RU2603356C1 - Способ пеленгования источника радиоизлучения - Google Patents

Способ пеленгования источника радиоизлучения Download PDF

Info

Publication number
RU2603356C1
RU2603356C1 RU2015136945/07A RU2015136945A RU2603356C1 RU 2603356 C1 RU2603356 C1 RU 2603356C1 RU 2015136945/07 A RU2015136945/07 A RU 2015136945/07A RU 2015136945 A RU2015136945 A RU 2015136945A RU 2603356 C1 RU2603356 C1 RU 2603356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
finding
signal
frequency
calibration
spatial
Prior art date
Application number
RU2015136945/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Викторович Аверьянов
Роман Валентинович Емельянов
Андрей Анатольевич Строцев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2015136945/07A priority Critical patent/RU2603356C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2603356C1 publication Critical patent/RU2603356C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G01S3/10—Means for reducing or compensating for quadrantal, site, or like errors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехнических систем определения угловых координат источника сигнала. Достигаемый результат - повышение точности пеленгования источника радиоизлучения широкополосного сигнала при сохранении единственности измерения сигналов на выходах пеленгационных каналов. Указанный результат достигается тем, что до приема пеленгуемого сигнала, используя источник тестового сигнала для различных частот калибровки и всех пеленгационных каналов, каждый из которых включает элемент антенной решетки, производят оценку калибровочных коэффициентов, каждый из которых определяет неидентичность амплитудно-фазовых характеристик соответствующего пеленгационного канала, в процессе пеленгования до вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемого сигнала выполняют оценку частоты калибровки, делят сигналы, принятые пеленгационными каналами, на соответствующие, по каналу и частоте, калибровочные коэффициенты. 2 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехнических систем определения угловых координат источника сигнала и может быть использовано, например, в системах навигации, мониторинга и связи для пеленгования источников радиоизлучения (ИРИ) широкополосных сигналов.
С совершенствованием систем связи, использующих широкополосные сигналы, возникают проблемы, связанные с их поиском и пеленгацией с высокой точностью. Однако способы пеленгования, получившие развитие для пеленгования источников узкополосных сигналов, не являются эффективными при пеленговании ИРИ широкополосных сигналов.
Известен способ пеленгации ИРИ на одной частоте (1 - 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.), включающий в себя прием сигнала посредством многоэлементной антенной системы (АС), синхронное преобразование ансамбля принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента АС, в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов в сигнал амплитудно-фазового распределения (АФР), описывающий распределение амплитуд и фаз на элементах АС, формирование из амплитуд комплексных сигналов АФР системы линейных алгебраических уравнений, описывающих амплитуды сигналов yi, …, yN, принятых элементами АС, где N - количество элементов АС, каждая строка системы алгебраических уравнений представляет собой сумму произведений коэффициентов полинома экспоненциальных функций Ci, где i=1, 2, …, K, K - количество ИРИ, и амплитуд сигналов yi, где i=1, 2, …, N, при этом каждое последующее уравнение в системе сформированных линейных алгебраических уравнений является сдвигом вправо на одну позицию по отношению к предыдущему уравнению, а экспоненциальная функция представляет собой
Figure 00000001
где i=1, 2, …, K;
j - мнимая единица
Figure 00000002
;
π - константа (π≈3,14159);
λ - длина волны сигналов ИРИ;
d - расстояние между соседними элементами антенной решетки;
θi - азимутальный пеленг ИРИ;
βi - угломестный пеленг ИРИ,
затем определяют корни полинома экспоненциальных функций, представляющие собой параметры экспоненциальных функций, посредством параметров экспоненциальных функций с помощью операций логарифмирования и арккосинуса определяют пеленги ИРИ. Он позволяет получить оценку пеленгов ИРИ на основе единственного синхронного измерения сигналов на выходах элементов АС, то есть по совокупности комплексных амплитуд сигналов, сформированных на выходах пеленгационных каналов в некоторый момент времени. Недостатком способа является невозможность пеленгования ИРИ широкополосных сигналов, поскольку экспоненциальные функции (1) непосредственно зависят от длины волны (частоты) сигналов ИРИ.
Известен способ пеленгования ИРИ (2 - С.Л. Марпл-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Пер. с англ. - М.: Мир, 1990, с. 74-76), включающий в себя вычисление пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами линейной эквидистантной антенной решетки (ЛЭАР), измерение пространственной частоты (волнового числа) сигнала, пеленгуемого ИРИ, и оценку азимутального пеленга источника сигнала в соответствии с выражением:
Figure 00000003
где k - волновое число [2, с. 76].
Метод позволяет получить оценку пеленгов по совокупности комплексных амплитуд сигналов, сформированных на выходах пеленгационных каналов в некоторый момент времени. Недостатком способа является невозможность пеленгования ИРИ широкополосных сигналов.
Известен способ пеленгования ИРИ (3 - 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.), принятый за прототип, который включает в себя:
- вычисление пространственного спектра Фурье сигнала пеленгуемого ИРИ (пеленгуемого сигнала), принятого элементами двух ЛЭАР, при этом вторая антенная решетка, расположена перпендикулярно относительно первой ЛЭАР (фиг. 1);
- вычисление комплексно-сопряженного пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй ЛЭАР;
- преобразование масштабов обоих вычисленных пространственных спектров пеленгуемого сигнала по логарифмическому закону;
- выполнение корреляционного анализа и измерение относительного сдвига преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала;
- оценивание угловой координаты (пеленга) источника сигнала в соответствии с выражением
Figure 00000004
где Δ° - измеренный относительный сдвиг преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала.
Способ пеленгования обеспечивает возможность пеленгования ИРИ любого априорно неизвестного сигнала, в том числе широкополосного, поскольку он основан на взаимной корреляционной обработке пространственных спектров принимаемого сигнала и, следовательно, его помехоустойчивость определяется не видом, а энергией принимаемого сигнала.
Недостатком способа-прототипа является низкая точность оценки пеленга ИРИ при практической реализации способа-прототипа, связанная со сложностью создания многоканального пеленгатора с идентичными амплитудно-фазовыми характеристиками пеленгационных каналов для всего рабочего диапазона частот и условий его применения (4 - с. 332-333 - Радиомониторинг - задачи, методы, средства / Под ред. A.M. Рембовского. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия-Телеком, 2010. - 624 с.).
Предлагаемый способ свободен от указанных недостатков и при этом сохраняет достоинство способа-прототипа - пеленгование ИРИ любого априорно неизвестного сигнала, в том числе широкополосного, на основе совокупности комплексных амплитуд сигналов, сформированных на выходах пеленгационных каналов в некоторый момент времени.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности пеленгования ИРИ широкополосного сигнала по совокупности комплексных амплитуд, сформированных на выходах пеленгационных каналов в некоторый момент времени.
Для решения указанной задачи предлагается способ пеленгования ИРИ, при котором сигнал, пеленгуемого ИРИ (пеленгуемый сигнал), принимают элементами первой ЛЭАР и второй ЛЭАР, расположенной перпендикулярно относительно первой ЛЭАР, вычисляют пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой ЛЭАР, вычисляют комплексно-сопряженный пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй ЛЭАР, преобразуют масштабы обоих вычисленных пространственных спектров пеленгуемого сигнала по логарифмическому закону, производят корреляционный анализ и измеряют относительный сдвиг преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала, и оценивают угловую координату (пеленг) источника сигнала в соответствии с выражением θ=arctg(expΔ°), где Δ° - измеренный относительный сдвиг преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала.
Согласно изобретению, дополнительно, однократно до приема пеленгуемого сигнала, используя тестовый источник сигнала для различных частот калибровки и всех пеленгационных каналов, каждый из которых включает элемент антенной решетки, производят оценку калибровочных коэффициентов, каждый из которых определяет неидентичность амплитудно-фазовых характеристик соответствующего пеленгационного канала и в процессе пеленгования до вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемого сигнала производят оценку частоты калибровки и делят сигналы, принятые пеленгационными каналами, на соответствующие, по каналу и частоте, калибровочные коэффициенты.
Достигаемый технический результат заключается в повышении точности пеленгования ИРИ широкополосного сигнала при сохранении единственности измерения сигналов на выходах пеленгационных каналов.
Указанный технический результат достигается за счет введения новых операций:
- по использованию тестового источника сигнала (ТИС) для различных частот калибровки и всех пеленгационных каналов, каждый из которых включает элемент антенной решетки и по производству оценки калибровочных коэффициентов, каждый из которых определяет неидентичность амплитудно-фазовых характеристик соответствующего пеленгационного канала (до приема пеленгуемого сигнала);
- по производству оценки частоты калибровки (в процессе пеленгования до вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемого сигнала);
- по делению сигналов, принятых пеленгационными каналами, на соответствующие, по каналу и частоте, калибровочные коэффициенты (в процессе пеленгования до вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемого сигнала).
Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого способа из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг. 1 показано взаимное расположение ЛЭАР и источника сигнала.
На фиг. 2 приведена возможная функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ пеленгования.
На фиг. 3 приведена зависимость среднеквадратичного отклонения (СКО) погрешности оценки пеленга ИРИ от степени компенсации амплитудно-фазовых искажений в пеленгационных каналах.
В практическом плане способ реализуется следующим образом.
До начала работы пеленгатора разбивают его рабочий диапазон частот
Figure 00000005
(
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- максимальная и минимальная частота рабочего диапазона) на M поддиапазонов
Figure 00000008
(
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- максимальная и минимальная частота i-го поддиапазона, при этом
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
).
Последовательно для каждого i-го поддиапазона:
- определяют частоту калибровки
Figure 00000016
(центральную частоту i-го поддиапазона);
- в лабораторных условиях для всего рабочего диапазона частот
Figure 00000017
, например, в безэховой камере, путем настройки обеспечивают идентичность между собой по амплитудно-фазовым характеристикам частей пеленгационных каналов, каждый из которых состоит из антенного элемента и высокочастотного кабеля, подключенного к нему.
В начале работы пеленгатора в рабочем диапазоне частот последовательно для каждого i-го поддиапазона (i=1, …, M):
- формируют с использованием ТИС гармонический сигнал с частотой
Figure 00000018
;
- подают тестовый сигнал через антенный коммутатор (АК) на вход многоканального радиоприемного устройства (МРПУ), на выходе которого формируется ансамбль сигналов {xn(t), n=1, …, N}, где n - номер антенного элемента, t - время;
- ансамбль сигналов xn(t) поступает в многоканальный аналого-цифровой преобразователь (МАЦП), где его синхронно преобразуют в цифровые сигналы
Figure 00000019
, z=1, …, Z - номер временного отсчета сигнала, и далее используя дискретное преобразование Фурье, получают дискретные значения спектров сигналов ynz, z=1, …, Z;
- для n=1, …, N в соответствии с выражением
Figure 00000020
определяют калибровочные коэффициенты для n-го пеленгационного канала на частоте
Figure 00000018
.
После формирования оценок калибровочных коэффициентов {bin, i=1, …, M, n=1, …, N} подают сигнал управления на АК для отключения от пеленгационных каналов ТИС и подключения соответствующих антенных элементов. - 1.
Настраивают МРПУ на текущую рабочую полосу частот
Figure 00000021
(
Figure 00000022
, где
Figure 00000023
,
Figure 00000024
- максимальная и минимальная частота рабочей полосы,
Figure 00000025
), в которой осуществляется пеленгование ИРИ. Принимают пеленгуемый сигнал элементами двух взаимно ортогональных ЛЭАР. Принятые сигналы через АК поступают на входы МРПУ, с выходов которого ансамбль сигналов xn(t), n=1, …, N в момент времени t=z·Δt (Δt - шаг дискретизации по времени) поступает в МАЦП, где его синхронно преобразуют в цифровые сигналы
Figure 00000026
Сформированный вектор цифровых сигналов с элементами
Figure 00000027
, n=1, …, N описывает АФР входного сигнала на элементах АС и представляет собой выборку одномоментных когерентных отсчетов комплексных амплитуд на выходах широкополосных пеленгационных каналов, далее для любого произвольного момента времени t=z·Δt обозначаемый в виде
Figure 00000028
. - 2.
Производят оценку частоты калибровки
Figure 00000029
, где индекс ν определяется для двух возможных вариантов информированности о частотных характеристиках пеленгуемого сигнала:
- если известна полоса частот ИРИ
Figure 00000030
(
Figure 00000031
,
Figure 00000032
- максимальная и минимальная частота ИРИ), то
Figure 00000033
,
где
Figure 00000034
- если неизвестна полоса частот ИРИ, то
Figure 00000035
.
Частоте
Figure 00000036
соответствует вектор калибровочных коэффициентов bν∗. - 3.
Цифровые комплексные отсчеты
Figure 00000037
, n=1, …, N делят на соответствующие элементы вектора калибровочных коэффициентов
Figure 00000038
, n=1, …, N, устраняя неидентичность амплитудно-фазовых характеристик пеленгационных каналов. - 4.
Вычисляют пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки, вычисляют комплексно-сопряженный пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй линейной эквидистантной антенной решетки:
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
где NЛЭАР1 - упорядоченное множество элементов первой ЛЭАР;
NЛЭАР2 - упорядоченное множество элементов второй ЛЭАР;
N1=µ(NЛЭАР1) - число элементов первой ЛЭАР;
N2=µ(NЛЭАР2) - число элементов второй ЛЭАР;
µ(Ξ) - обозначение мощности множества Ξ;
p1=1, …, N1;
p2=1, …, N2,
при этом
Figure 00000041
,
Figure 00000042
соответствуют пространственным спектрам пеленгуемого сигнала и имеют вид [3]:
Figure 00000043
Figure 00000044
. - 5.
Осуществляют преобразование масштабов (аргументов) пространственных спектров по логарифмическому закону
Figure 00000045
,
Figure 00000046
(5 - Устройство для масштабирования. Авторское свидетельство СССР 1444757, МКИ G06F 7/548.). - 6.
Производят корреляционный анализ, измеряют относительный сдвиг Δ° преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала
Figure 00000047
,
и далее оценивают пеленг ИРИ в соответствии с выражением θ=arctg(expΔ°). - 7.
Периодически или при существенном изменении условий функционирования этап калибровки может быть повторен.
Другими возможными вариантами оценки частоты калибровки
Figure 00000048
при отсутствии априорной информации о полосе частот ИРИ в операции (3), могут быть способы, основанные на формировании матрицы решений и применении критериев принятия решений в условиях неопределенности, реализуемые следующим образом.
После настройки МРПУ на текущую рабочую полосу частот
Figure 00000049
, формируют множество калибровочных коэффициентов {b′(i′,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N} для рабочей полосы частот (M - число частот калибровки выбранных для рабочей полосы частот МРПУ) из множества векторов {b(i,n), i=1, …, M, n=1, …, N}.
Множество {b′(i′,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N} определяется множеством частот калибровки
Figure 00000050
с элементами
Figure 00000051
, i′=1, …, M′,
Figure 00000052
, которое включает:
- частоту, ближайшую к нижней границе текущей рабочей полосы МРПУ, не принадлежащую множеству
Figure 00000053
, если
Figure 00000054
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
- множество частот, принадлежащих рабочей полосе частот МРПУ
Figure 00000057
,
Figure 00000058
, если
Figure 00000059
,
или
Figure 00000060
,
Figure 00000061
, если
Figure 00000062
;
- частоту, ближайшую к верхней границе рабочей полосы частот МРПУ, не принадлежащую множеству
Figure 00000063
,
Figure 00000064
, если
Figure 00000065
и
Figure 00000066
,
или
Figure 00000067
, если
Figure 00000068
и
Figure 00000069
.
Таким образом, множество калибровочных коэффициентов для текущей рабочей полосы частот
Figure 00000070
определяется выражением
b′(i′,n)=b(i′+imin-2,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N, если
Figure 00000071
,
или
b′(i′,n)=b(i′+imin-1,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N, если
Figure 00000072
.
Далее весь сектор азимутальных углов пеленгования ИРИ Ωθ=[0°,360°] разбивается J значениями, например, в соответствии с выражением θγ=360°·(γ-1)/J, γ=1, …, J. После чего для каждого значения θγ, γ=1, …, J:
1. На ПЭВМ осуществляют моделирование сигнала ИРИ на выходах пеленгационных каналов {R(i′,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N}, с элементами АС, расположенными на плоскости в точках с координатам (X′(n), Y′(n)), n=1, …, N, для всех частот
Figure 00000073
, i′=1, …, M′:
Figure 00000074
,
где c - скорость распространения сигнала в среде.
Для каждой i′-й частоты калибровки (i′=1, …, M′) в сигнал {R(i′,n), n=1, …, N} вносят амплитудно-фазовые искажения, соответствующие {b′(i′,n), n=1, …, N}:
U(i′,n)=R(i′,n)·b′(i′,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N.
2. Последовательно делят сигналы {U(i′,n), i′=1, …, M′, n=1, …, N} на соответствующие им по индексу n коэффициенты {b′(i″,n), i″=1, …, M″, n=1, …, N}:
Q(i′,i″,n)=U(i′,n)/b(i″,n), i′=1, …, M′, i″=1, …, M″, n=1, …, N.
3. Получают оценки пеленгов
Figure 00000075
в соответствии с преобразованием:
Figure 00000076
,
где отображение Ψ соответствует выполнению группы операций в соответствии с операциями (5-7) и формируют матрицу оценок пеленга.
4. Вычисляют элементы матрицы погрешностей оценок пеленгов Δθγ, связанных с неопределенностью значений действительных границ полосы частот сигнала пеленгуемого ИРИ:
Figure 00000077
.
В результате матрица решений Δθ формируется как усреднение элементов матриц Δθγ, γ=1, …, J:
Figure 00000078
, i′=1, …, M′, i″=1, …, M′.
На основе полученной матрицы решений Δθ и различных критериев принятия решения в условиях неопределенности (6 - Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. Пер. с нем. - М.; Мир, 1990. - 208 с.), реализуют процедуру окончательного выбора частоты калибровки и, следовательно, соответствующего ей вектора калибровочных коэффициентов с желаемыми свойствами принятого решения.
В частности, применение минимаксного критерия [6, с. 22] позволяет получить наилучший гарантированный результат с возможной ошибкой оценки пеленга, связанной с неопределенностью значений действительных границ полосы частот сигнала пеленгуемого ИРИ, не больше, чем
Figure 00000079
,
при использовании калибровочных коэффициентов {
Figure 00000080
, n=1, …, N}, где
Figure 00000081
,
соответствующих частоте калибровки
Figure 00000082
.
Применение критерия Байеса-Лапласа [6, с. 23-24] позволяет получить более оптимистическую (средневзвешенную) оценку ошибки пеленга, чем минимаксный критерий, в соответствии с выражением
Figure 00000083
,
где q(i″) - вероятность (субъективная) появления сигнала ИРИ с частотой
Figure 00000084
,
Figure 00000085
при использовании калибровочных коэффициентов {
Figure 00000080
, n=1, …, N}, где
Figure 00000086
,
соответствующих частоте калибровки
Figure 00000087
.
В общем случае ΔθБЛ≤ΔθММ, однако, применение критерия Байеса-Лапласа предполагает более высокий уровень информированности (в части возможных значений действительных границ полосы частот сигнала пеленгуемого ИРИ - значений q(i″)) и достаточно большое число реализаций описанной процедуры выбора для минимизации вероятности получения среднего по числу применений результата хуже, чем ΔθММ.
Применение критерия Ходжа-Лемана [6, с. 31-32] опирается одновременно на минимаксный критерий и критерий Байеса-Лапласа. Для него
Figure 00000088
, 0≤ν≤1,
при использовании калибровочных коэффициентов {
Figure 00000080
, n=1, …, N}, где
Figure 00000089
,
соответствующих частоте калибровки
Figure 00000087
.
Значение индекса ν вектора калибровочных коэффициентов bν∗ по
Figure 00000090
определяется на основе преобразования вида
Figure 00000091
Предлагаемый способ, также как и прототип, обладает возможностью пеленгования любого априорно неизвестного сигнала (в том числе широкополосного) на основе совокупности комплексных амплитуд сигналов, сформированных на выходах пеленгационных каналов в некоторый момент времени. Кроме того, он имеет большую точность пеленгования, поскольку учитывает неидентичность амплитудно-фазовых характеристик пеленгационных каналов и корректно выделяет энергию ИРИ.
Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки в последовательности его реализации от способа-прототипа, которые представлены в таблице 1.
Figure 00000092
Figure 00000093
Figure 00000094
Из представленной таблицы сравнения последовательности реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что в предлагаемом способе, относительно способа-прототипа, введена новая совокупность операций по калибровке пеленгационных каналов, позволяющая корректно использовать всю энергию пеленгуемого сигнала, приходящего на приемную систему, что повышает точность способа пеленгования.
Устройство, реализующее предлагаемый способ пеленгования (фиг. 2), включает в себя вертикальную ЛЭАР-ЛЭАР1 (1), горизонтальную ЛЭАР-ЛЭАР2 (2), АК (3), первое МРПУ-МРПУ1 (4), второе МРПУ-МРПУ2 (5), первый МАЦП-МАЦП1 (6), второй МАЦП-МАДП2 (7), вычислительное устройство управления (ВУУ) (8), реализованное на ПЭВМ, ТИС (9).
При выполнении процедуры калибровки пеленгационных каналов, которая осуществляется до приема сигнала от пеленгуемого ИРИ, производится следующая последовательность действий. ВУУ (8) разбивает рабочий диапазон частот пеленгатора на M поддиапазонов и для каждого поддиапазона определяет центральную частоту. Последовательно для каждого i-го (i=1, …, M) поддиапазона ВУУ (8) подает сигнал управления для формирования ТИС (9) гармонического сигнала, соответствующего i-й центральной частоте. Через АК (3) тестовый сигнал поступает на вход МРПУ1 (4) и МРПУ2 (5). С выходов МРПУ1 (4), МРПУ2 (5) сигналы поступают на соответствующие входы МАЦП1 (6), МАЦП2 (7), где входные сигналы синхронно преобразуют в цифровую форму. Полученные значения поступают на соответствующие входы ВУУ (8). В функции ВУУ (8) при выполнении процедуры калибровки пеленгационных каналов входят процедуры накопления временного сигнала, расчета временного спектра Фурье для каждого пеленгационного канала, определение максимумов спектров, формирование из значений максимумов спектров вектора калибровочных коэффициентов, соответствующего частоте излучения тестового сигнала. После формирования калибровочных коэффициентов для всех пеленгационных каналов и частот, ВУУ (8) подает сигнал управления на АК (3) для его отключения от ТИС (9) и подключения соответствующих антенных элементов ЛЭАР1 (1), ЛЭАР2 (2).
При приеме сигнала пеленгуемого ИРИ выполняется следующая последовательность операций. Принимаемые ЛЭАР1 (1) и ЛЭАР2 (2) сигналы поступают на соответствующие входы АК (3). АК (3) обеспечивает подключение выхода каждого антенного элемента к входам МРПУ1 (4), МРПУ2 (5). С выходов МРПУ1 (4), МРПУ2 (5) сигналы поступают на соответствующие входы МАЦП1 (6), МАЦП2 (7), где входные сигналы синхронно преобразуют в цифровую форму. Полученные значения поступают на соответствующие входы ВУУ (8). В функции ВУУ (8) при выполнении пеленгования ИРИ входят процедуры оценки частоты калибровки, деления входных сигналов на соответствующие им калибровочные коэффициенты для оцененной частоты, расчета пространственного спектра Фурье для каждой ЛЭАР, преобразование масштабов обоих вычисленных пространственных спектров по логарифмическому закону, выполнение корреляционного анализа и измерение относительного сдвига Δ° преобразованных пространственных спектров, оценка пеленга ИРИ соответствии с выражением (3).
Выполним сравнительную оценку способа-прототипа и предлагаемого способа по абсолютной величине СКО погрешности пеленга источника гармонического сигнала, обусловленному амплитудно-фазовыми искажениями в пеленгационных каналах. Расчет оценки СКО погрешности пеленга ИРИ реализуем методом имитационного моделирования для следующих условий:
- частота сигнала ИРИ
Figure 00000095
МГц;
- число элементов ЛЭАР
N1=N2=12;
- расстояние между соседними элементами в каждой ЛЭАР
d=10 см;
- расположение элементов первой ЛЭАР
Figure 00000096
- расположение элементов второй ЛЭАР
Figure 00000097
- действительное азимутальное положение ИРИ
θД=40°;
- частота калибровки
Figure 00000098
МГц;
- объем имитационных экспериментов - 10000;
- моделируемые случайные величины - амплитуды (A) и фазы (φ) амплитудно-фазовых искажений
Figure 00000099
в пеленгационных каналах n=1, …, 24, т.е.
Figure 00000100
, n=1, …, 24,
где A[b1n] и φ[b1n] - независимые случайные величины, распределенные по нормальному закону с
Figure 00000101
, M[φ[bn]]=0,
Figure 00000102
,
Figure 00000103
, M[∗] - обозначение операции математического ожидания; σ[∗] - обозначение операции СКО,
Figure 00000104
,
Figure 00000105
;
- калибровочные коэффициенты для каждой реализации определяются выражением
Figure 00000106
, n=1, …, 24,
где w - параметр, характеризующий степень компенсации амплитудно-фазовых искажений в пеленгационных каналах, w∈[0,1], при w=0 амплитудно-фазовые искажения в пеленгационных каналах полностью не компенсируются (что соответствует применению способа-прототипа), при w=1 амплитудно-фазовые искажения в пеленгационных каналах отсутствуют, т.е. полностью скомпенсированы (что соответствует применению предлагаемого способа);
- выходная случайная величина имитационной модели - погрешность оценки азимутального пеленга;
- анализируемая статистическая характеристика - СКО погрешности оценки азимутального пеленга.
На фиг. 3 приведены результаты моделирования - график зависимости СКО погрешности оценки пеленга ИРИ от степени компенсации амплитудно-фазовых искажений в пеленгационных каналах w. Из анализа графика следует, что для рассматриваемых исходных данных величина СКО погрешности оценки пеленга, обусловленной амплитудно-фазовыми искажениями в пеленгационных каналах, при применении способа-прототипа на 5,6° больше, чем при применении предлагаемого способа.
Кроме того, при единичной реализации амплитудно-фазовых искажений в пеленгационных каналах абсолютная величина погрешности оценки при применении способа-прототипа может быть значительной. Например, для искажений, представленных в таблице 2, абсолютная величина погрешности единичной оценки пеленга в условиях рассматриваемого примера составляет
Figure 00000107
.
Figure 00000108
Figure 00000109
Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить СКО погрешности оценки пеленга любого (в том числе и широкополосного) сигнала, по совокупности комплексных амплитуд сигналов в некоторый момент времени, за счет учета неидентичности амплитудно-фазовых характеристик пеленгационных каналов.

Claims (1)

  1. Способ пеленгования источника радиоизлучения, при котором сигнал пеленгуемого источника радиоизлучения, пеленгуемый сигнал, принимают элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки и второй линейной эквидистантной антенной решетки, расположенной перпендикулярно относительно первой линейной эквидистантной антенной решетки, вычисляют пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки, вычисляют комплексно-сопряженный пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй линейной эквидистантной антенной решетки, преобразуют масштабы обоих вычисленных пространственных спектров пеленгуемого сигнала по логарифмическому закону, производят корреляционный анализ и измеряют относительный сдвиг преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала, и оценивают угловую координату, пеленг, источника сигнала в соответствии с выражением θ=arctg(expΔ°), где Δ° - измеренный относительный сдвиг преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала, отличающийся тем, что дополнительно однократно до приема пеленгуемого сигнала, используя тестовый источник сигнала для различных частот калибровки и всех пеленгационных каналов, каждый из которых включает элемент антенной решетки, производят оценку калибровочных коэффициентов, каждый из которых определяет неидентичность амплитудно-фазовых характеристик соответствующего пеленгационного канала и в процессе пеленгования до вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемого сигнала производят оценку частоты калибровки и делят сигналы, принятые пеленгационными каналами, на соответствующие, по каналу и частоте, калибровочные коэффициенты.
RU2015136945/07A 2015-08-31 2015-08-31 Способ пеленгования источника радиоизлучения RU2603356C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136945/07A RU2603356C1 (ru) 2015-08-31 2015-08-31 Способ пеленгования источника радиоизлучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136945/07A RU2603356C1 (ru) 2015-08-31 2015-08-31 Способ пеленгования источника радиоизлучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603356C1 true RU2603356C1 (ru) 2016-11-27

Family

ID=57774485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015136945/07A RU2603356C1 (ru) 2015-08-31 2015-08-31 Способ пеленгования источника радиоизлучения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603356C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253190A (zh) * 2021-04-22 2021-08-13 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种分布式系统的射频通道全频段幅度校正的方法
CN114679227A (zh) * 2022-03-25 2022-06-28 电子科技大学 一种测向误差的空间频域校正方法
CN117826071A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 成都大公博创信息技术有限公司 基于中频触发实现多采集模块宽带校准的测向系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000098025A (ja) * 1998-09-22 2000-04-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 測距レーダ距離校正方法、測距レーダ用距離校正装置及び該装置に使用する距離校正用アンテナ
US6327314B1 (en) * 1998-04-01 2001-12-04 At&T Corp. Method and apparatus for channel estimation for multicarrier systems
RU2192651C2 (ru) * 1998-07-02 2002-11-10 Войсковая часть 11135 Способ пеленгования источника сигнала
WO2004113949A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A method for detecting the presence of radar signal emitters, an electronic support measures unit and a system for determining the position and identity of said emitters
US7119730B2 (en) * 2003-01-24 2006-10-10 Altera Corporation Analog-to-digital converter for programmable logic
RU2434240C1 (ru) * 2010-11-01 2011-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Способ определения направления на источник радиоизлучения и пеленгатор
RU2491569C2 (ru) * 2010-03-25 2013-08-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ пеленгования с повышенной разрешающей способностью

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6327314B1 (en) * 1998-04-01 2001-12-04 At&T Corp. Method and apparatus for channel estimation for multicarrier systems
RU2192651C2 (ru) * 1998-07-02 2002-11-10 Войсковая часть 11135 Способ пеленгования источника сигнала
JP2000098025A (ja) * 1998-09-22 2000-04-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 測距レーダ距離校正方法、測距レーダ用距離校正装置及び該装置に使用する距離校正用アンテナ
US7119730B2 (en) * 2003-01-24 2006-10-10 Altera Corporation Analog-to-digital converter for programmable logic
WO2004113949A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A method for detecting the presence of radar signal emitters, an electronic support measures unit and a system for determining the position and identity of said emitters
RU2491569C2 (ru) * 2010-03-25 2013-08-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ пеленгования с повышенной разрешающей способностью
RU2434240C1 (ru) * 2010-11-01 2011-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Способ определения направления на источник радиоизлучения и пеленгатор

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253190A (zh) * 2021-04-22 2021-08-13 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种分布式系统的射频通道全频段幅度校正的方法
CN113253190B (zh) * 2021-04-22 2022-07-08 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种分布式系统的射频通道全频段幅度校正的方法
CN114679227A (zh) * 2022-03-25 2022-06-28 电子科技大学 一种测向误差的空间频域校正方法
CN117826071A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 成都大公博创信息技术有限公司 基于中频触发实现多采集模块宽带校准的测向系统及方法
CN117826071B (zh) * 2024-03-06 2024-05-28 成都大公博创信息技术有限公司 基于中频触发实现多采集模块宽带校准的测向系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102449214B1 (ko) 도래각 추정 장치 및 이를 이용한 도래각 추정 방법
CN113329491B (zh) 定位参数确定方法、装置、设备和存储介质
CN103207380B (zh) 基于二维频域稀疏约束的宽带目标测向方法
RU2603356C1 (ru) Способ пеленгования источника радиоизлучения
JP6346082B2 (ja) パルス圧縮レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法
CN109116297B (zh) 一种被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向方法
WO2011093805A1 (en) A system and a method for simultaneous position, mutual coupling and gain/phase calibration of antenna arrays
CN108931766A (zh) 一种基于稀疏重构的非均匀stap干扰目标滤除方法
CN106980104A (zh) 用于传感器阵列的信号波达方向自校正方法
Sabibolda et al. Improving the Accuracy And Performance Speed Of The Digital Spectral-Correlation Method For Measuring Delay In Radio Signals And Direction Finding
RU2529355C2 (ru) Способ определения пространственного распределения ионосферных неоднородностей
RU2399062C1 (ru) Ионосферный зонд-радиопеленгатор
CN109752705B (zh) 高频水声阵列性能参数测量方法及系统、设备及存储介质
CN115826004B (zh) 一种基于二维角度及时差联合的三星协同直接定位方法
RU2768011C1 (ru) Способ одноэтапного адаптивного определения координат источников радиоизлучений
RU2284043C1 (ru) Способ калибровки компьютерно-интерферометрических систем на подвижных платформах
RU2659808C1 (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
US20230031343A1 (en) Method and system for estimating a quantity representative of sound energy
RU2416806C2 (ru) Способ обработки радиолокационных сигналов
RU2752878C2 (ru) Способ пеленгации широкополосных сигналов с повышенной разрешающей способностью
RU2668566C2 (ru) Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
Ziółkowski et al. Radio bearing of sources with directional antennas in urban environment
Kim et al. A low complexity based spectrum partitioning-ESPRIT for noncontact vital radar
RU2643154C1 (ru) Однопозиционный мультипликативный виртуально-реальный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2643780C1 (ru) Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения

Legal Events

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

Effective date: 20170901

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190801