RU2642846C2 - Method for determining coordinates of radio emission source - Google Patents
Method for determining coordinates of radio emission source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642846C2 RU2642846C2 RU2015153942A RU2015153942A RU2642846C2 RU 2642846 C2 RU2642846 C2 RU 2642846C2 RU 2015153942 A RU2015153942 A RU 2015153942A RU 2015153942 A RU2015153942 A RU 2015153942A RU 2642846 C2 RU2642846 C2 RU 2642846C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- signal
- coordinates
- shift
- res
- Prior art date
Links
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
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
- G01S11/10—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using Doppler effect
-
- 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
- G01S5/12—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 by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
-
- 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
- G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
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)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к пассивным системам радиоконтроля, и, в частности, может быть использовано для высокоточного определения с помощью летательных аппаратов координат источников радиоизлучений (ИРИ), излучающих непрерывные или квазинепрерывные сигналы.The invention relates to radio engineering, and in particular to passive radio monitoring systems, and, in particular, can be used for high-precision determination of coordinates of radio emission sources (IRI) using aircraft, emitting continuous or quasicontinuous signals.
Из известных способов по технической сущности наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа является способ определения координат ИРИ [1], заключающийся в приеме сигналов ИРИ на трех летательных аппаратах, ретрансляции сигналов на центральный пункт обработки, вычислении разностей радиальных скоростей летательных аппаратов, с последующим вычислением координат ИРИ по разностям радиальных скоростей, при этом сигналы, ретранслированные с летательных аппаратов, подвергаются взаимно корреляционной обработке, а разности радиальных скоростей летательных аппаратов вычисляются на основе коэффициентов сжатия сигналов, определяемых путем поиска максимума взаимно корреляционной функции сигналов, ретранслированных с летательных аппаратов.Of the known methods according to the technical essence, the closest analogue (prototype) of the proposed method is a method for determining the coordinates of the IRI [1], which consists in receiving signals of the IRI on three aircraft, relaying signals to a central processing point, calculating the differences of the radial speeds of the aircraft, with subsequent calculation Iran coordinates according to radial velocity differences, while the signals relayed from aircraft are mutually correlated, and the differences are rad The real speeds of aircraft are calculated based on the compression coefficients of the signals, determined by searching for the maximum cross-correlation function of the signals relayed from the aircraft.
В способе-прототипе разности радиальных скоростей вычисляются через коэффициент сжатия, определяемый на основе максимизации взаимно корреляционной функции сигналов. Для этого в [1] предлагается перед вычислением функции взаимной корреляции ретранслированные сигналы подвергать обработке в акустоэлектронных устройствах (АУЭ), например, в дисперсионной линии задержки (ДЛЗ) на поверхностных акустических волнах (ПАВ), имеющей наклон частотной характеристики группового времени задержки (ГВЗ), обратный наклону функции сжатия (или растяжения) во времени сигнала вследствие эффекта Доплера [2, с. 257-258; с. 283-284].In the prototype method, the radial velocity differences are calculated through a compression coefficient determined on the basis of maximizing the cross-correlation function of the signals. To this end, in [1], it is proposed, before calculating the cross-correlation function, to relay the transmitted signals to processing in acoustoelectronic devices (AUE), for example, in a dispersion delay line (DLS) on surface acoustic waves (SAW) having a slope of the frequency response of the group delay time (GW) , inverse to the slope of the compression (or stretching) function in time of the signal due to the Doppler effect [2, p. 257-258; from. 283-284].
Недостатком такого варианта реализации способа-прототипа является большая аппаратурная избыточность, поскольку в данном случае требуется применение широкой номенклатуры ДЛЗ на ПАВ с различным наклоном частотных характеристик ГВЗ, перекрывающей весь диапазон возможного изменения коэффициентов сжатия (доплеровского сдвига частоты) принимаемых и ретранслируемых летательными аппаратами сигналов.The disadvantage of this embodiment of the prototype method is the large hardware redundancy, since in this case it is necessary to use a wide range of DLZ on SAWs with a different slope of the frequency characteristics of the GWZ, covering the entire range of possible changes in the compression coefficients (Doppler frequency shift) of the signals received and relayed by aircraft.
Другим вариантом реализации способа-прототипа является применение аппаратных средств цифровой обработки сигналов (ЦОС) [3, с. 23]. Обычно в аппаратуре ЦОС при вычислении функции взаимной корреляции вначале оба сигнала дополняются нулями для удвоения количества отсчетов с целью исключения эффекта наложения боковых периодов при дискретной свертке. Затем обе удвоенные по объему выборки сигнала подвергаются быстрому преобразованию Фурье (БПФ). Далее комплексно сопряженный спектр одного из сигналов сдвигают по частоте на элемент разрешения в диапазоне возможных значений доплеровского смещения. И, наконец, оба спектра перемножаются и осуществляется обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) от полученного произведения, которое, в соответствии с теоремой Винера-Хинчина, и есть функция взаимной корреляции ретранслированных сигналов.Another embodiment of the prototype method is the use of hardware digital signal processing (DSP) [3, p. 23]. Typically, in DSP equipment, when calculating the cross-correlation function, at the beginning, both signals are supplemented with zeros to double the number of samples in order to eliminate the effect of overlapping side periods during discrete convolution. Then, both doubled in volume samples of the signal are subjected to fast Fourier transform (FFT). Next, the complex conjugate spectrum of one of the signals is shifted in frequency by a resolution element in the range of possible values of Doppler shift. And finally, both spectra are multiplied and the inverse fast Fourier transform (IFFT) is performed from the resulting product, which, in accordance with the Wiener-Khinchin theorem, is the cross-correlation function of the relayed signals.
С учетом изложенного видно, что для поиска элемента разрешения, соответствующего доплеровскому сдвигу ретранслированных сигналов, в аппаратуре ЦОС потребуется рассчитать М раз (М - число элементов разрешения по доплеровскому сдвигу) функцию взаимной корреляции путем выполнения двух БПФ и одного ОБПФ. Поскольку алгоритм БПФ (ОБПФ) содержит 2⋅N⋅log2[2⋅N] арифметических операций [3, с. 14-15], то в общем случае поиск доплеровского сдвига ретранслированных сигналов на основе применения методов ЦОС потребует выполнения 3⋅М⋅2⋅N⋅(1+log2N) арифметических операций, где N - исходный размер выборки сигнала.Based on the foregoing, it is clear that in order to search for a resolution element corresponding to the Doppler shift of relayed signals in the DSP equipment, it will be necessary to calculate M times (M is the number of resolution elements for Doppler shift) the cross-correlation function by performing two FFT and one IFFT. Since the FFT algorithm (FFT) contains 2⋅N⋅log 2 [2⋅N] arithmetic operations [3, p. 14-15], then in the general case, the search for the Doppler shift of relayed signals based on the use of DSP methods will require 3⋅M⋅2⋅N⋅ (1 + log 2 N) arithmetic operations, where N is the initial sample size of the signal.
Таким образом, оба возможных варианта реализации способа-прототипа имеют недостатки: при реализации на базе изделий функциональной электроники - большая аппаратурная избыточность, а при использовании аппаратных средств ЦОС - значительное число арифметических операций.Thus, both possible options for implementing the prototype method have drawbacks: when implementing functional electronics on the basis of products, there is a large hardware redundancy, and when using DSP hardware, a significant number of arithmetic operations.
Цель изобретения - снижение аппаратурных затрат при реализации способа на базе изделий функциональной электроники, а при реализации способа на базе аппаратных средств ЦОС - повышение быстродействия за счет уменьшения количества арифметических операций.The purpose of the invention is to reduce hardware costs when implementing the method on the basis of functional electronics products, and when implementing the method on the basis of DSP hardware, improving performance by reducing the number of arithmetic operations.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в приеме сигналов ИРИ xi(t) (t - время) на трех летательных аппаратах (i=1, 2, 3), их ретрансляции на центральный пункт обработки и вычислении координат ИРИ по разностям радиальных скоростей, прямо пропорциональных значениям доплеровского сдвига частоты, соответствующих глобальному максимуму функции взаимной корреляции ретранслированных сигналов, согласно изобретению доплеровские сдвиги частоты находятся как аргумент максимизации амплитудного спектра произведения сигнала с одного ретранслятора xk(t) на сигнал xi(t) с другого ретранслятора, подвергнутый комплексному сопряжению и сдвигу на временную задержку τki: xk(t)⋅xi(t-τki)* (i≠k; i, k=1, 2, 3), при этом задержка τki определяется как аргумент максимизации модуля функции взаимной корреляции преобразованных сигналов Yk(t) и Yt(t), полученных путем перемножения исходных сигналов на эти же сигналы, подвергнутые комплексному сопряжению и временному сдвигу на интервал Т: Ym(t)=xm(t)⋅xm(t-Т)*, где m=i,k; T≥1/(2⋅F); F - ширина спектра сигнала; - знак комплексного сопряжения.This goal is achieved by the fact that in the known method, which consists in receiving the IRI signals x i (t) (t is time) on three aircraft (i = 1, 2, 3), relaying them to the central processing point and calculating the coordinates of the IRI differences of radial velocities directly proportional to the values of the Doppler frequency shift corresponding to the global maximum of the cross-correlation function of the relayed signals, according to the invention, Doppler frequency shifts are found as an argument for maximizing the amplitude spectrum of the product of a signal from one repeater x k (t) to a signal x i (t) from another repeater subjected to complex conjugation and a time delay shift τ ki : x k (t) ⋅ x i (t-τ ki ) * (i ≠ k; i, k = 1, 2, 3), and the delay τ ki is defined as the argument for maximizing the modulus of the cross-correlation function of the converted signals Y k (t) and Y t (t) obtained by multiplying the original signals at these same signals subjected to complex conjugation and time shifted by an interval t: Y m (t) = x m (t) ⋅x m (t- t) * rA m = i, k; T≥1 / (2⋅F); F is the signal spectrum width; - a sign of complex pairing.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается введением новых операций - измерения разности задержек ретранслированных сигналов после предварительного их преобразования и вычисления разности доплеровского смещения частоты путем определения максимальной спектральной составляющей в спектре произведения ретранслированных сигналов, когда один из сигналов сдвигается на вычисленную задержку. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the claimed method differs by the introduction of new operations - measuring the delay difference of the relayed signals after their preliminary conversion and calculating the difference of the Doppler frequency offset by determining the maximum spectral component in the spectrum of the product of the relayed signals when one of the signals is shifted by the calculated delay. Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."
Поясним подробнее сущность заявляемого способа.Let us explain in more detail the essence of the proposed method.
Представим излучаемый ИРИ сигнал в комплексном виде:Imagine the radiated IRI signal in a complex form:
где A(t) и ϕ(t) - соответственно действительные амплитуда и фаза сигнала ИРИ; ω - несущая частота сигнала; j - мнимая единица; t - время.where A (t) and ϕ (t) are the real amplitude and phase of the IRI signal, respectively; ω is the carrier frequency of the signal; j is the imaginary unit; t is time.
После ретрансляции сигнала i-м (k-м) летательным аппаратом на входе приемника центрального пункта обработки этот сигнал претерпевает доплеровское смещение ωдi (ωдk), задержку на время τi (τk) и ослабление в μi (μk) раз:After the signal is relayed by the i-th (k-th) aircraft at the input of the receiver of the central processing point, this signal undergoes a Doppler shift ω di (ω dk ), a time delay of τ i (τ k ) and attenuation by μ i (μ k ) times :
Если i-й ретранслированный сигнал задержать на время τki=τk-τi, i≠k, то получим сигнал, в котором амплитуда и фаза повторяют по времени амплитуду и фазу сигнала, ретранслированного k-м летательным аппаратом:If the i-th relay signal is delayed for the time τ ki = τ k -τ i , i ≠ k, we obtain a signal in which the amplitude and phase repeat in time the amplitude and phase of the signal relayed by the k-th aircraft:
Из выражений (2) и (3) видно, что произведение k-го сигнала на задержанный комплексно-сопряженный i-й сигнал:From the expressions (2) and (3) it can be seen that the product of the k-th signal on the delayed complex conjugate i-th signal:
где - знак комплексного сопряжения позволяет сформировать гармонический сигнал с амплитудной модуляцией μi⋅μk⋅A(t-τk)2 и фиксированной начальной фазой (ωдi-ωдk)-τk, несущая частота которого постоянна и равна разности доплеровских частот сигналов при ретрансляции i-м и k-м летательным аппаратом: .Where - the sign of complex conjugation allows you to generate a harmonic signal with amplitude modulation μ i ⋅μ k ⋅ A (t-τ k ) 2 and a fixed initial phase (ω di -ω dk ) -τ k , the carrier frequency of which is constant and equal to the difference of the Doppler frequencies of the signals when relaying the i-th and k-th aircraft: .
Представим преобразованный сигнал xk(t)⋅xi(t-τki)* в форме:We represent the converted signal x k (t) ⋅ x i (t-τ ki ) * in the form:
где So - математическое ожидание огибающей μi⋅μk⋅A(t-τk)2; ; ; Amax=max{μi⋅μk⋅A(t-τk)2}; Amin=min{μi⋅μk⋅A(t-τk)2};where S o is the mathematical expectation of the envelope μ i ⋅μ k ⋅A (t-τ k ) 2 ; ; ; A max = max {μ i ⋅ μ k ⋅ A (t-τ k ) 2 }; A min = min {μ i ⋅ μ k ⋅ A (t-τ k ) 2 };
Формула (5) совпадает с традиционной формой записи амплитудно-модулированного сигнала с индексом модуляции mAM, 0≤mAM≤1 [5, с. 67-69]. Известно [5, с. 69], что мощность, заключенная в боковых полосах амплитудно-модулированного сигнала, зависит от индекса модуляции mAM и увеличивается с увеличением глубины модуляции. Однако даже в крайнем случае, когда mAM=1, только 1/3 всей мощности колебания приходится на две боковые полосы. Следовательно, мощность, приходящаяся на колебание несущей частоты , составляет более 2/3 мощности преобразованного сигнала (4).Formula (5) coincides with the traditional form of recording an amplitude-modulated signal with a modulation index m AM , 0≤m AM ≤1 [5, p. 67-69]. It is known [5, p. 69] that the power contained in the sidebands of the amplitude-modulated signal depends on the modulation index m AM and increases with increasing modulation depth. However, even in the extreme case, when m AM = 1, only 1/3 of the total oscillation power falls on two side bands. Therefore, the power per oscillation of the carrier frequency is more than 2/3 of the power of the converted signal (4).
Таким образом, доплеровское смещение может быть найдено путем определения максимальной спектральной составляющей в амплитудном спектре произведения ретранслированных сигналов (4), когда один из сигналов сдвигается по времени на величину τki=τk-τi, i≠k.Thus, the Doppler shift can be found by determining the maximum spectral component in the amplitude spectrum of the product of the relayed signals (4), when one of the signals is shifted in time by the quantity τ ki = τ k −τ i , i ≠ k.
Для нахождения временного сдвига τki воспользуемся предложенным в [4] способом. В [4] показано, что преобразование ретранслированных сигналов вида: Ym(t)=xm(t)⋅xm(t-Т)*, (где m=i,k) инвариантно к доплеровскому смещению частоты и позволяет, в отличие от метода прямого поиска глобального максимума время-частотной функции неопределенности, определять задержку путем однократного вычисления функции взаимной корреляции таких преобразованных сигналов без поиска по частоте доплеровского смещения. Суть этого способа заключается в том, что перед вычислением взаимокорреляционной функции ретранслированные сигналы ИРИ подвергаются дополнительной обработке:To find the time shift τ ki, we use the method proposed in [4]. It was shown in [4] that the conversion of relayed signals of the form: Y m (t) = x m (t) ⋅x m (t-T) * , (where m = i, k) is invariant to the Doppler frequency shift and allows, in difference from the direct search method for the global maximum of the time-frequency uncertainty function, to determine the delay by a single calculation of the cross-correlation function of such converted signals without searching for the frequency of the Doppler shift. The essence of this method is that before calculating the cross-correlation function, the relayed IRI signals are subjected to additional processing:
где T - фиксированный временной сдвиг: T≥1/(2⋅F); F - ширина спектра сигнала; - знак комплексного сопряжения.where T is a fixed time shift: T≥1 / (2⋅F); F is the signal spectrum width; - a sign of complex pairing.
Далее задержка τki определяется как аргумент максимизации модуля взаимокорреляцонной функции сигналов Yk(t) и Yi(t):Next, the delay τ ki is defined as the argument for maximizing the module of the inter-correlation function of the signals Y k (t) and Y i (t):
Воспользуемся неравенством Коши-Буняковского-Шварца [6]:We use the Cauchy-Bunyakovsky-Schwartz inequality [6]:
Причем равенство в (7) достигается тогда, когда и g(r) равны с точностью до постоянного множителя.Moreover, equality in (7) is achieved when and g (r) are equal up to a constant factor.
Применительно к сигналам (5) неравенство (7) представим в следующем виде:In relation to signals (5), inequality (7) can be represented as follows:
С учетом принятых ранее обозначений в (5), получим формулы входящих в числитель и знаменатель (8) выражений:Taking into account the previously adopted notation in (5), we obtain the formulas of the expressions included in the numerator and denominator (8):
где Ek{t}=A(t-τk)⋅A(t-τk+T); El{t}=A(t-τi+τ)⋅A(t-τi+T+τ);where E k {t} = A (t-τ k ) ⋅ A (t-τ k + T); E l {t} = A (t-τ i + τ) ⋅A (t-τ i + T + τ);
Θk{t}=ϕ(t-τk)-ϕ(t-τk+T); Θi{t}=ϕ(t-τi+τ)-ϕ(t-τi+T+τ);Θ k {t} = ϕ (t-τ k ) -ϕ (t-τ k + T); Θ i {t} = φ ( t-τ i + τ) -φ (t-τ i + T + τ);
При выводе формулы (9) учтено, что . Следовательно, можно утверждать, что модуль взаимокорреляционной функции (6) не зависит от величины доплеровского сдвига .When deriving formula (9), it was taken into account that . Therefore, it can be argued that the modulus of the cross-correlation function (6) is independent of the magnitude of the Doppler shift .
Подставляя (9)-(11) в (8) получаем эквивалентное неравенство:Substituting (9) - (11) into (8) we obtain the equivalent inequality:
Основываясь на свойствах неравенства Коши-Буняковского-Шварца [6], можно утверждать, что если Θk{t}-Θi{t}≠0, то есть когда τki≠τk-τi, модуль взаимокорреляционной функции сигналов Yk(t) и Yi(t) (левая часть неравенства (12)), будет меньше единицы. Если же τki=τk-τi то неравенство (12) преобразуется в равенство:Based on the properties of the Cauchy-Bunyakovsky-Schwartz inequality [6], it can be argued that if Θ k {t} -Θ i {t} ≠ 0, that is, when τ ki ≠ τ k -τ i , the module of the correlation function of signals Y k (t) and Y i (t) (the left side of inequality (12)), will be less than unity. If τ ki = τ k -τ i then inequality (12) is transformed into the equality:
Из (13) видно, что аргумент максимизации модуля взаимокорреляцонной функции сигналов Yk(t) и Yi(t) (6) равен разности времен распространения сигналов ИРИ при ретрансляции k-м и i-м летательным аппаратом: τki=τk-τi. Причем при вычислении разностей времен распространения сигналов не требуется многократное вычисление взаимокорреляционных функций для всех возможных значений доплеровских сдвигов.It can be seen from (13) that the argument for maximizing the module of the inter-correlation function of the signals Y k (t) and Y i (t) (6) is equal to the difference in the propagation times of the IRI signals during relaying by the kth and ith aircraft: τ ki = τ k -τ i . Moreover, when calculating the differences in the propagation times of the signals, it is not necessary to repeatedly calculate the inter-correlation functions for all possible values of the Doppler shifts.
Оценим выигрыш от предлагаемого технического решения. Поскольку это решение отличается от прототипа способом измерения доплеровского сдвига частоты сигналов при ретрансляции, сравнение проведем применительно к устройствам, выполняющим эту операцию.We estimate the gain from the proposed technical solution. Since this solution differs from the prototype in the way of measuring the Doppler frequency shift of the signals during relaying, the comparison will be applied to devices that perform this operation.
При реализации заявляемого способа на базе изделий функциональной электроники для измерения задержки τki=τk-τi потребуются две линии задержки на время T и два смесителя, формирующие сигналы Yk(t) и Yt(t), а также коррелятор на ПАВ конвольвере [2, с. 299-300], на котором и измеряют указанную задержку как максимум корреляционного интеграла (6). Измерение доплеровского сдвига потребует применения многоотводной линии задержки с коммутируемым выходом [2, с. 290-291, рис. 10.6], смесителя - для формирования произведения сигналов xk(t)⋅xi(t-τki)* и аналогового Фурье-процессора на ПАВ [2, с. 274-276]. Следовательно, в предлагаемом способе реализация измерения доплеровского сдвига на изделиях функциональной электроники потребует использования двух линий задержки на фиксированное время Т, трех смесителей, коррелятора на ПАВ конвольвере, многоотводную линию задержки с коммутируемым выходом и аналогового Фурье-процессора.When implementing the inventive method on the basis of functional products electronics for measuring delay τ ki = τ k -τ i require two delay lines at a time T and two mixers forming the signals Y k (t) and Y t (t), and the SAW correlator convolver [2, p. 299-300], on which the indicated delay is measured as the maximum of the correlation integral (6). Doppler shift measurement will require the use of a multi-tap delay line with a switched output [2, p. 290-291, fig. 10.6], a mixer - for generating the product of signals x k (t) ⋅x i (t-τ ki ) * and an analog Fourier processor for a SAW [2, p. 274-276]. Therefore, in the proposed method, the implementation of measuring Doppler shift on functional electronics products will require the use of two delay lines for a fixed time T, three mixers, a correlator on a SAW convolver, a multi-tap delay line with a switched output, and an analog Fourier processor.
В способе-прототипе измерение доплеровского сдвига за сопоставимый интервал времени потребует применения М дисперсионных линий задержки (ДЛЗ) на поверхностных акустических волнах (ПАВ), имеющих разные наклоны частотной характеристики группового времени задержки (ГВЗ), компенсирующие доплеровские сдвиги (М - число элементов разрешения по доплеровскому сдвигу), и М корреляторов.In the prototype method, the measurement of the Doppler shift for a comparable time interval will require the use of M dispersion delay lines (DLS) on surface acoustic waves (SAWs) having different slopes of the frequency response of the group delay time (GW), compensating for Doppler shifts (M is the number of resolution elements by Doppler shift), and M correlators.
Таким образом, при использовании изделий функциональной электроники выигрыш составит примерно М раз.Thus, when using products of functional electronics, the gain will be approximately M times.
При реализации согласно заявляемому способу измерения доплеровского сдвига на аппаратных средствах ЦОС потребуется выполнить 2⋅N умножений (для формирования сигналов Yk(t) и Yi(t) (5)), где N - размер выборки сигнала. Для вычисления функции взаимной корреляции сигналов Yk(t) и Yi(t) путем расчета двух БПФ и одного ОБПФ потребуется 3⋅2⋅N⋅log2[2⋅N] арифметических операций [3, с. 14-15]. И, наконец, при вычислении доплеровского сдвига потребуется выполнить N умножений для формирования сигнала xk(t)⋅xi(t-τki)* и N⋅log2[N] арифметических операций для вычисления спектра сигнала xk(t)⋅xi(t-τki). Таким образом, при реализации предлагаемого способа на аппаратных средствах ЦОС суммарное число арифметических операций составит N⋅(9+7⋅log2[N]). Отсюда следует, что в данном случае выигрыш по сравнению с прототипом составит , где М - число элементов разрешения по доплеровскому сдвигу.When implemented according to the claimed method of measuring Doppler shift on DSP hardware, it will be necessary to perform 2⋅N multiplications (for generating signals Y k (t) and Y i (t) (5)), where N is the signal sample size. To calculate the cross-correlation function of the signals Y k (t) and Y i (t) by calculating two FFTs and one IFFT, 3⋅2⋅N⋅log 2 [2⋅N] arithmetic operations are required [3, p. 14-15]. And finally, when calculating the Doppler shift, N multiplications will be required to generate the signal x k (t) ⋅x i (t-τ ki ) * and N⋅log 2 [N] arithmetic operations to calculate the signal spectrum x k (t) ⋅ x i (t-τ ki ). Thus, when implementing the proposed method on DSP hardware, the total number of arithmetic operations will be N⋅ (9 + 7⋅log 2 [N]). It follows that in this case, the gain compared to the prototype will be where M is the number of Doppler shift resolution elements.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU: №2278395, опубл. 20.06.2006 г.1. Patent RU: No. 2278395, publ. 06/20/2006
2. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1990. - 416 с.: ил.2. Morgan D. Devices for processing signals on surface acoustic waves: Per. from English - M.: Radio and Communications, 1990. - 416 p.: Ill.
3. Цифровая обработка сигналов: Справочник / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. - М.: Радио и связь, 1985. - 312 с., ил.3. Digital signal processing: Reference / L.М. Goldenberg, B.D. Matyushkin, M.N. Pole. - M .: Radio and communications, 1985 .-- 312 p., Ill.
4. Патент RU: №2568104, опубл. 20.11.2015 г.4. Patent RU: No. 2568104, publ. November 20, 2015
5. Теория электрической связи: учебное пособие / К.К. Васильев, В.А. Глушков, А.В. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко; Под общ. ред. К.К. Васильева. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 452 с.5. Theory of electrical communication: a training manual / K.K. Vasiliev, V.A. Glushkov, A.V. Dormidontov, A.G. Nesterenko; Under the total. ed. K.K. Vasilieva. - Ulyanovsk: UlSTU, 2008 .-- 452 p.
6. Неравенство Коши-Буняковского: [Электронный ресурс] // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Hepaвенство_Коши_-_Буняковского (Дата обращения: 07.12.2015).6. The Cauchy-Bunyakovsky inequality: [Electronic resource] // Wikipedia. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Hepa_Koshi_-_Bunyakovsky_domain (Date of access: 07.12.2015).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015153942A RU2642846C2 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method for determining coordinates of radio emission source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015153942A RU2642846C2 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method for determining coordinates of radio emission source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015153942A RU2015153942A (en) | 2017-06-20 |
RU2642846C2 true RU2642846C2 (en) | 2018-01-29 |
Family
ID=59068083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015153942A RU2642846C2 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method for determining coordinates of radio emission source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642846C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717828C1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-03-26 | АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" | Method of determining coordinates of radio-frequency sources and a system for realizing |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2278395C1 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-20 | Александр Викторович Дубровин | Method of finding coordinates of radio-frequency radiation source |
WO2006110333A2 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-19 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Method and apparatus for direction finding |
US7142850B1 (en) * | 1998-08-04 | 2006-11-28 | Nortel Matra Cellular | Radio estimation method of a mobile station velocity |
RU2305851C2 (en) * | 2005-07-18 | 2007-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for determining coordinates of radio emission source |
WO2009065943A1 (en) * | 2007-11-23 | 2009-05-28 | Thales | Method of multi-transmitter and multi-path aoa-tdoa location comprising a sub-method for synchronizing and equalizing the receiving stations |
JP2010266228A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | Device for locating radio-wave emission source |
RU2476900C1 (en) * | 2011-10-27 | 2013-02-27 | Научно-Исследовательский Испытательный Центр Систем Связи Федерального Государственного Учреждения "27 Центральный Научно-Исследовательский Институт Минобороны России" | Method of determining coordinates of radio-frequency sources |
RU2510038C2 (en) * | 2011-08-12 | 2014-03-20 | Юрий Иванович Логинов | Ranging-differential-ranging method for determining coordinates of radio-frequency radiation sources and apparatus realising said method |
-
2015
- 2015-12-15 RU RU2015153942A patent/RU2642846C2/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7142850B1 (en) * | 1998-08-04 | 2006-11-28 | Nortel Matra Cellular | Radio estimation method of a mobile station velocity |
RU2278395C1 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-20 | Александр Викторович Дубровин | Method of finding coordinates of radio-frequency radiation source |
WO2006110333A2 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-19 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Method and apparatus for direction finding |
RU2305851C2 (en) * | 2005-07-18 | 2007-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method for determining coordinates of radio emission source |
WO2009065943A1 (en) * | 2007-11-23 | 2009-05-28 | Thales | Method of multi-transmitter and multi-path aoa-tdoa location comprising a sub-method for synchronizing and equalizing the receiving stations |
JP2010266228A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | Device for locating radio-wave emission source |
RU2510038C2 (en) * | 2011-08-12 | 2014-03-20 | Юрий Иванович Логинов | Ranging-differential-ranging method for determining coordinates of radio-frequency radiation sources and apparatus realising said method |
RU2476900C1 (en) * | 2011-10-27 | 2013-02-27 | Научно-Исследовательский Испытательный Центр Систем Связи Федерального Государственного Учреждения "27 Центральный Научно-Исследовательский Институт Минобороны России" | Method of determining coordinates of radio-frequency sources |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717828C1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-03-26 | АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" | Method of determining coordinates of radio-frequency sources and a system for realizing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015153942A (en) | 2017-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7839914B2 (en) | Method and apparatus for channel estimation to electro-magnetic wave multi path between sender and receiver by using chirp signal | |
KR101045984B1 (en) | Receiving time measuring device and distance measuring device using this receiving time measuring device | |
JP5535024B2 (en) | Radar equipment | |
CN106932765A (en) | With the radar equipment that phase noise is estimated | |
JP5089460B2 (en) | Propagation delay time measuring apparatus and radar apparatus | |
US10746863B2 (en) | Target extraction system, target extraction method, information processing apparatus, and control method and control program of information processing apparatus | |
CA2893723C (en) | System and method for determining location of an interfering signal source | |
RU2642846C2 (en) | Method for determining coordinates of radio emission source | |
JP2015036628A (en) | Passive radar device | |
JP2011179882A (en) | Method of detecting target, passive radar system, and radar system | |
RU2643708C2 (en) | Device for estimation of frequency of harmonic noisy signal | |
JP2015049074A (en) | Radar and object detection method | |
RU2571390C1 (en) | Method of transmitting discrete information via hydroacoustic link in multibeam signal propagation conditions | |
KR100916640B1 (en) | Method for Ranging Between Transmitter and Receiver Based on Wireless Communication System | |
RU2504798C1 (en) | Method for spectral processing of auxiliary signals | |
RU2483319C2 (en) | Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method | |
EP1851867B1 (en) | Method and apparatus for channel estimation to electro-magnetic wave multi path between sender and receiver by using chirp signal | |
RU2524843C2 (en) | Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method | |
RU2568897C1 (en) | Method of measurement of mutual delay of signals | |
Kim et al. | A low complexity based spectrum partitioning-ESPRIT for noncontact vital radar | |
Yang | Nonlinear partial differential equations in marine dynamics | |
RU2550315C1 (en) | Doppler phase meter of passive noise | |
RU2797027C1 (en) | Device for measuring arrival time and duration of non-coherent sequence of ultra-wideband quasi radio signals of arbitrary form | |
RU2767317C1 (en) | Signal filter with v-frequency modulation | |
Tan et al. | Design and FPGA implementation of time-frequency transforming for stretch processing |