossibility of obtaining interval estimates of bearings, as well as the impossibility of obtaining information about the angle of inclination of the radio wave wavefront.

Известен способ пеленгации радиосигналов [7 - Патент РФ №2144200, МПК G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор. Ашихмин А.В., Виноградов А.Д., Кондращенко В.Н., Рембовский A.M.. Публ. - 10.01.2000 г.], который включает прием радиосигналов антенной решеткой, состоящей из N антенных элементов, выполненных идентичными в количестве не менее трех и расположенных в плоскости пеленгования, измерение в каждом частотном поддиапазоне комплексных амплитуд пар сигналов, характеризующих фазы каждого радиосигнала, принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне одним из антенных элементов пары, выбранным в качестве сигнального, относительно фазы радиосигнала, принимаемом в том же частотном поддиапазоне другим из антенных элементов пары, выбранным в качестве опорного для всех используемых пар антенных элементов, формирование двухмерных угловых спектров каждого принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне радиосигнала по измеренным комплексным амплитудам пар сигналов для различных пар антенных элементов антенной решетки соответственно взаимному расположению этих антенных элементов в плоскости пеленгования, по которым судят об азимутах и углах места принятых радиосигналов.A known method of direction finding of radio signals [7 - RF Patent No. 2144200, IPC G01S 3/14. Method for direction finding of radio signals and multi-channel direction finder. Ashikhmin A.V., Vinogradov A.D., Kondrashchenko V.N., Rembovsky A.M. Publ. - January 10, 2000], which includes receiving radio signals by an antenna array consisting of N antenna elements made identical in an amount of at least three and located in the direction-finding plane, measuring in each frequency sub-range the complex amplitudes of pairs of signals characterizing the phases of each radio signal received in the corresponding frequency subband by one of the antenna elements of the pair selected as a signal, relative to the phase of the radio signal received in the same frequency subband by another of the antenna element nt pairs selected as a reference for all pairs of antenna elements used, the formation of two-dimensional angular spectra of each received in the corresponding frequency subband radio signal from the measured complex amplitudes of the signal pairs for different pairs of antenna elements of the antenna array according to the relative position of these antenna elements in the direction-finding plane, according to which judge the azimuths and elevations of the received radio signals.

Недостатком способа является большая временная длительность получения пеленгов (за счет последовательной попарной обработки сигналов, формируемых антенными элементами), низкая точность пеленгования из-за несинхронного подключения (через коммутатор) пары антенных элементов ко входам двухканального приемника, а также невозможность получения интервальных оценок результатов пеленгации.The disadvantage of this method is the long time it takes to obtain bearings (due to sequential pairwise processing of signals generated by antenna elements), low direction finding accuracy due to non-synchronous connection (via a switch) of a pair of antenna elements to the inputs of a two-channel receiver, and the inability to obtain interval estimates of direction finding results.

Рассмотрение решения задач радиопеленгации с учетом их некорректности, например, в [5], [8 - Некорректные задачи цифровой обработки информации и сигналов: монография / А.А. Грешилов. - 2-е изд., доп. - М.: Университетская книга: Логос, 2009.- 360 с], [9 - Патент РФ №2382379, МПК (2006.01) G01S 5/04. Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте, ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Грешилов А.А., Плохута П.А. Публ. - 20.02.2010 г.], [10 - Патент РФ №2380719, МПК (2006.01) G01S 5/04. Способ пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте, ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Грешилов А.А. Публ. - 27.01.2010 г.], позволило повысить достоверность получаемых результатов пеленгования, сократить количество необходимых при реализации сложных математических операций, а также получить интервальные оценки результатов пеленгации.Consideration of solving problems of direction finding taking into account their incorrectness, for example, in [5], [8 - Incorrect tasks of digital processing of information and signals: monograph / A.A. Greshilov. - 2nd ed., Ext. - M.: University book: Logos, 2009.- 360 s], [9 - RF Patent No. 2382379, IPC (2006.01) G01S 5/04. Method of multi-signal direction finding of radio emission sources at one frequency, GOU VPO "MSTU named after NE Bauman". Greshilov A.A., Plohuta P.A. Publ. - February 20, 2010], [10 - RF Patent No. 2380719, IPC (2006.01) G01S 5/04. Method for direction finding of radio emission sources at one frequency, GOU VPO "MSTU named after NE Bauman". Greshilov A.A. Publ. - 01/27/2010], made it possible to increase the reliability of the obtained direction finding results, reduce the number of complex mathematical operations necessary for the implementation, and also obtain interval estimates of direction finding results.

Так, в частности, известен способ пеленгации K ИРИ [10], принятый за прототип, который осуществляют следующим образом.So, in particular, the known method of direction finding K IRI [10], adopted as a prototype, which is carried out as follows.

1. Радиосигналы источников принимают посредством антенной системы (АС), состоящей из M слабонаправленных элементов (вибраторов), расположенных линейно на расстояниях друг от друга, кратных заданной величине d, как правило, не превышающей значения половины длины волны излучения ИРИ.1. The radio signals of the sources are received by means of an antenna system (AS), consisting of M weakly directed elements (vibrators) located linearly at distances from each other that are multiples of a given value of d, as a rule, not exceeding half the wavelength of the IRI radiation.

2. Получают комплексные амплитуды сигналов на выходах вибраторов ym, m = 1, M ¯

Figure 00000001
(вектор амплитудно-фазового распределения (АФР) - y = ( y 1 y 2 y M ) T
Figure 00000002
). При этом математическая модель сигнала для m-го элемента вектора АФР имеет вид2. Get the complex amplitudes of the signals at the outputs of the vibrators y m , m = one, M ¯
Figure 00000001
(amplitude-phase distribution vector (AFR) - y = ( y one y 2 ... y M ) T
Figure 00000002
) In this case, the mathematical model of the signal for the m-th element of the AFR vector has the form

Figure 00000003
Figure 00000003

где uk - амплитуда сигнала k-го ИРИ;where u k is the amplitude of the signal of the k-th IRI;

φm - фаза сигнала k-го ИРИ на m-м вибраторе, зависящая от азимутального и угломестного пеленгов k-го ИРИ θk и βk соответственно;φ m is the phase of the signal of the kth IRI on the mth vibrator, depending on the azimuthal and elevation bearings of the kth IRI θ k and β k, respectively;

nm - шум, имеющий место на m-м вибраторе, включающий в себя шум мирового фона и аппаратуры (с нулевым математическим ожиданием и заданным средним квадратичным отклонением (СКО): σm);n m - noise, which occurs in m-th vibrator including a global background noise and instrumentation (with zero mean and a given standard deviation (SD): σ m);

j - мнимая единица.j is the imaginary unit.

3. Формируют и решают систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) вида3. Form and solve a system of linear algebraic equations (SLAE) of the form

Figure 00000004
Figure 00000004

запоминают полученный вектор C = ( C 0 C 1 C K 1 ) T

Figure 00000005
,remember the resulting vector C = ( C 0 C one ... C K - one ) T
Figure 00000005
,

где T - знак операции транспонирования.where T is the sign of the transpose operation.

4. Полагая элементы вектора C

Figure 00000006
коэффициентами полинома4. Assuming vector elements C
Figure 00000006
polynomial coefficients

Figure 00000007
Figure 00000007

находят и запоминают его корни - экспоненциальные функции, показатели которых содержат информацию об угловом положении ИРИ:find and remember its roots - exponential functions, the indicators of which contain information about the angular position of the IRI:

Figure 00000008
Figure 00000008

где λ - длина волны сигналов ИРИ.where λ is the wavelength of the IRI signals.

5. По формуле5. According to the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

находят азимутальные пеленги источников радиоизлучения (если угломестные пеленги равны нулю) или (если угломестные пеленги не равны нулю) по формулеfind the azimuth bearings of the sources of radio emission (if the elevation bearings are equal to zero) or (if the elevation bearings are not equal to zero) by the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

находят величины произведений косинусов азимутальных и угломестных пеленгов, а затем по тригонометрическим формулам, приведенным, например, в [5] находят значения азимутальных и угломестных пеленгов, запоминают значения пеленгов:find the values of the cosines of the azimuthal and elevation bearings, and then, using the trigonometric formulas given, for example, in [5] find the values of azimuthal and elevation bearings, remember the values of bearings:

Figure 00000011
Figure 00000011

где γ - угол между плоскостью линейной АС и плоскостью, проведенной через смещенный в азимутальной плоскости (дополнительный) вибратор и базовый вибратор линейной АС (фазовый центр);where γ is the angle between the plane of the linear speaker and the plane drawn through a biased in the azimuthal plane (optional) vibrator and the base vibrator of the linear speaker (phase center);

Figure 00000012
;
Figure 00000012
;

Figure 00000013
.
Figure 00000013
.

6. Находят диагональные элементы ковариационной матрицы DC. решения СЛАУ (2) - дисперсии элементов вектора коэффициентов полинома (3) при заданном СКО σy элементов матрицы системы (2)6. Find the diagonal elements of the covariance matrix D C. solutions of SLAE (2) - the variance of the elements of the coefficient vector of the polynomial (3) for a given standard deviation σ y of the elements of the matrix of system (2)

Figure 00000014
Figure 00000014

на основе, например, упрощенной формулы [5], [8]:based, for example, on the simplified formula [5], [8]:

Figure 00000015
Figure 00000015

7. Находят дисперсии пеленгов по формуле, приведенной в [5], [10] для K=2:7. Find the variance of the bearings according to the formula given in [5], [10] for K = 2:

Figure 00000016
Figure 00000016

либо как скалярные функции случайных аргументов на основе дисперсий (8) и выражений (3)-(7).or as scalar functions of random arguments based on variances (8) and expressions (3) - (7).

8. На основе дисперсий, полученных в п.7 строят соответствующие доверительные интервалы.8. Based on the variances obtained in clause 7, the corresponding confidence intervals are constructed.

9. Производят визуализацию результатов.9. Visualize the results.

Указанный способ обладает следующими недостатками.The specified method has the following disadvantages.

1. Ограниченность применения способа для определения точечных и интервальных оценок результатов пеленгации по рабочему сектору углового положения ИРИ и совокупности полученных реальных измерений:1. The limited application of the method for determining point and interval estimates of the results of direction finding by the working sector of the angular position of the IRI and the totality of the obtained real measurements:

а. Применение выражений вида (5) обуславливает отсутствие единственности решения, поскольку математическая функция arccos{ϑ} единственному значению (отличному от ϑ=±1) ставит в соответствие два угла в интервале (0°, 360°). Поэтому требуется, например, предложенное в [5], явное задание рабочего сектора пеленгации по каждому из углов - его ширина не должна превышать 180° (что при применении слабонаправленных элементов АС ведет к необходимости введения дополнительных операций в рассматриваемый способ пеленгации).but. The use of expressions of the form (5) determines the lack of uniqueness of the solution, since the mathematical function arccos {ϑ} associates a single value (other than ϑ = ± 1) with two angles in the interval (0 °, 360 °). Therefore, it is required, for example, that proposed in [5], an explicit assignment of the working direction finding sector for each of the angles — its width should not exceed 180 ° (which, when using weakly directed AC elements, leads to the necessity of introducing additional operations into the direction finding method under consideration).

б. Ограниченность оценки азимутальных углов при использовании формул вида (7) диапазоном от -90° до 90°.b. Limited estimation of azimuthal angles when using formulas of the form (7) in the range from -90 ° to 90 °.

в. Непосредственное применение выражения (5) для оценки азимутального положения ИРИ возможно только в частных случаях получения его действительного значения, когда выполняется условие | ξ k | = 1

Figure 00000017
, т.е. при некоторых частных наборах реализации вектора АФР. В противном случаеat. The direct use of expression (5) to estimate the azimuthal position of the IRI is possible only in special cases of obtaining its real value when the condition | ξ k | = one
Figure 00000017
, i.e. with some particular sets of realization of the AFR vector. Otherwise

Figure 00000018
Figure 00000018

и интерпретация полученных комплекснозначных оценок азимутальных пеленгов требует дополнительного обоснования.and the interpretation of the obtained complex-valued estimates of azimuth bearings requires additional justification.

2. Алгоритмические и вычислительные сложности получения интервальных оценок, связанные:2. Algorithmic and computational difficulties in obtaining interval estimates associated with:

- со сложностями оценки дисперсий азимутальных пеленгов ИРИ при их большом числе (основанные на выражениях вида (9), просто вычислимы только при возможности получения аналитических выражений для частных производных θ k C i

Figure 00000019
, k = 1, K ¯
Figure 00000020
, i = 0, K 1 ¯
Figure 00000021
, что ограничено числом ИРИ, а для численного определения θ k C i
Figure 00000022
, k = 1, K ¯
Figure 00000023
, i = 0, K 1 ¯
Figure 00000024
требуется многократное нахождение корней полинома (3));- with the difficulties of estimating the variances of the azimuthal bearings of the IRI with a large number of them (based on expressions of the form (9), they are simply computable only if it is possible to obtain analytical expressions for partial derivatives θ k C i
Figure 00000019
, k = one, K ¯
Figure 00000020
, i = 0 K - one ¯
Figure 00000021
, which is limited by the number of Iran, and for numerical determination θ k C i
Figure 00000022
, k = one, K ¯
Figure 00000023
, i = 0 K - one ¯
Figure 00000024
multiple finding of the roots of the polynomial (3)) is required;

- с получением дисперсий оценок азимутальных и угломестных пеленгов как дисперсий существенно нелинейных скалярных функций от комплекснозначных сигналов ξk, k = 1, K ¯

Figure 00000025
, являющихся в свою очередь функциями случайных величин - оценок решений СЛАУ вида (2).- obtaining variances of estimates of azimuthal and elevation bearings as variances of essentially nonlinear scalar functions of complex-valued signals ξ k , k = one, K ¯
Figure 00000025
, which, in turn, are functions of random variables - estimates of solutions of SLAEs of the form (2).

3. Получаемые интервальные оценки пространственного углового положения ИРИ, основанные только на дисперсиях, не учитывают факта зависимости случайных величин оценок пространственного углового положения ИРИ (оценки азимутального и угломестного положения ИРИ). При формировании интервальной оценки в виде доверительной области (с заданной доверительной вероятностью) это приводит к тому, что она будет представлять собой прямоугольник, стороны которого определяются границами доверительных интервалов оценок азимутального и угломестного положения ИРИ полученных раздельно: прямоугольник, как форма доверительной области системы двух случайных величин, получается в том случае, когда они являются независимыми. Однако, поскольку каждая из случайных величин (оценки азимутального и угломестного положения ИРИ), входящих в рассматриваемую систему, является по сути функцией одного и того же векторного случайного аргумента (составленного из шумов, имеющих место на вибраторах), то в общем случае они являются зависимыми. В этом случае форма доверительной области представляет собой фигуру, вписанную в прямоугольник. Следовательно, интервальные оценки не адекватны реальным условиям. В практическом плане это приводит к увеличению области неопределенности местоопределения ИРИ. Так, например, если форма сечения пространственной фигуры, образованной точкой положения пеленгатора и областью неопределенности оценки азимутального и угломестного положения ИРИ, плоскостью его возможного положения (поверхность Земли) - эллипс, полуоси (a, b) которого расположены параллельно сторонам описывающего его прямоугольника, то площадь поиска ИРИ будет необоснованно увеличена на ( ( 2 a ) ( 2 b ) π a b 1 ) 100 % = 27,3 %

Figure 00000026
.3. The obtained interval estimates of the spatial angular position of the IRI, based only on the variances, do not take into account the fact of the dependence of random values of the estimates of the spatial angular position of the IRI (estimates of the azimuthal and elevation position of the IRI). In the formation of the interval estimate in the form of a confidence region (with a given confidence probability), this leads to the fact that it will be a rectangle, the sides of which are determined by the boundaries of the confidence intervals of the estimates of the azimuth and elevation position of the IRI obtained separately: a rectangle, as a form of the confidence region of a system of two random quantities obtained in the case when they are independent. However, since each of the random variables (estimates of the azimuthal and elevation position of the IRI) included in the system under consideration is essentially a function of the same vector random argument (made up of noise occurring on vibrators), in the general case they are dependent . In this case, the shape of the trust region is a figure inscribed in a rectangle. Consequently, interval estimates are not adequate for real conditions. In practical terms, this leads to an increase in the area of uncertainty of the Iranian location. So, for example, if the cross-sectional shape of a spatial figure formed by a point of position of the direction finder and an uncertainty region for estimating the azimuth and elevation position of the IRI, the plane of its possible position (the Earth’s surface) is an ellipse whose semiaxes ( a , b) are parallel to the sides of the rectangle describing it, then Iran’s search area will be unreasonably increased by ( ( 2 a ) ( 2 b ) π a b - one ) one hundred % = 27.3 %
Figure 00000026
.

Предлагаемый способ свободен от указанных недостатков и при этом сохраняет достоинство способа-прототипа - высокую вычислительную эффективность.The proposed method is free from these disadvantages and at the same time retains the advantage of the prototype method - high computational efficiency.

Достигаемый технический результат при пеленгации радиосигналов нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, с использованием антенных систем (АС), состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов):Achievable technical result during direction finding of radio signals of several sources of radio emission operating at the same frequency, using antenna systems (AS), consisting of weakly directed elements (vibrators):

- отсутствие ограничений на применение способа по рабочему сектору углового положения ИРИ и совокупности полученных реальных измерений;- the absence of restrictions on the application of the method for the working sector of the angular position of the IRI and the totality of the obtained real measurements;

- упрощение процесса получения интервальных оценок углового положения ИРИ;- simplification of the process of obtaining interval estimates of the angular position of the IRI;

- повышение адекватности интервальных оценок углового положения ИРИ за счет учета зависимости случайных величин оценок пространственного углового положения ИРИ,- improving the adequacy of interval estimates of the angular position of the IRI by taking into account the dependence of random variables of the estimates of the spatial angular position of the IRI,

при сохранении повышенного быстродействия (скорости) обработки сигналов.while maintaining increased speed (speed) of signal processing.

Указанный технический результат достигают за счет:The specified technical result is achieved due to:

1) определенной топологии слабонаправленных элементов АС;1) a specific topology of weakly directed elements of the speaker;

2) организации процессов обработки сигналов с элементов АС для получения оценок углового положения ИРИ на основе интервального анализа и использования отображения областей в комплексных пространствах значений экспоненциальных функций, накрывающих соответствующие им полученные оценки, в пространство дискретных значений угловых координат по азимуту и углу места.2) the organization of signal processing processes from AC elements to obtain estimates of the angular position of the IRI based on interval analysis and using the mapping of regions in complex spaces of values of exponential functions covering the corresponding estimates to the space of discrete values of angular coordinates in azimuth and elevation.

Для достижения указанного технического результа предлагается способ пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте, при котором принимают многолучевой сигнал посредством многоэлементной антенной системы, синхронно преобразовывают ансамбль принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента антенной системы, в цифровые сигналы, преобразовывают цифровые сигналы в сигнал амплитудно-фазового распределения, описывающий распределение амплитуд и фаз на элементах антенной системы, формируют из амплитуд комплексных сигналов амплитудно-фазового распределения системы линейных алгебраических уравнений, первая строка которой представляет собой в левой части уравнения сумму произведений коэффициентов полинома экспоненциальных функций и амплитуд сигналов с линейно расположенных антенных элементов, взятых последовательно, начиная с амплитуды, соответствующей антенному элементу, выбранного в качестве фазового центра, число элементов суммирования равно количеству источников радиоизлучения, а правая часть представляет невыбранное еще значение амплитуды сигнала со следующего последовательно расположенного антенного элемента, при этом, каждое последующее уравнение в системе сформированных линейных алгебраических уравнений является сдвигом коэффициентов уравнения (амплитуд сигналов) определяют решения этой системы уравнений(коэффициентов полинома) и определяют корни полинома - экспоненциальных функций, аргументами каждой из которых являются азимутальные и угломестные пеленги только одного из источников радиоизлучения.To achieve this technical result, a method for direction finding of radio emission sources at a single frequency is proposed, in which a multipath signal is received by means of a multi-element antenna system, the ensemble of received signals, which depend on the time and number of the antenna system element, is synchronously converted into digital signals, digital signals are converted into an amplitude signal phase distribution, which describes the distribution of amplitudes and phases on the elements of the antenna system, is formed from the amplitudes of complex signals the amplitude-phase distribution of a system of linear algebraic equations, the first line of which is the sum of the products of the polynomial coefficients of the exponential functions and the amplitudes of the signals from the linearly arranged antenna elements taken in series, starting from the amplitude corresponding to the antenna element selected as the phase center, the number of elements of summation is equal to the number of sources of radio emission, and the right side represents the unselected value of the amplitude from the next sequentially located antenna element, in this case, each subsequent equation in the system of generated linear algebraic equations is a shift of the equation coefficients (signal amplitudes) determine the solutions of this system of equations (polynomial coefficients) and determine the roots of the polynomial - exponential functions, the arguments of each of which are azimuthal and elevation bearings of only one of the sources of radio emission.

Согласно изобретению, до приема сигналов из элементов антенной системы формируют L линейных антенных подсистем (L≥2), расположенных под разными углами относительно друг друга, каждая из которых содержит Ml, l = 1, L ¯

Figure 00000027
, элементов, выполняют вышеперечисленные операции с сигналами для каждой из антенных подсистем, получая оценки значений экспоненциальных функций для каждого k-го источника радиоизлучения k = 1, K ¯
Figure 00000028
(K - количество источников радиоизлучения), получают интервальную оценку углового положения каждого k-го источника радиоизлучения как двумерную область в пространстве азимутальных углов и углов места, являющуюся пересечением L областей, полученных для каждой l-й ( l = 1, L ¯ )
Figure 00000029
антенной подсистемы, при этом каждая из этих Z, областей формируется как отображение областей в комплексных пространствах значений экспоненциальных функций, накрывающих соответствующие им оценки, в пространство дискретных значений угловых координат по азимуту и углу места, при необходимости выделяют точечные оценки углового положения источников радиоизлучения как середины соответствующих интервальных оценок.According to the invention, prior to receiving signals from the elements of the antenna system, L linear antenna subsystems (L≥2) are formed, located at different angles relative to each other, each of which contains M l , l = one, L ¯
Figure 00000027
, of elements, perform the above operations with signals for each of the antenna subsystems, obtaining estimates of the values of exponential functions for each k-th source of radio emission k = one, K ¯
Figure 00000028
(K is the number of sources of radio emission), we obtain an interval estimate of the angular position of each k-th source of radio emission as a two-dimensional region in the space of azimuthal angles and elevation angles, which is the intersection of L regions obtained for each lth ( l = one, L ¯ )
Figure 00000029
of the antenna subsystem, each of these Z regions being formed as a mapping of regions in complex spaces of values of exponential functions covering their corresponding estimates into a space of discrete values of angular coordinates in azimuth and elevation angle, if necessary, point estimates of the angular position of radio emission sources as the middle corresponding interval estimates.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого изобретения из литературы не известны, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровняThe combination of distinctive features and properties of the present invention from the literature are not known, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step

В практическом плане способ осуществляют следующим образом.In practical terms, the method is as follows.

Радиосигналы источников принимают посредством антенной системы (АС), состоящей из L линейных подсистем AC - групп вибраторов (L≥2), каждая из которых содержит Ml, l = 1, L ¯

Figure 00000030
, элементов, расположенных на расстоянии кратном d между соседними элементами «своей» подсистемы. При этом некоторые элементы могут одновременно принадлежать нескольким группам. В качестве фазового центра, например, выбирается общий элемент, относительно него и направления, определяемого первой подсистемой АС, остальные подсистемы расположены под углами γ2, …, γL в плоскости определения азимутальных направлений θ = ( θ 1 θ 2 θ K ) T
Figure 00000031
. Для определенности пусть таким элементом будет первый элемент каждой антенной подсистемы. - 1The radio signals of the sources are received by means of an antenna system (AC), consisting of L linear subsystems AC - groups of vibrators (L≥2), each of which contains M l , l = one, L ¯
Figure 00000030
, elements located at a distance multiple of d between adjacent elements of "their" subsystem. However, some elements may simultaneously belong to several groups. As the phase center, for example, selected common element relative thereto and a direction defined by the first subsystem AC, the other subsystem are arranged at angles γ 2, ..., γ L in the plane of determining azimuthal directions θ = ( θ one θ 2 ... θ K ) T
Figure 00000031
. For definiteness, let such an element be the first element of each antenna subsystem. - one

Получают комплексные амплитуды сигналов на выходах вибраторов ym, m = 1, M ¯

Figure 00000032
(вектор АФР - y = ( y 1 y 2 y M ) T
Figure 00000033
). При этом, математическая модель сигнала для m-го элемента вектора АФР имеет вид, аналогичный (1). - 2Get the complex amplitudes of the signals at the outputs of the vibrators y m , m = one, M ¯
Figure 00000032
(AFR vector - y = ( y one y 2 ... y M ) T
Figure 00000033
) Moreover, the mathematical model of the signal for the m-th element of the AFR vector has the form similar to (1). - 2

В соответствии с топологией АС из y = ( y 1 y 2 y M ) T

Figure 00000034
формируют L векторов z 1 = ( z 11 z 12 z 1 M 1 ) T
Figure 00000035
, …, z l 1 = ( z l 1 z l 2 z l M 1 ) T
Figure 00000036
…, z L = ( z L 1 z L 2 z L M L ) T
Figure 00000037
, при этом в связи с выбранным элементом - фазовым центром: z11=z21=…=zL1=y1. - 3In accordance with the topology of speakers from y = ( y one y 2 ... y M ) T
Figure 00000034
form L vectors z one = ( z eleven z 12 ... z one M one ) T
Figure 00000035
, ..., z l one = ( z l one z l 2 ... z l M one ) T
Figure 00000036
... z L = ( z L one z L 2 ... z L M L ) T
Figure 00000037
, while in connection with the selected element, the phase center: z 11 = z 21 = ... = z L1 = y 1 . - 3

Формируют и решают L СЛАУ видаForm and solve L SLAE of the form

Figure 00000038
,
Figure 00000038
,

запоминают полученные векторы коэффициентов полиномов Cl=(Cl0 Cl1 Cl2 … Cl,K-1)T, l = 1, L ¯

Figure 00000039
. - 4remember the resulting coefficient vectors of polynomials C l = (C l0 C l1 C l2 ... C l, K-1 ) T , l = one, L ¯
Figure 00000039
. - four

Находят корни полиномовFind polynomial roots

Figure 00000040
Figure 00000040

- оценки η ^ l k

Figure 00000041
экспоненциальных функций ηlk, k = 1, K ¯
Figure 00000042
, l = 1, L ¯
Figure 00000043
, содержащие информацию об угловом положении ИРИ, запоминают их. - 5- estimates η ^ l k
Figure 00000041
exponential functions η lk , k = one, K ¯
Figure 00000042
, l = one, L ¯
Figure 00000043
containing information about the angular position of the IRI, remember them. - 5

На основе интервального анализа с заданной точностью (и скоростью) на основе выраженийBased on interval analysis with a given accuracy (and speed) based on expressions

Figure 00000044
Figure 00000044

где (θkk)l - множество значений азимутальных углов и углов места, характеризующих положение k-го ИРИ, полученных на основе оценок η ^ l k

Figure 00000041
l-й антенной подсистемы, определяют и запоминают интервальные оценки (θkk)инт. При необходимости выделяют точечные оценки как середины соответствующих интервалов. - 6where (θ k , β k ) l is the set of azimuthal angles and elevation angles characterizing the position of the k-th IRI obtained on the basis of estimates η ^ l k
Figure 00000041
l-th antenna subsystem, determine and store interval estimates (θ k , β k ) int . If necessary, point estimates are distinguished as the midpoints of the corresponding intervals. - 6

7. Производят визуализацию результатов. - 77. Visualize the results. - 7

В качестве многоэлементной АС рассматриваем линейную систему, состоящую из нескольких слабонаправленных элементов (вибраторов). В качестве фазового центра (точки, относительно которой происходит измерение фаз сигналов, приходящих на элементы антенной системы) выбираем один из вибраторов.As a multi-element speaker system, we consider a linear system consisting of several weakly directed elements (vibrators). 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), we select one of the vibrators.

Необходимо определение азимутального и угломестного положения ИРИ, присутствующих в эфире:It is necessary to determine the azimuth and elevation position of the IRI present on the air:

В качестве практически оправданного допущения для предлагаемого способа (как и в способе-прототипе) сигналы, оценки параметров которых подлежат определению, рассматривают как детерминированные, подверженные аддитивной помехе.As a practically justified assumption for the proposed method (as in the prototype method), signals whose parameter estimates are to be determined are considered deterministic, subject to additive interference.

Поскольку на результаты измерений неизбежно накладывается помеха, а также имеют место ошибки измерений, обусловленные используемой аппаратурой, необходимо получить интервальные оценки искомых параметров. Кроме того, интервальная оценка пространственного углового положения ИРИ должна учитывать зависимость случайных величин оценок пеленгов по азимуту и углу места.Since interference is inevitably imposed on the measurement results, and measurement errors due to the equipment used also occur, it is necessary to obtain interval estimates of the desired parameters. In addition, an interval estimate of the spatial angular position of the IRI should take into account the dependence of random values of bearing estimates in azimuth and elevation.

Полагаем, что излучение на одной частоте осуществляет K ИРИ. Требуется по сигналу комплексного амплитудно-фазового распределения y = ( y 1 y 2 y M ) T

Figure 00000045
определить параметры ИРИ: θ = ( θ 1 θ 2 θ K ) T
Figure 00000046
, β = ( β 1 β 2 β K ) T
Figure 00000047
и u = ( u 1 u 2 u K ) T
Figure 00000048
. В зависимости от пеленгационной обстановки и возможностей АС формируют L линейных антенных подсистем - групп вибраторов (L≥2), каждая из которых содержит Ml, l = 1, L ¯
Figure 00000049
элементов, расположенных на расстоянии кратном d между соседними элементами «своей» подсистемы. При этом некоторые элементы могут одновременно принадлежать нескольким группам. В качестве фазового центра, например, выбирается общий элемент, относительно него и направления, определяемого первой подсистемой АС, остальные подсистемы расположены под углами γ2, …, γL в плоскости определения азимутальных направлений θ = ( θ 1 θ 2 θ K ) T
Figure 00000050
.We believe that radiation at one frequency carries out K IRI. Required by a complex amplitude-phase distribution signal y = ( y one y 2 ... y M ) T
Figure 00000045
determine the parameters of the IRI: θ = ( θ one θ 2 ... θ K ) T
Figure 00000046
, β = ( β one β 2 ... β K ) T
Figure 00000047
and u = ( u one u 2 ... u K ) T
Figure 00000048
. Depending on the direction-finding situation and the capabilities of the speakers, L linear antenna subsystems are formed - groups of vibrators (L≥2), each of which contains M l , l = one, L ¯
Figure 00000049
elements located at a distance multiple of d between adjacent elements of "their" subsystem. However, some elements may simultaneously belong to several groups. As a phase center, for example, a common element is selected, relative to it and the direction determined by the first AS subsystem, the remaining subsystems are located at angles γ 2 , ..., γ L in the plane of determination of azimuthal directions θ = ( θ one θ 2 ... θ K ) T
Figure 00000050
.

Таким образом, из элементов вектора y = ( y 1 y 2 y M ) T

Figure 00000051
формируют L векторов z 1 = ( z 11 z 12 z 1 M 1 ) T
Figure 00000052
, …, z l 1 = ( z l 1 z l 2 z l M 1 ) T
Figure 00000053
…, z L = ( z L 1 z L 2 z L M L ) T
Figure 00000054
, l = 1 L M l = M
Figure 00000055
. Тогда выражения (2)-(5) принимают вид:Thus, from the elements of the vector y = ( y one y 2 ... y M ) T
Figure 00000051
form L vectors z one = ( z eleven z 12 ... z one M one ) T
Figure 00000052
, ..., z l one = ( z l one z l 2 ... z l M one ) T
Figure 00000053
... z L = ( z L one z L 2 ... z L M L ) T
Figure 00000054
, l = one L M l = M
Figure 00000055
. Then the expressions (2) - (5) take the form:

Figure 00000056
Figure 00000056

Figure 00000057
Figure 00000057

Figure 00000058
Figure 00000058

а СКО σm, m = 1, M ¯

Figure 00000059
, представляются в виде σlml, l = 1, L ¯
Figure 00000060
, m l = 1, M l ¯
Figure 00000061
.and the standard deviation σ m , m = one, M ¯
Figure 00000059
, are represented as σ lml , l = one, L ¯
Figure 00000060
, m l = one, M l ¯
Figure 00000061
.

В соответствии с прототипом решение (10), (11) позволяет найти в общем случае комплекснозначные оценки η ^ l k

Figure 00000041
значений экспоненциальных функций ηlk, k = 1, K ¯
Figure 00000062
, l = 1, L ¯
Figure 00000063
. В отличие от прототипа, определение интервальных оценок искомых параметров k-го ИРИ осуществляется не на основе формирования точечной оценки по тригонометрическим выражениям, аргументами которых является только пара значений η ^ l k
Figure 00000041
из L с последующим определением (с большими вычислительными затратами) ковариационной матрицы и формированием интервальных оценок, а путем интервального анализа результатов для всех L антенных подсистем на основе оценок η ^ l k
Figure 00000041
, k = 1, K ¯
Figure 00000064
, l = 1, L ¯
Figure 00000065
. Отметим, что интервальные оценки формируются на основе данных, в которых впервые в порядке обработки сигналов от элементов АС, представлена информация об угловом положении каждого ИРИ по отдельности (т.е. каждый набор оценок η ^ l k
Figure 00000041
, l = 1, L ¯
Figure 00000066
для фиксированного k содержит информацию об угловом положении только k-го ИРИ). Поэтому формирование интервальных оценок угловых положений ИРИ упрощается. Кроме того, в процесс их получения не вносятся погрешности и отсутствуют ограничения, связанные с применением вспомогательных операций над сигналами.In accordance with the prototype, the solution (10), (11) allows us to find in the general case complex-valued estimates η ^ l k
Figure 00000041
values of exponential functions η lk , k = one, K ¯
Figure 00000062
, l = one, L ¯
Figure 00000063
. In contrast to the prototype, the determination of the interval estimates of the desired parameters of the k-th IRI is not based on the formation of a point estimate using trigonometric expressions, the arguments of which are only a pair of values η ^ l k
Figure 00000041
from L with the subsequent determination (with high computational costs) of the covariance matrix and the formation of interval estimates, and by interval analysis of the results for all L antenna subsystems based on the estimates η ^ l k
Figure 00000041
, k = one, K ¯
Figure 00000064
, l = one, L ¯
Figure 00000065
. Note that interval estimates are formed on the basis of data in which, for the first time in the order of processing signals from speakers, information is presented on the angular position of each IRI separately (i.e., each set of estimates η ^ l k
Figure 00000041
, l = one, L ¯
Figure 00000066
for a fixed k contains information about the angular position of only the k-th IRI). Therefore, the formation of interval estimates of the angular positions of the IRI is simplified. In addition, errors are not introduced into the process of obtaining them and there are no restrictions associated with the use of auxiliary operations on signals.

Согласно предлагаемому способу (θkk)инт ((θkk)инт - обозначение интервальной оценки углового положения k-го ИРИ) формируют на основе сравнения оценок η ^ l k

Figure 00000041
со значениями ηlk, полученными по выражению (12). Рассмотрим следующий вариант построения схемы сравнения, основанный на введении системы событий и применении аппарата алгебры событий.According to the proposed method (θ k , β k ) int ((θ k , β k ) int - designation of the interval estimation of the angular position of the k-th IRI) is formed based on a comparison of estimates η ^ l k
Figure 00000041
with values of η lk obtained by expression (12). Consider the following option for constructing a comparison scheme based on the introduction of an event system and the application of the apparatus of event algebra.

Пусть Ωlkkk) - событие, заключающееся в одновременном выполнении для некоторой точки (θkk) пространства угловых координат θ, β следующих условий:Let Ω lkk , β k ) be an event consisting in the simultaneous fulfillment of the following conditions for some point (θ k , β k ) of the space of angular coordinates θ, β:

Figure 00000067
,
Figure 00000067
,

где ε l k Re

Figure 00000068
, ε l k Im
Figure 00000069
( l = 1, L ¯ , k = 1, K ¯ )
Figure 00000070
- параметры, характеризующие размеры ε - окрестностей оценок η ^ l k
Figure 00000041
в области действительных и мнимых их частей и следовательно, интервальных оценок пеленгов в пространстве угловых координат θ, β.Where ε l k Re
Figure 00000068
, ε l k Im
Figure 00000069
( l = one, L ¯ , k = one, K ¯ )
Figure 00000070
- parameters characterizing the sizes ε - neighborhood estimates η ^ l k
Figure 00000041
in the real and imaginary parts of them and, therefore, interval estimates of bearings in the space of angular coordinates θ, β.

Значения ε l k Re

Figure 00000071
, ε l k Im
Figure 00000072
определяются на этапе настройки реализации предлагаемого способа и в общем случае зависят от топологии АС и отношения сигнал/шум. В качестве вариантов обоснования их значений можно использовать методы статистического моделирования или конфлюэнтного анализа для получения СКО Re [ η ^ l k ]
Figure 00000073
и Im [ η ^ l k ]
Figure 00000074
на основе значений σlml, l = 1, L ¯
Figure 00000075
, m l = 1, M l ¯
Figure 00000076
. Кроме того обоснование выбора их значений можно выполнить на основе построения доверительных областей с заданными доверительными вероятностями в соответствии с подходами многомерного статистического анализа, изложенными в [11 - Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. - М.: Мир, 1973. - С.208], [12 - Чанышева А.Ф. Нахождение интервальной оценки комплексного уравнения регрессии // Экономическое прогнозирование: модели и методы: материалы Международной научно-практической конференции. 5-6 апреля 2009 г.: в 2 ч., под ред. Давниса В.В. Воронеж.: Изд-во ВГУ, 2009].Values ε l k Re
Figure 00000071
, ε l k Im
Figure 00000072
are determined at the setup stage of the implementation of the proposed method and, in the general case, depend on the topology of the speakers and the signal-to-noise ratio. As options for substantiating their values, statistical modeling or confluent analysis methods can be used to obtain the standard deviation Re [ η ^ l k ]
Figure 00000073
and Im [ η ^ l k ]
Figure 00000074
based on the values of σ lml , l = one, L ¯
Figure 00000075
, m l = one, M l ¯
Figure 00000076
. In addition, the justification of the choice of their values can be performed on the basis of constructing confidence areas with given confidence probabilities in accordance with the approaches of multivariate statistical analysis described in [11 - D. Himmelblau. Analysis of processes by statistical methods. - M .: Mir, 1973. - S.208], [12 - A. Chanysheva. Finding an interval estimate of the complex regression equation // Economic forecasting: models and methods: materials of the International scientific and practical conference. April 5-6, 2009: at 2 a.m., ed. Davnisa V.V. Voronezh .: Publishing House of the Voronezh State University, 2009].

Тогда событие, заключающееся в одновременном появлении всех событий Ωlkkk), k = 1, K ¯

Figure 00000077
, l = 1, L ¯
Figure 00000078
представимо в виде:Then the event consisting in the simultaneous appearance of all events Ω lkk , β k ), k = one, K ¯
Figure 00000077
, l = one, L ¯
Figure 00000078
representable in the form:

Figure 00000079
Figure 00000079

При этом каждому событию Ωlkkk) соответствует точка в пространстве угловых координат θ, β, принадлежащая интервальной оценкеMoreover, each event Ω lkk , β k ) corresponds to a point in the space of angular coordinates θ, β belonging to the interval estimate

Figure 00000080
Figure 00000080

где (θkk)l - множество значений азимутальных углов и углов места, характеризующих положение k-го ИРИ, полученных на основе оценок η ^ l k

Figure 00000041
l-й антенной подсистемы, а из (13), (14) следует:where (θ k , β k ) l is the set of azimuthal angles and elevation angles characterizing the position of the k-th IRI obtained on the basis of estimates η ^ l k
Figure 00000041
l-th antenna subsystem, and from (13), (14) it follows:

Figure 00000081
Figure 00000081

Практическую реализацию приближенного поиска (θkk)инт можно представить в виде процедуры формирования сети точек (θkk) в пространстве угловых координат θ, β, проверки их принадлежности допустимому множеству по выражениям:The practical implementation of the approximate search (θ k , β k ) int can be represented as a procedure for forming a network of points (θ k , β k ) in the space of angular coordinates θ, β, checking their membership in an admissible set by the expressions:

Figure 00000082
Figure 00000082

с последующим определением (θkk)инт как оболочки множества допустимых точек.with the subsequent definition of (θ k , β k ) int as a shell of the set of admissible points.

Таким образом, интервальная оценка (θkk)инт углового положения k-го ИРИ есть двумерная область в пространстве азимутальных углов и углов места, являющаяся пересечением L областей, полученных для каждой l-й ( l = 1, L ¯ )

Figure 00000083
антенной подсистемы. При этом каждая из этих L областей формируется как отображение областей в комплексных пространствах значений ηlk, накрывающих соответствующие им оценки η ^ l k
Figure 00000041
, в пространство дискретных значений угловых координат θ, β.Thus, the interval estimate (θ k , β k ) int of the angular position of the kth IRI is a two-dimensional region in the space of azimuthal angles and elevation angles, which is the intersection of L regions obtained for each lth ( l = one, L ¯ )
Figure 00000083
antenna subsystem. Moreover, each of these L regions is formed as a map of regions in the complex spaces of η lk values covering the corresponding estimates η ^ l k
Figure 00000041
into the space of discrete values of the angular coordinates θ, β.

Способ и порядок построения сети рассматриваемых точек в пространстве угловых координат θ, β определяется требуемой точностью и скоростью решения задачи пеленгации. Отметим, что она, в общем случае, не зависит от числа ИРИ и, таким образом, увеличение числа ИРИ не влияет существенно на вычислительные затраты реализации интервального анализа.The method and procedure for constructing the network of points in question in the space of angular coordinates θ, β is determined by the required accuracy and speed of solving the direction finding problem. Note that, in the general case, it does not depend on the number of IRIs and, therefore, an increase in the number of IRIs does not significantly affect the computational costs of implementing interval analysis.

Критерий определения количества сигналов, принимаемых АС, относительно способа-прототипа модифицируется следующим образом: их количество равно обобщенному (по одному из возможных правил) числу «больших» собственных чисел матриц A C l T A C l

Figure 00000084
,The criterion for determining the number of signals received by the AS relative to the prototype method is modified as follows: their number is equal to the generalized (according to one of the possible rules) number of “large” eigenvalues of the matrices A C l T A C l
Figure 00000084
,

Figure 00000085
.
Figure 00000085
.

Таким образом, предлагаемый способ, так же как и прототип, обладает повышенным быстродействием за счет отсутствия математических операций, требующих больших вычислительных затрат, таких как, например, преобразование Фурье. Кроме того, он имеет следующие преимущества:Thus, the proposed method, like the prototype, has increased speed due to the lack of mathematical operations that require large computational costs, such as, for example, the Fourier transform. In addition, it has the following advantages:

- отсутствуют ограничения по рабочему сектору углового положения ИРИ и совокупности полученных реальных измерений;- there are no restrictions on the working sector of the angular position of the IRI and the totality of the obtained real measurements;

- упрощен процесс получения интервальных оценок углового положения ИРИ, в частности, формирование интервальных оценок углового положения ИРИ реализуется без необходимости, в общем случае, многократного нахождения корней полинома высокой степени, и решения задачи получения дисперсий оценок азимутальных и угломестных пеленгов как дисперсий существенно нелинейных скалярных функций от комплекснозначных сигналов, являющихся в свою очередь функциями случайных величин - оценок решений СЛАУ;- the process of obtaining interval estimates of the angular position of the IRI is simplified, in particular, the formation of interval estimates of the angular position of the IRI is realized without the need, in the general case, to repeatedly find the roots of a polynomial of high degree, and to solve the problem of obtaining variances of estimates of azimuthal and elevation bearings as dispersions of essentially nonlinear scalar functions from complex-valued signals, which in turn are functions of random variables - estimates of solutions of SLAE;

- повышена адекватность интервальных оценок углового положения ИРИ за счет учета зависимости случайных величин оценок пеленгов по азимуту и углу места.- increased the adequacy of interval estimates of the angular position of the IRI by taking into account the dependence of random values of bearing estimates in azimuth and elevation.

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки в последовательности его реализации от способа-прототипа, которые сведены в таблице 1.Thus, the proposed method has the following distinctive features in the sequence of its implementation from the prototype method, which are summarized in table 1.

Таблица 1Table 1 Последовательность реализации способа-прототипаThe sequence of implementation of the prototype method Последовательность реализации предлагаемого способаThe sequence of implementation of the proposed method 0. Предварительный этап: при пеленгации ИРИ, расположенных в секторе по азимуту большем от 0° до 180°, а также при отличии угломестного положения ИРИ от 0° - выделение в составе линейной АС отдельного элемента - вибратора, смещенного относительно линии расположения остальных.0. Preliminary stage: during direction finding of IRIs located in a sector in the azimuth greater than 0 ° to 180 °, and also when the elevation position of the IRI differs from 0 °, a separate element is selected as a part of a linear AS — a vibrator offset from the others. 0. Предварительный этап: формируют из M слабонаправленных элементов (вибраторов) L (L≥2) линейных антенных подсистем с минимум одним общим элементом.0. Preliminary stage: form from M weakly directed elements (vibrators) L (L≥2) of linear antenna subsystems with at least one common element. 1. Принимают радиосигналы источников излучения посредством АС, состоящей из М слабонаправленных элементов (вибраторов), расположенных линейно на расстояниях друг от друга, кратных заданной величине d, как правило, не превышающей значения половины длины волны излучения ИРИ.1. Receive the radio signals of the radiation sources through the AS, consisting of M weakly directed elements (vibrators) located linearly at distances from each other that are multiples of a given value of d, usually not exceeding the value of half the radiation wavelength of the IRI. 1. Принимают радиосигналы источников излучения посредством АС, состоящей из M слабонаправленных элементов (вибраторов), расположенных линейно на расстояниях друг от друга, кратных заданной величине d, как правило, не превышающей значения половины длины волны излучения ИРИ.1. Receive the radio signals of the radiation sources through the AS, consisting of M weakly directed elements (vibrators) located linearly at distances from each other that are multiples of a given value d, usually not exceeding the value of half the radiation wavelength of the IRI. 2. Получают комплексные амплитуды сигналов на выходах вибраторов ym,
m = 1, M ¯

Figure 00000086

(вектор АФР -
y = ( y 1 y 2 y M ) T ) .
Figure 00000087
2. Get the complex amplitudes of the signals at the outputs of the vibrators y m ,
m = one, M ¯
Figure 00000086

(AFR vector -
y = ( y one y 2 ... y M ) T ) .
Figure 00000087
2. Получают комплексные амплитуды сигналов на выходах вибраторов ym,
m = 1, M ¯
Figure 00000088

(вектор АФР -
y = ( y 1 y 2 y M ) T ) .
Figure 00000087
2. Get the complex amplitudes of the signals at the outputs of the vibrators y m ,
m = one, M ¯
Figure 00000088

(AFR vector -
y = ( y one y 2 ... y M ) T ) .
Figure 00000087
3. Формируют и решают систему линейных алгебраических
уравнений вида (2), запоминают полученное решение - вектор
C = ( C 0 C 1 C K 1 ) T .
Figure 00000089
3. Form and solve a system of linear algebraic
equations of the form (2), remember the resulting solution - a vector
C = ( C 0 C one ... C K - one ) T .
Figure 00000089
3. Формируют и решают L систем линейных алгебраических
уравнений вида (10), запоминают полученные решения - Clk,
l = 1, L ¯ ,
Figure 00000090
k = 1, K ¯ .
Figure 00000091
3. Form and solve L linear algebraic systems
equations of the form (10), remember the obtained solutions - C lk ,
l = one, L ¯ ,
Figure 00000090
k = one, K ¯ .
Figure 00000091
4. Полагая элементы вектора C
Figure 00000092
коэффициентами полинома (3) находят и запоминают его корни ξk,
k = 1, K ¯ .
Figure 00000091
4. Assuming vector elements C
Figure 00000092
coefficients of polynomial (3) find and remember its roots ξ k ,
k = one, K ¯ .
Figure 00000091
4. Полагая элементы вектора C
Figure 00000092
коэффициентами полиномов (11) находят и запоминают их корни η ^ l k ,
Figure 00000093

l = 1, L ¯ ,
Figure 00000090
k = 1, K ¯ .
Figure 00000091
4. Assuming vector elements C
Figure 00000092
coefficients of polynomials (11) find and remember their roots η ^ l k ,
Figure 00000093

l = one, L ¯ ,
Figure 00000090
k = one, K ¯ .
Figure 00000091
5. Находят точечные оценки азимутальных и угломестных пеленгов по выражениям (5)-(7), содержащие функции, ограничивающие применение способа по рабочему сектору углового положения ИРИ и совокупности полученных реальных измерений.5. Find point estimates of azimuthal and elevation bearings from expressions (5) - (7), containing functions that limit the application of the method for the working sector of the angular position of the IRI and the totality of the obtained real measurements. 5. Находят интервальные оценки (θkk)инт углового положения каждого k-го ИРИ в виде двумерных областей в пространстве азимутальных углов и углов места, являющихся пересечением L областей, полученных для каждой l-й
( l = 1, L ¯ )
Figure 00000094

антенной подсистемы. При этом каждая из этих L областей формируется как отображение областей в комплексных пространствах значений ηlk, накрывающих соответствующие им оценки η ^ l k ,
Figure 00000093
в пространство дискретных значений угловых координат θ, β.
5. Find the interval estimates (θ k, β k) int of the angular position of each k-th IRI in the form of two-dimensional regions in space azimuth angles and elevation angles of the intersection L areas obtained for each l-d
( l = one, L ¯ )
Figure 00000094

antenna subsystem. Moreover, each of these L regions is formed as a map of regions in the complex spaces of η lk values covering the corresponding estimates η ^ l k ,
Figure 00000093
into the space of discrete values of the angular coordinates θ, β.
6. Находят дисперсии элементов вектора коэффициентов полинома (3) при заданном СКО σy элементов матрицы системы (2).6. Find the variance of the elements of the vector of coefficients of the polynomial (3) for a given standard deviation σ y of the elements of the matrix of system (2). 7. Находят дисперсии пеленгов по формуле (9) или как скалярные функции случайных аргументов на основе дисперсий п.6 и выражений (3)-(7), являющиеся источником алгоритмической и вычислительной сложности.7. The variances of bearings are found by formula (9) or as scalar functions of random arguments based on the variances of claim 6 and expressions (3) - (7), which are a source of algorithmic and computational complexity. 8. На основе полученных в п.5 - п.7
результатов формируют интервальные оценки в виде соответствующих доверительных интервалов, не учитывающих зависимость случайных величин - точечных оценок азимутальных и угломестных пеленгов.
8. Based on those obtained in clauses 5 - 7
the results are formed by interval estimates in the form of corresponding confidence intervals that do not take into account the dependence of random variables - point estimates of azimuthal and elevation bearings.
6. При необходимости выделяют
точечные оценки углового положения источников радиоизлучения как середины соответствующих интервальных оценок.
6. If necessary, emit
point estimates of the angular position of the sources of radio emission as the middle of the corresponding interval estimates.
9. Производят визуализацию результатов.9. Visualize the results. 7. Производят визуализацию результатов.7. Visualize the results.

Таким образом, из представленной таблицы сравнения последовательностей реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что в предлагаемом способе относительно способа прототипа изменена последовательность действий с радиосигналами по получению результатов пеленгации (в отличие от способа-прототипа сначала формируются интервальные оценки азимутальных и угломестных пеленгов, а затем их точечные аналоги) и введена новая совокупность операций по определению интервальных оценок углового положения ИРИ, приводящие к положительному эффекту: отсутствию ограничений на применение способа по рабочему сектору углового положения ИРИ и совокупности полученных реальных измерений; упрощению процесса получения интервальных оценок углового положения ИРИ; повышению адекватности интервальных оценок углового положения ИРИ за счет учета зависимости случайных величин оценок пространственного углового положения ИРИ.Thus, from the presented table comparing the sequences of implementation of the prototype method and the proposed method, it is seen that in the proposed method, the sequence of actions with radio signals to obtain direction finding results is changed relative to the prototype method (in contrast to the prototype method, interval estimates of azimuth and elevation bearings are formed first, and then their point analogues) and a new set of operations was introduced to determine interval estimates of the angular position of the IRI, leading to positive effective effect: the absence of restrictions on the application of the method for the working sector of the angular position of the IRI and the totality of the obtained real measurements; simplifying the process of obtaining interval estimates of the angular position of the IRI; improving the adequacy of interval estimates of the angular position of the IRI by taking into account the dependence of random variables of the estimates of the spatial angular position of the IRI.

Порядок выполнения интервального анализа рассмотрим на примере пеленгации двух ИРИ, работающих на частоте 1000 МГц. Характеристики углового положения ИРИ: θ1=35°, β1=20°, θ2=195°, β2=40°; амплитудные характеристики ИРИ: u1=10 мВ, u2=8 мВ.The procedure for performing interval analysis will be examined using direction finding of two IRIs operating at a frequency of 1000 MHz. The characteristics of the angular position of the IRI: θ 1 = 35 °, β 1 = 20 °, θ 2 = 195 °, β 2 = 40 °; the amplitude characteristics of the IRI: u 1 = 10 mV, u 2 = 8 mV.

Помеха имеет математическое ожидание, равное нулю, и СКО σm=0,1 мВ. Пеленгацию будем осуществлять посредством АС, состоящей из двух линейных подсистем по 7 вибраторов в каждой, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном 0,15 м. Угол между подсистемами в азимутальной плоскости: γ2=90°.The interference has a mathematical expectation of zero, and the standard deviation σ m = 0.1 mV. We will perform direction finding by means of an AS consisting of two linear subsystems of 7 vibrators each, spaced apart by a distance of 0.15 m. The angle between the subsystems in the azimuthal plane is: γ 2 = 90 °.

В результате выполнения последовательности операций над принятыми сигналами, содержание которых определяется приемом радиосигналов источников посредством АС, получением вектора АФР, формированием и решением СЛАУ вида (10), нахождением и запоминанием корней полиномов вида (11) получим оценки экспоненциальных функций, показатели которых содержат информацию об угловом положении ИРИ.As a result of the sequence of operations on the received signals, the content of which is determined by the reception of the source radio signals by means of the AS, obtaining the AFR vector, forming and solving the SLAE of the form (10), finding and storing the roots of the polynomials of the form (11), we obtain estimates of exponential functions whose indicators contain information on angular position of Iran.

С целью сравнения результатов зафиксируем реализацию шумового воздействия. В таблице 2 представлены значения шумов в сигналах z 1 = ( z 11 z 12 z 17 ) T

Figure 00000095
, z 2 = ( z 21 z 22 z 27 ) T
Figure 00000096
:In order to compare the results, we fix the implementation of the noise exposure. Table 2 shows the noise values in the signals z one = ( z eleven z 12 ... z 17 ) T
Figure 00000095
, z 2 = ( z 21 z 22 ... z 27 ) T
Figure 00000096
:

Таблица 2table 2 Номер элемента в подсистемеSubsystem item number на элементы первой подсистемыon the elements of the first subsystem на элементы второй подсистемыon the elements of the second subsystem 1one -0,040598-0.040598 -0,040598-0.040598 22 -0,104730-0.104730 -0,153490-0.153490 33 0,1535700.153570 0,0221370,022137 4four 0,0434430.043443 -0,137450-0.137450 55 -0,191710-0.191710 -0,083929-0.083929 66 0,0469940,046994 -0,020864-0.020864 77 0,1274400.127440 0,0755910,075591

Для представленной реализации шумов значения оценок экспоненциальных функций принимают вид: η ^ 11 = 0,74939 + j 0,66402

Figure 00000097
, η ^ 12 = 0,68497 j 0,73201
Figure 00000098
, η ^ 21 = 0,1298 j 0,99151
Figure 00000099
, η ^ 22 = 0,8134 + j 0,58394
Figure 00000100
.For the presented implementation of noise, the values of estimates of exponential functions take the form: η ^ eleven = - 0.74939 + j 0.66402
Figure 00000097
, η ^ 12 = - 0.68497 - j 0.73201
Figure 00000098
, η ^ 21 = - 0.1298 - j 0,99151
Figure 00000099
, η ^ 22 = 0.8134 + j 0.58394
Figure 00000100
.

Реализация интервального анализа в пространстве угловых координат θ ∈ [0°, 360°], β ∈ [0°, 90°] с шагом в один градус для εlk=ε ( l = 1, L ¯

Figure 00000101
, k = 1, K ¯
Figure 00000102
) на основе выражений (14), (15) позволила получить следующие результаты, представленные в таблицах 3-7.Implementation of interval analysis in the space of angular coordinates θ ∈ [0 °, 360 °], β ∈ [0 °, 90 °] in increments of one degree for ε lk = ε ( l = one, L ¯
Figure 00000101
, k = one, K ¯
Figure 00000102
) based on the expressions (14), (15) allowed to obtain the following results, presented in tables 3-7.

Результаты интервальной оценки при ε=0,05The results of the interval assessment at ε = 0.05

Таблица 3Table 3 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3434 1919 22 3434 20twenty 33 3535 1717 4four 3535 18eighteen 55 3535 1919 66 3535 20twenty 77 3535 2121 88 3535 2222 99 3535 2323 1010 3636 20twenty 11eleven 3636 2121 1212 194194 3939 1313 194194 4040 14fourteen 194194 4141 15fifteen 195195 3939 1616 195195 4040 1717 195195 4141 18eighteen 196196 4040 1919 196196 4141

Результаты интервальной оценки при ε=0,04The results of the interval evaluation at ε = 0.04

Таблица 4Table 4 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 18eighteen 22 3535 1919 33 3535 20twenty 4four 3535 2121 55 3535 2222 66 195195 3939 77 195195 4040 88 195195 4141

Результаты интервальной оценки при ε=0,03The results of the interval evaluation at ε = 0.03

Таблица 5Table 5 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 1919 22 3535 20twenty 33 3535 2121 4four 3535 2222 55 195195 4040

Результаты интервальной оценки при ε=0,02The results of the interval evaluation at ε = 0.02

Таблица 6Table 6 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 1919 22 3535 20twenty 33 3535 2121 4four 195195 4040

Результаты интервальной оценки при ε=0,01Interval assessment results at ε = 0.01

Таблица 7Table 7 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 20twenty 22 195195 4040

Оценки, полученные на основе способа-прототипа:Ratings based on the prototype method:

θ1=35,03°, β1=18,29°, θ2=15,00°, β2=139,91°.θ 1 = 35.03 °, β 1 = 18.29 °, θ 2 = 15.00 °, β 2 = 139.91 °.

Из результатов сравнения видно, что предлагаемый способ устойчиво дает результат в виде интервальных оценок, середины интервалов совпадают с точным угловым положением ИРИ, а при уменьшении порога сравнения частей комплексных чисел до значения ε=0,01 интервальная оценка вырождается в точечную, совпадающую с точным угловым положением ИРИ.From the comparison results it is seen that the proposed method stably gives the result in the form of interval estimates, the middle of the intervals coincides with the exact angular position of the IRI, and when the threshold of comparison of the parts of the complex numbers decreases to the value ε = 0.01, the interval estimate degenerates into a point that coincides with the exact angular the situation of Iran.

Более того, результат получен в виде поля в пространстве азимутальных углов и углов места, что актуально для последующей обработки полученных оценок в системах принятия решений с нечеткой логикой.Moreover, the result was obtained in the form of a field in the space of azimuthal and elevation angles, which is relevant for the subsequent processing of the obtained estimates in decision-making systems with fuzzy logic.

Отметим, что при отсутствии шумов значения оценок экспоненциальных функций принимают вид: η11=-0,7507+j0,66064, η12=-0,68559-j0,72799, η21=-0,12333-j0,99237, η22=0,81195+j0,58372, т.е. абсолютные погрешности определения их действительных и мнимых частей, соответственно равны (таблица 8).Note that in the absence of noise, the values of the estimates of exponential functions take the form: η 11 = -0.7507 + j0.66064, η 12 = -0.68559-j0.72799, η 21 = -0.12333-j0.99237, η 22 = 0.81195 + j0.58372, i.e. the absolute errors in determining their real and imaginary parts are respectively equal (table 8).

Таблица 8Table 8 l, kl, k | Re [ η l k ] Re [ η ^ l k ] |

Figure 00000103
| Re [ η l k ] - Re [ η ^ l k ] |
Figure 00000103
| Im [ η l k ] Im [ η ^ l k ] |
Figure 00000104
| Im [ η l k ] - Im [ η ^ l k ] |
Figure 00000104
1, 1eleven 0,001310.00131 0,003380,00338 1, 212 0,000620,00062 0,004020,00402 2, 12, 1 0,000350,00035 0,000860,00086 2, 22, 2 0,001450.00145 0,000220,00022

и их максимальные значения не превышают значений 0,00402 и 0,00338, соответственно, для первого и второго ИРИ. Таким образом, для получения оценки углового положения соответствующих ИРИ в соответствии с предлагаемым способом величина е должна быть не меньше этих значений.and their maximum values do not exceed the values of 0.00402 and 0.00338, respectively, for the first and second IRI. Thus, to obtain an estimate of the angular position of the corresponding IRI in accordance with the proposed method, the value of e must be no less than these values.

При этом оценки, полученные на основе способа-прототипа, существенно не улучшаются: θ1=35,00°, β1=13,09°, θ2=15,00°, β2=148,41°. Результаты по предлагаемому способу для этого случая представлены в таблицах 9-13.Moreover, the estimates obtained on the basis of the prototype method are not significantly improved: θ 1 = 35.00 °, β 1 = 13.09 °, θ 2 = 15.00 °, β 2 = 148.41 °. The results of the proposed method for this case are presented in tables 9-13.

Результаты интервальной оценки при ε=0,05The results of the interval assessment at ε = 0.05

Таблица 9Table 9 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3434 1919 22 3434 20twenty 33 3535 1717 4four 3535 18eighteen 55 3535 1919 66 3535 20twenty 77 3535 2121 88 3535 2222 99 3535 2323 1010 3636 20twenty 11eleven 3636 2121 1212 194194 3939 1313 194194 4040 14fourteen 194194 4141 15fifteen 195195 3939 1616 195195 4040 1717 195195 4141 18eighteen 196196 4040 1919 196196 4141

Результаты интервальной оценки при ε=0,04The results of the interval evaluation at ε = 0.04

Таблица 10Table 10 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 18eighteen 22 3535 1919 33 3535 20twenty 4four 3535 2121 55 3535 2222 66 195195 3939 77 195195 4040 88 195195 4141

Результаты интервальной оценки при ε=0,03The results of the interval evaluation at ε = 0.03

Таблица 11Table 11 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 18eighteen 22 3535 1919 33 3535 20twenty 4four 3535 2121 55 195195 4040

Результаты интервальной оценки при ε=0,02The results of the interval evaluation at ε = 0.02

Таблица 12Table 12 Номер положительного
результата при сравнении
Positive number
result when comparing
Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees.
1one 3535 1919 22 3535 20twenty 33 3535 2121 4four 195195 4040

Результаты интервальной оценки при ε=0,01Interval assessment results at ε = 0.01

Таблица 13Table 13 Номер положительного результата при сравненииPositive result number when comparing Значение азимутального угла, град.The value of the azimuthal angle, deg. Значение угла места, град.The value of elevation, degrees. 1one 3535 20twenty 22 195195 4040

Таким образом, предлагаемый способ обладает устойчивостью к действию рассматриваемого класса помех. Кроме того, приведенные результаты показывают, что способ-прототип даже при отсутствии помех дает существенную погрешность в определении углов места и азимутальных углов, больших 180°.Thus, the proposed method is resistant to the considered class of interference. In addition, the results show that the prototype method even in the absence of interference gives a significant error in determining elevation angles and azimuthal angles greater than 180 °.

Claims (1)

Способ пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте, при котором принимают многолучевой сигнал посредством многоэлементной антенной системы, синхронно преобразовывают ансамбль принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента антенной системы, в цифровые сигналы, преобразовывают цифровые сигналы в сигнал амплитудно-фазового распределения, описывающий распределение амплитуд и фаз на элементах антенной системы, формируют из амплитуд комплексных сигналов амплитудно-фазового распределения системы линейных алгебраических уравнений, первая строка которой представляет собой в левой части уравнения сумму произведений коэффициентов полинома экспоненциальных функций и амплитуд сигналов с линейно расположенных антенных элементов, взятых последовательно, начиная с амплитуды, соответствующей антенному элементу, выбранного в качестве фазового центра, число элементов суммирования равно количеству источников радиоизлучения, а правая часть представляет невыбранное еще значение амплитуды сигнала со следующего последовательно расположенного антенного элемента, при этом каждое последующее уравнение в системе сформированных линейных алгебраических уравнений является сдвигом коэффициентов уравнения вправо на одну позицию по отношению к предыдущему уравнению, определяют решения этой системы уравнений и определяют корни полинома - экспоненциальные функции, аргументами каждой из которых являются азимутальные и угломестные пеленги только одного из источников радиоизлучения, отличающийся тем, что до приема сигналов из элементов антенной системы формируют L линейных антенных подсистем, L≥2, расположенных под разными углами относительно друг друга, каждая из которых содержит Ml, l = 1, L ¯ ,
Figure 00000105
элементов, выполняют вышеперечисленные операции с сигналами для каждой из антенных подсистем, получая оценки η l k
Figure 00000106
значений экспоненциальных функций ηlk=ехр(j(2π/λ)dcos(θkl)cosβk), k = 1, K ¯ ,
Figure 00000107
l = 1, L ¯ ,
Figure 00000108
где K - количество источников радиоизлучения, j - мнимая единица, λ - длина волны сигналов источников радиоизлучения, d - расстояние между соседними элементами антенных подсистем, θk, βk - азимутальный и угломестный пеленги k-го источника радиоизлучения, γl - угловое положение в азимутальной плоскости линейных антенных подсистем относительно первой из них, l = 1, L ¯ ,
Figure 00000108
γl=0, получают интервальную оценку (θk, βk)инт углового положения каждого k-го источника радиоизлучения как двумерную область в пространстве азимутальных углов и углов места, являющуюся пересечением L областей, полученных для каждой l-й, l = 1, L ¯ ,
Figure 00000108
антенной подсистемы, при этом каждая из этих L областей формируется как отображение областей в комплексных пространствах значений ηlk, накрывающих соответствующие им оценки η l k
Figure 00000109
, в пространство дискретных значений угловых координат по азимуту и углу места, при необходимости выделяют точечные оценки углового положения источников радиоизлучения как середины соответствующих интервальных оценок (θk, βk)инт.
A method of direction finding radio-frequency sources at a single frequency, at which a multi-beam signal is received by means of a multi-element antenna system, synchronously converting an ensemble of received signals, depending on the time and number of the antenna system element, into digital signals, converting digital signals into an amplitude-phase distribution signal describing the distribution of amplitudes and phases on the elements of the antenna system are formed from the amplitudes of complex signals of the amplitude-phase distribution of a linear algebraic system equations, the first line of which is the sum of the products of the coefficients of the polynomial of the exponential functions and the amplitudes of the signals from linearly arranged antenna elements, taken sequentially, starting from the amplitude corresponding to the antenna element selected as the phase center, the number of summation elements is equal to the number of sources radiation, and the right side represents the unselected value of the amplitude of the signal from the next sequentially located antenna e element, in this case each subsequent equation in the system of generated linear algebraic equations is a shift of the equation coefficients to the right by one position relative to the previous equation, the solutions of this system of equations are determined and the roots of the polynomial are determined by exponential functions, the arguments of each of which are azimuthal and elevation bearings only one of the sources of radio emission, characterized in that prior to receiving signals from the elements of the antenna system form L linear antenna subsystems, L 2 arranged at different angles relative to each other, each of which comprises M l, l = one, L ¯ ,
Figure 00000105
elements, perform the above operations with signals for each of the antenna subsystems, receiving estimates η l k
Figure 00000106
values of exponential functions η lk = exp (j (2π / λ) dcos (θ k + γ l ) cosβ k ), k = one, K ¯ ,
Figure 00000107
l = one, L ¯ ,
Figure 00000108
where K is the number of radio emission sources, j is the imaginary unit, λ is the wavelength of the signals of the radio emission sources, d is the distance between adjacent elements of the antenna subsystems, θ k , β k are the azimuth and elevation bearings of the k-th radio emission source, γ l is the angular position in the azimuthal plane of the linear antenna subsystems relative to the first of them, l = one, L ¯ ,
Figure 00000108
γ l = 0, is prepared interval estimate (θ k, β k) int of the angular position of each k-th radio source such as a two-dimensional domain in space and azimuthal angles of elevation angles, L is the intersection of the areas obtained for each l-th, l = one, L ¯ ,
Figure 00000108
antenna subsystem, with each of these L regions being formed as a map of regions in the complex spaces of η lk values covering their corresponding estimates η l k
Figure 00000109
, in the space of discrete values of the angular coordinates in azimuth and elevation, if necessary, select point estimates of the angular position of the sources of radio emission as the middle of the corresponding interval estimates (θ k , β k ) int .
RU2014112872/07A 2014-04-02 2014-04-02 Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency RU2556699C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112872/07A RU2556699C1 (en) 2014-04-02 2014-04-02 Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112872/07A RU2556699C1 (en) 2014-04-02 2014-04-02 Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556699C1 true RU2556699C1 (en) 2015-07-20

Family

ID=53611517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014112872/07A RU2556699C1 (en) 2014-04-02 2014-04-02 Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556699C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750335C1 (en) * 2020-06-30 2021-06-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for amolitude-phase direction finding by rotating antenna system
RU2758349C1 (en) * 2020-09-08 2021-10-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for single-position determination of the spatial coordinates of a radio emission source

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339755A (en) * 1980-03-03 1982-07-13 The Boeing Company Passive-type range determining system using scanning receiving devices
US5361073A (en) * 1975-06-26 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Determination of jammer range and azimuth by use of a coherent side lobe canceller system
EP0834748A1 (en) * 1996-10-01 1998-04-08 He Holdings, Inc. Dba Hughes Electronics Vehicle position tracking technique
RU2207583C1 (en) * 2001-11-29 2003-06-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие аппаратно-программных систем "Поиск" Process of taking bearings to radiation sources simultaneously hitting reception band
WO2005073749A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Rathgeber, Thomas Method and device for finding objects
WO2006114426A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Thales Device and method for the passive localisation of radiating targets
RU2289146C1 (en) * 2005-02-21 2006-12-10 Открытое акционерное общество "Воронежское центральное конструкторское бюро "Полюс" (ОАО "ВЦКБ "Полюс") Method for detection and direction finding 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
RU2382379C2 (en) * 2008-02-21 2010-02-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" Method for multi-signal location of radio-frequency radiation sources at one frequency

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361073A (en) * 1975-06-26 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Determination of jammer range and azimuth by use of a coherent side lobe canceller system
US4339755A (en) * 1980-03-03 1982-07-13 The Boeing Company Passive-type range determining system using scanning receiving devices
EP0834748A1 (en) * 1996-10-01 1998-04-08 He Holdings, Inc. Dba Hughes Electronics Vehicle position tracking technique
RU2207583C1 (en) * 2001-11-29 2003-06-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие аппаратно-программных систем "Поиск" Process of taking bearings to radiation sources simultaneously hitting reception band
WO2005073749A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Rathgeber, Thomas Method and device for finding objects
RU2289146C1 (en) * 2005-02-21 2006-12-10 Открытое акционерное общество "Воронежское центральное конструкторское бюро "Полюс" (ОАО "ВЦКБ "Полюс") Method for detection and direction finding of radio signals
WO2006114426A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Thales Device and method for the passive localisation of radiating targets
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
RU2382379C2 (en) * 2008-02-21 2010-02-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" Method for multi-signal location of radio-frequency radiation sources at one frequency

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750335C1 (en) * 2020-06-30 2021-06-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for amolitude-phase direction finding by rotating antenna system
RU2758349C1 (en) * 2020-09-08 2021-10-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for single-position determination of the spatial coordinates of a radio emission source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Effect of sensor motion on time delay and Doppler shift localization: Analysis and solution
van der Tol et al. Self-calibration for the LOFAR radio astronomical array
US8107320B2 (en) Autonomous sonar system and method
Quinquis et al. Some radar imagery results using superresolution techniques
Haigh et al. A robust algorithm for classification and rejection of NLOS signals in narrowband ultrasonic localization systems
Kim et al. Objectively mapping HF radar‐derived surface current data using measured and idealized data covariance matrices
RU2380719C2 (en) Method for location finding of radiation sources at one frequency
Tao et al. A novel KA-STAP method based on Mahalanobis distance metric learning
RU2556699C1 (en) Method of finding direction of radio-frequency sources at one frequency
RU2610150C1 (en) Method of determining ground radio-frequency source coordinates when performing on-board radio-direction finding
Lin et al. Source localization by frequency measurements in unknown signal propagation speed environments
Wisanmongkol et al. An ensemble approach to deep‐learning‐based wireless indoor localization
Sreekumar et al. Performance analysis of fractional Fourier domain beam-forming methods for sensor arrays
Cosoli et al. Accuracy of surface current mapping from High-Frequency (HF) ocean radars.
RU2614035C1 (en) One-stage method of decameter range radiation sources direction finding using phased antenna array consisting of mutually orthogonal symmetric horizontal dipoles
Devenon Optimal control theory applied to an objective analysis of a tidal current mapping by HF radar
Zhang et al. Identifiability analysis for array shape self-calibration in MIMO radar
RU2668566C2 (en) One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates
Yunhe et al. Direction finding for bistatic MIMO radar with uniform circular array
Geng et al. Joint estimation of target state and ionosphere state for OTHR based tracking
RU2530748C2 (en) Method of determining most probable values of bearings of radio-frequency sources at one frequency
RU2490661C1 (en) Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source
Bulychev et al. An angular—energy method of nonstationary passive location based on a single-position system
RU2528177C2 (en) Method of determining bearing panorama of radio-frequency sources at one frequency
Zhao et al. A Physics-Based Neural Estimation of the Direction of Arrival Over Sea Surfaces