RU2704027C1 - Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов - Google Patents

Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов Download PDF

Info

Publication number
RU2704027C1
RU2704027C1 RU2019115106A RU2019115106A RU2704027C1 RU 2704027 C1 RU2704027 C1 RU 2704027C1 RU 2019115106 A RU2019115106 A RU 2019115106A RU 2019115106 A RU2019115106 A RU 2019115106A RU 2704027 C1 RU2704027 C1 RU 2704027C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
radio
signals
angular spectrum
frequency
Prior art date
Application number
RU2019115106A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Леонидович Артемов
Олег Владимирович Афанасьев
Дмитрий Иванович Воропаев
Михаил Павлович Сличенко
Екатерина Сергеевна Артемова
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2019115106A priority Critical patent/RU2704027C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2704027C1 publication Critical patent/RU2704027C1/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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • 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
    • 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
    • G01S5/08—Position of single direction-finder fixed by determining direction of a plurality of spaced sources of known location
    • 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
    • G01S5/145—Using a supplementary range measurement, e.g. based on pseudo-range measurements
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2921—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to one radar period
    • G01S7/2922—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to one radar period by using a controlled threshold
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • G01S7/2926—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods by integration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в многоканальных моноимпульсных обнаружителях-пеленгаторах систем радиомониторинга для решения задач радиоконтроля источников радиоизлучений. Достигаемый технический результат - повышение эффективности контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов. Указанный результат достигается за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижения уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенных вблизи заданных направлений, в реальных условиях при неизвестной интенсивности шума и различии амплитуд принятых сигналов с выходов антенн с произвольными характеристиками направленности антенных элементов. Способ справедлив для антенной системы с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов, в результате чего обеспечивается инвариантность решающей статистики к изменению соотношений уровней сигналов в каналах, в том числе обусловленных взаимными влияниями в антенной системе. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в многоканальных моноимпульсных обнаружителях-пеленгаторах (ОП) систем радиомониторинга для решения задач радиоконтроля источников радиоизлучений (ИРИ).
В реальных условиях имеет место многолучевое распространение сигнала. Для повышения показателей эффективности радиомониторинга задача контроля нескольких источников частотно-неразделимых сигналов при наличии преднамеренных помех является весьма актуальной. В общем случае будем считать, что если спектральные компоненты радиоволн попадают в один и тот же элемент разрешения ОП по частоте (например, элементарный частотный канал преобразования Фурье), то такие источники радиосигналов частотно-неразделимые для данного ОП.
Известны способы радиоконтроля пеленгования источников радиоизлучения, основанные на азимутальном пеленговании ИРИ и представленные в [1], в которых рассматривается задача идентификации в одноэтапном варианте непосредственно по сигналам антенн
Figure 00000001
, принимаемым на фоне независимых шумов одинаковой дисперсией σ2 в каналах приема интенсивности. Правило идентификации ИРИ в шумах известной и неизвестной интенсивности предполагает сравнение решающих статистик с пороговым уровнем h:
Figure 00000002
, (1)
Figure 00000003
, (2)
где
Figure 00000004
 – максимальные значения углового спектра принятых сигналов,
Z(θ0) – значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления,
θ – направление азимута на ИРИ,
E – суммарная энергия принятых радиосигналов,
h – порог, выбираемый исходя из критерия Неймана-Пирсона и обеспечивающий требуемую вероятность правильной идентификации.
Однако указанные способы контроля излучения источника в заданном направлении предполагают выполнение процедуры пеленгования, что сопряжено с использованием значительных объемов памяти, приводящим к снижению быстродействия систем радиоконтроля.
Наиболее близким к предлагаемому способу является [2], используемый далее в качестве прототипа и предполагающий оценивание значения глобального максимума углового спектра, измерение значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления и сравнение с порогом, по результатам чего судят о приходе радиоизлучения с заданного направления.
Данный способ предполагает выполнение следующих процедур:
1. Прием радиоизлучения с помощью N антенн и N-канального приемного устройства.
2. Синхронное преобразование радиосигналов всех каналов приема с получением их квадратурных составляющих, перемножение отсчетов радиосигналов на их сопряженные значения, накопление результатов перемножения за время наблюдения по совокупности антенн. Мгновенное значение радиосигнала n-й антенны, n = 0…N-1 в момент времени τ = 0,1,2,… представляет собой смесь принятого радиосигнала источника радиоизлучения и шума:
Figure 00000005
 (3)
где
Figure 00000006
 – комплексная огибающая радиосигнала в фазовом центре антенной решетки,
θn, βn – азимут и угол места направления на источник излучения соответственно,
Figure 00000007
– вектор аддитивного шума.
1. Вычисление значений энергий и взаимной энергий радиосигналов, принятых антеннами по формулам
Figure 00000008
 (4)
Figure 00000009
 (5)
2. Измерение значений углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления путем взвешенного суммирования энергии и взаимной энергии с весами, определяемыми характеристиками направленности антенн по формуле
Figure 00000010
, (6)
где
Figure 00000011
– комплексный коэффициент направленности n-й антенны,
En – энергия радиосигнала, принятого n-й антенной,
Figure 00000012
 – взаимная энергия радиосигналов, принятых антеннами с номерами n и n',
1. Вычисление максимального значения углового спектра Z(θmax, βmax) по возможным направлениям прихода радиоволны по формуле
Figure 00000013
. (7)
2. Вычисление значения углового спектра Z(θ0, β0) с заданного направления прихода радиоволны по формуле
Figure 00000014
 (8)
2. Формирование решающей статистики Λ как отношения разности суммарной энергии сигналов (E) и максимального значения углового спектра Z(θmax, βmax) к разности суммарной энергии и значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления Z(θ0, β0):
Figure 00000015
, (9)
где E – суммарная энергия принятых радиосигналов,
Z(θmax, βmax) – максимальное значение углового спектра принятых сигналов,
Z(θ0, β0) – значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления.
1. Сравнение решающей статистики Λ с порогом h.
2. Принятие решения о наличии радиоизлучения с заданного направления в случае выполнения неравенства
Λ > h (10)
Если порог h превышен, принимают решение о наличии радиоизлучения с заданного (эталонного) направления, в противном случае – о приходе радиоизлучения с направления, отличного от эталонного.
Основными недостатками аналога и прототипа является:
1. Предполагается решение задачи контроля одного источника излучения в заданном направлении. В реальных условиях функционирования обнаружителя-пеленгатора, в сложной электромагнитной обстановке при наличии нескольких источников частотно-неразделимых сигналов актуальной является задача одновременного контроля излучения нескольких источников.
2. Решающая статистика (9) прототипа справедлива, когда антенны обнаружителя-пеленгатора являются идентичными и ненаправленными, а их диаграммы направленности имеют единичную амплитуду, не зависящую от направления прихода радиоволны ИРИ, и описываются функциями вида
Figure 00000016
, (11)
где R – радиус антенной системы,
λn – длина волны излучения,
ϕl(θ,β) – фазирующая функция, зависящая от параметров конфигурации антенной системы,
θ – азимут направления на источник,
i – мнимая единица.
В общем случае при наличии взаимных влияний в антенной системе обнаружителя-пеленгатора, а также в случае использования амплитудно-направленных антенных элементов другого типа использование решающей статистики (9) становится несправедливым и приводит к ухудшению показателей эффективности способа-прототипа.
1. Выражение (9) для решающей статистики обнаружения не учитывает наличие межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций, обусловленных наличием в реальных условиях внешних помех.
2. Для технической реализации способа-прототипа необходимо обеспечить согласованный прием сигнала контролируемых ИРИ с шириной их спектра, однако большинство современных обнаружителей-пеленгаторов являются широкополосными, с полосой мгновенного анализа, на несколько порядков превышающей ширину сигнала, что требует выполнение дополнительной процедуры обнаружения сигнала в спектральной области. Использование дополнительного узкополосного приемника для решения задачи контроля приводит к существенному усложнению аппаратуры.
3. Способ не обеспечивает контроль источников частотно-неразделимых сигналов.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов с помощью многоканальных моноимпульсных обнаружителей-пеленгаторов с произвольной структурой и характеристиками направленности антенной системы.
Достигаемый технический результат – повышение эффективности идентификации нескольких источников частотно-неразделимых сигналов за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижения уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенных вблизи заданных направлений в реальных условиях, при неизвестной интенсивности шума и различии амплитуд принятых сигналов с выходов антенн с произвольными характеристиками направленности антенных элементов.
В результате решения поставленной задачи предлагаемый способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов включает выполнение следующих процедур:
1. Прием радиоизлучения с помощью N антенн и N-канального приемного устройства.
2. Синхронное преобразование радиосигналов всех каналов приема с получением их квадратурных составляющих, перемножение отсчетов радиосигналов на их сопряженные значения, накопление результатов перемножения за время наблюдения по совокупности антенн. Мгновенное значение радиосигнала n-й антенны,
Figure 00000017
, в момент времени τ=0,1,2,… представляет собой смесь принятого радиосигнала источника радиоизлучения и шума:
Figure 00000018
 (12)
где
Figure 00000019
 – комплексные амплитуды радиосигналов,
Figure 00000020
 – матрица, составленная из азимутов и углов места направления на источники частотно-неразделимых сигналов,
(θ β)T – оператор транспонирования,
Figure 00000021
 – комплексный коэффициент направленности n-й антенны,
Figure 00000022
 – вектор аддитивного гауссовского шума с матрицей коэффициентов корреляции
Figure 00000023
 (в случае некоррелированного шума матрица становится диагональной единичной матрицей).
1. Формирование матрицы взаимных энергий, накопленных по спектральным компонентам радиосигнала в каждом измерении комплексных амплитуд сигналов и последующее суммирование матриц по формуле
Figure 00000024
, (13)
где
Figure 00000025
 – оператор эрмитово сопряжения.
2. Для каждого контролируемого частотного участка выделяемой полосы мгновенного анализа выполняется измерение значений многосигнального углового спектра с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций по формуле:
Figure 00000026
, (14)
где
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
 – матрица Фишера (оценок комплексных амплитуд напряженностей электрического поля принимаемых радиоволн),
Figure 00000031
 – оператор следа матрицы.
1. Вычисление максимального значения многосигнального углового спектра
Figure 00000032
 по возможным направлениям прихода радиоволны по формуле
Figure 00000033
. (15)
2. Вычисление значения многосигнального углового спектра
Figure 00000034
 с заданных направлений прихода радиоволны по формуле
Figure 00000035
. (16)
3. Формирование решающей статистики как отношения разности следа от произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума,
Figure 00000036
, и максимального значения многосигнального углового спектра к разности следа от
Figure 00000037
 и значения многосигнального углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления
Figure 00000038
, (17)
где
Figure 00000039
 – максимальное значения многосигнального углового спектра принятых сигналов,
Figure 00000040
 – значения многосигнального углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления.
1. Сравнение решающей статистики Λ с порогом h.
2. Принятие решения о наличии радиоизлучения с заданного направления в случае выполнения неравенства Λ > h.
Если порог h превышен, принимают решение о наличии радиоизлучения с заданного (эталонного) направления, в противном случае – о приходе радиоизлучения с направления, отличного от эталонного.
Предлагаемый способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов лишен перечисленных выше недостатков прототипа, а именно:
1. Предлагаемый способ позволяет решить задачу идентификации нескольких источников радиоизлучения.
2. Решающая статистика (17) предлагаемого способа справедлива в случае антенной системы с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов, в частности, в используемом в прототипе предположении, что антенны обнаружителя-пеленгатора являются идентичными и ненаправленными. Это позволяет использовать предлагаемый способ в реальных условиях функционирования обнаружителей-пеленгаторов, когда имеют место взаимные влияния антенн друг на друга.
3. Выражение (17) для решающей статистики контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов предлагаемого способа учитывает наличие межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций, обусловленных наличием в реальных условиях внешних помех, что позволяет при разработке обнаружителей-пеленгаторов проводить анализ достижимых показателей эффективности обнаружения сигналов ИРИ в условиях насыщенной электромагнитной обстановки, а также учитывать наличие корреляции помех в реальных условиях функционирования обнаружителей-пеленгаторов.
1. Прием сигнала осуществляется в широкой полосе частот мгновенного анализа, что дает возможность одновременного контроля нескольких ИРИ в заданном направлении.
2. В случае выполнения неравенства (10) (принятие решения о наличии излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов) накопление матрицы взаимных энергий в каждом измерении комплексных амплитуд сигналов выполнятся по правилу
Figure 00000041
 (
Figure 00000042
 – матрица взаимных энергий, накопленная по результатам предыдущих процедур идентификации,
Figure 00000043
 – матрица взаимных энергий, вычисленная при выполнении текущей процедуры идентификации источника радиосигнала с заданных направлений), что повышает вероятность правильной идентификации излучения источника с заданного направления за счет увеличения объема наблюдаемых данных.
Предложенный способ обеспечивает возможность одновременного контроля нескольких источников частотно-неразделимых сигналов с обеспечением стабилизации уровня правильной идентификации и снижение уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенного вблизи заданных направлений, а так же при неизвестной интенсивности шума.
Схема для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 1.
Устройство, реализующее предложенный способ, содержит:
1.1-1.N – многоканальная антенная система,
2 – радиоприемное устройство,
3 – измеритель энергии,
4 – блок определения модуля,
5 – коммутатор,
6 – запоминающее устройство (ЗУ),
7 – анализатор многосигнального углового спектра,
8 – устройство определения максимума,
9.1, 9.2 – запоминающие ячейки,
10 – накапливающий сумматор,
11 – решающее устройство,
12 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
13 – оперативное запоминающее устройство,
14.1, 14.2 – умножители,
15.1, 15.2 – накапливающие сумматоры.
Устройство работает следующим образом.
Антенны 1.1…1.N подключены к входам радиоприемного устройства 2 и через его выход к входам измерителя энергии 3, первый выход которого через блок определения модуля 4 соединен с первым входом коммутатора 5 и непосредственно со вторым его входом. Выход коммутатора 5 подключен к первому входу анализатора многосигнального углового спектра 7, ко второму входу которого подключен второй выход измерителя энергии 3, а к третьему входу – выход запоминающего устройства 6. Выход анализатора многосигнального углового спектра 7 соединен с входом устройства определения максимума 8 и входом запоминающей ячейки 9.1. Устройство определения максимума 8 своим выходом подключено к входу запоминающей ячейки 9.2. Второй выход измерителя энергии 3 соединен с входом накапливающего сумматора 10. Выходы запоминающей ячейки 9.1, запоминающей ячейки 9.2 и накапливающего сумматора 10 подключены соответственно к первому, второму и третьему входам решающего устройства 11. Аналого-цифровой преобразователь 12 в составе измерителя энергии 3 со стороны выходов соединен с соответствующими входами оперативного запоминающего устройства 13, первый выход которого подключен к первому входу умножителя 14.1, а второй – ко второму входу умножителя 14.1, первому и второму входу умножителя 14.2, выход умножителя 14.1 соединен с входом накапливающего сумматора 15.1, а выход умножителя 14.2 – с входом накапливающего сумматора 15.2. Выходы накапливающих сумматоров 15.1, 15.2 являются первым и вторым выходами измерителя энергии 3, а выходы решающего устройства 11 – выходом устройства в целом. Еще по одному выходу накапливающих сумматоров 15.1 и 15.2 могут использоваться дополнительно.
Число антенн 1.1, 1.2 … 1.N составляет N ≥ 3. Радиоприемное устройство 2 многоканальное, число каналов равно числу антенн N. Измеритель энергии 3 обеспечивает измерение энергии радиосигналов, принятых каждой антенной, и взаимной энергии радиосигналов пар различных антенн. Аналого-цифровой преобразователь 12 в составе измерителя энергии 3 рассчитан на синхронное преобразование радиосигналов всех каналов приема с получением их квадратурных составляющих с записью результатов в оперативное запоминающее устройство 13. Анализатор углового спектра 7 обеспечивает измерение значений углового спектра по формуле (14).
Устройством определения максимума 8 вычисляется максимальное по возможным направлениям прихода радиоволн значение
Figure 00000044
 по формуле (15) и фиксируется в запоминающей ячейке 9.2. Измеренное значение многосигнального углового спектра в заданном направлении
Figure 00000045
 заносится в запоминающую ячейку 9.1 в момент поступления его с выхода анализатора многосигнального углового спектра 7. По результатам выполненных измерений в решающем устройстве 11 определяют разность следа (суммы диагональных элементов) квадрата нормированной матрицы взаимных энергий и максимального значения многосигнального углового спектра, разность квадрата следа данной матрицы и значения многосигнального углового спектра принятых радиосигналов с заданных направлений, а также отношение этих разностей с образованием решающей статистики по формуле (17). На завершающей стадии отношение разностей сравнивают с порогом, формула (18). Если порог h превышен, принимают решение о приходе радиоизлучения с заданных направлений, а в противном случае о приходе радиоизлучения с направлений, отличных от эталонных.
РЕАЛИЗАЦИЯ
На фиг. 2-4 представлены результаты статистического моделирования для семиэлементной эквидистантной кольцевой антенной решетки при отношении радиуса ЭКАР к длине волны, равном единице, и отношении сигнал/шум 10 дБ в пакете моделирования Matlab. Рассмотрен случай контроля излучения двух некогерентных источников частотно-неразделимых сигналов. При статистическом моделировании характеристик контроля излучения двух источников частотно-неразделимых сигналов число статистических испытаний выбиралось равным 108, количество накоплений матрицы взаимных энергий полагалось равным 3. Азимутальные направления принимались равными 0 градусов на первый источник, 15 градусов на второй источник, угол места 0 градусов. Матрица, характеризующая направления на источники излучения, имеет вид
Figure 00000046
.
В случае наличия двух направлений (J = 2), матрица Фишера (оценок амплитуд напряженностей комплексных амплитуд электрического поля принимаемых частотно-неразделимых сигналов) примет вид
Figure 00000047
, (19)
а обратная ей матрица корреляции данных оценок
Figure 00000048
 (20)
Двухсигнальный пеленгационный рельеф (14) записывается как
Figure 00000049
 , (21)
где введена функция пространственной корреляции двух плоских волн
Figure 00000050
. (22)
В том случае, когда внутренние шумы приемных каналов независимы и одинаковы по интенсивности, матрица корреляции
Figure 00000051
 становится диагональной, многосигнальный угловой спектр имеет вид
Figure 00000052
. (23)
В каждом статистическом эксперименте по одинаковым исходным данным вычислялись величины, соответствующие решающей статистике предложенного способа, формула (17):
Figure 00000053
.
В качестве примера, при проведении моделирования формировался коррелированный вектор гауссовского шума с матрицей корреляции, элементы которой имеют вид
Figure 00000054
.
Матрица
Figure 00000055
 имеет вид:
Figure 00000056
 (24)
На фиг. 2 приведены зависимости вероятности
Figure 00000057
 идентификации двух источников частотно-неразделимых сигналов к эталонам от угловых расстояний до него, при этом
Figure 00000058
, с шагом
Figure 00000059
 (
Figure 00000060
 – угловое расстояние до ИРИ). Матрица корреляции Q – единичная.
На фиг. 3 приведены зависимости вероятности P идентификации двух источников частотно-неразделимых сигналов к эталонам от угловых расстояний до него, при этом
Figure 00000061
, с шагом
Figure 00000062
 Матрица корреляции Q – единичная.
На фиг. 4 приведены зависимости вероятности
Figure 00000057
 идентификации двух источников частотно-неразделимых сигналов к эталонам от угловых расстояний до него, при этом
Figure 00000063
, с шагом
Figure 00000064
Порог принятия решения об отождествлении двух источников частотно-неразделимых сигналов с контролируемыми, для обеспечения вероятности правильной идентификации 0,98 равен 0,9.
Из представленных зависимостей (фиг. 2, 3) видно, что вероятность идентификации двух источников частотно-неразделимых сигналов мене 0,1 достигается при угловых расстояниях более 16 градусов. При рассмотрении зависимости (фиг. 4) вероятности идентификации двух источников частотно-неразделимых сигналов при влиянии матрицы коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шум (24), вероятность правильной идентификации менее 0,1 достигается при угловых расстояниях более 30 градусов.
Предлагаемый способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов обеспечивает повышение эффективности идентификации нескольких источников частотно-неразделимых сигналов за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижения уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенных вблизи заданных направлений, в реальных условиях неизвестной интенсивности шума и различии амплитуд принятых сигналов с выходов антенн с произвольными характеристиками направленности антенных элементов. Способ справедлив для АС с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов, в результате чего обеспечивается инвариантность решающей статистики к изменению соотношений уровней сигналов в каналах, в том числе обусловленных взаимными влияниями в антенной системе.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Уфаев В.А. Способы определения местоположения и пространственной идентификации источников радиоизлучений, М.: Воронеж, 2017. с.235-239.
2. Патент РФ №2294546 «Способ идентификации радиоизлучения» / Уфаев В.А., 2005.

Claims (1)

  1. Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов, включающий прием радиоизлучения с помощью N антенн и N-канального приемного устройства, где N>2, вычисление максимального значения углового спектра по возможным направлениям прихода радиоволны, вычисление значения углового спектра принятых радиосигналов с заданных направлений, формирование решающей статистики в виде отношения разности следа от произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума и максимального значения углового спектра к разности следа от произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума и значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления и сравнение ее с порогом, выбираемым исходя из критерия Неймана-Пирсона и обеспечивающим требуемую вероятность правильной идентификации, по результатам чего судят о приходе радиоизлучений с заданных направлений, отличающийся тем, что формируют многосигнальный угловой спектр, максимальное значение которого вычисляют как квадратный корень следа квадрата произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума; вычисляют значения углового спектра принятых радиосигналов с заданных направлений как след от произведения двух матриц, при этом одну матрицу формируют как произведение матрицы комплексных коэффициентов направленности антенной системы и обратной матрицы Фишера оценок комплексных амплитуд напряженностей электрического поля принимаемых радиоволн на эрмитово сопряженную матрицу комплексных коэффициентов направленности антенной системы, а другую матрицу формируют как произведение трех матриц: обратной матрицы коэффициентов корреляции шума, матрицы взаимных энергий, обратной матрицы коэффициентов корреляции шума; матрицу Фишера оценок комплексных амплитуд напряженностей электрического поля принимаемых радиоволн вычисляют как произведение эрмитово сопряженной матрицы комплексных коэффициентов направленности антенной системы и обратной матрицы коэффициентов корреляции шума и матрицы комплексных коэффициентов направленности антенной системы, при этом решающая статистика инвариантна к структуре и характеристикам направленности антенных элементов антенной системы; обеспечивают одновременный контроль в текущей полосе мгновенного анализа нескольких источников радиоизлучения в реальных условиях функционирования многоканального обнаружителя-пеленгатора, характеризующихся различными уровнями принимаемых сигналов и наличием межканальной корреляции аддитивного шума с неизвестной интенсивностью.
RU2019115106A 2019-05-17 2019-05-17 Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов RU2704027C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115106A RU2704027C1 (ru) 2019-05-17 2019-05-17 Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115106A RU2704027C1 (ru) 2019-05-17 2019-05-17 Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704027C1 true RU2704027C1 (ru) 2019-10-23

Family

ID=68318538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115106A RU2704027C1 (ru) 2019-05-17 2019-05-17 Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704027C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732504C1 (ru) * 2020-01-24 2020-09-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения и пеленгования двух частотно-неразделимых источников радиоизлучения
CN111929668A (zh) * 2020-06-30 2020-11-13 湖南华诺星空电子技术有限公司 基于量化区间统计的无线电侦测的测距方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1012623A1 (en) * 1997-05-23 2000-06-28 Raytheon Company Method for improving monopulse processing of aperture segment outputs
US6163297A (en) * 1997-12-23 2000-12-19 Litton Systems, Inc. Apparatus and method for locating an emitter using RF carrier or PRF measurement ratios
EP1167994A2 (en) * 2000-06-29 2002-01-02 Lockheed Martin Corporation Monopulse radar processor for resolving two sources
RU2294546C2 (ru) * 2005-04-26 2007-02-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" МО РФ (ФГУ "ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ" Минобороны России) Способ идентификации радиоизлучения
RU102390U1 (ru) * 2010-08-23 2011-02-27 Сергей Александрович Кузьмин Устройство обнаружения импульсного эхо-сигнала в условиях воздействия шумовой помехи по главному лепестку диаграммы направленности антенны моноимпульсной рлс
JP4902985B2 (ja) * 2005-11-15 2012-03-21 富士通テン株式会社 モノパルス方式レーダ装置のキャリブレーション方法及びキャリブレーション判定装置
RU2625349C1 (ru) * 2016-06-28 2017-07-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" Способ определения пространственных угловых координат радиосигнала в амплитудных моноимпульсных пеленгационных системах
RU2662726C1 (ru) * 2017-11-20 2018-07-30 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Контрольно-измерительная система мониторинга

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1012623A1 (en) * 1997-05-23 2000-06-28 Raytheon Company Method for improving monopulse processing of aperture segment outputs
US6163297A (en) * 1997-12-23 2000-12-19 Litton Systems, Inc. Apparatus and method for locating an emitter using RF carrier or PRF measurement ratios
EP1167994A2 (en) * 2000-06-29 2002-01-02 Lockheed Martin Corporation Monopulse radar processor for resolving two sources
RU2294546C2 (ru) * 2005-04-26 2007-02-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" МО РФ (ФГУ "ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ" Минобороны России) Способ идентификации радиоизлучения
JP4902985B2 (ja) * 2005-11-15 2012-03-21 富士通テン株式会社 モノパルス方式レーダ装置のキャリブレーション方法及びキャリブレーション判定装置
RU102390U1 (ru) * 2010-08-23 2011-02-27 Сергей Александрович Кузьмин Устройство обнаружения импульсного эхо-сигнала в условиях воздействия шумовой помехи по главному лепестку диаграммы направленности антенны моноимпульсной рлс
RU2625349C1 (ru) * 2016-06-28 2017-07-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" Способ определения пространственных угловых координат радиосигнала в амплитудных моноимпульсных пеленгационных системах
RU2662726C1 (ru) * 2017-11-20 2018-07-30 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Контрольно-измерительная система мониторинга

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732504C1 (ru) * 2020-01-24 2020-09-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения и пеленгования двух частотно-неразделимых источников радиоизлучения
CN111929668A (zh) * 2020-06-30 2020-11-13 湖南华诺星空电子技术有限公司 基于量化区间统计的无线电侦测的测距方法及系统
CN111929668B (zh) * 2020-06-30 2023-09-19 华诺星空技术股份有限公司 基于量化区间统计的无线电侦测的测距方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ottersten et al. Covariance matching estimation techniques for array signal processing applications
US9891322B2 (en) GPS arrival angle selecting system and method
Abdalla et al. Performance evaluation of direction of arrival estimation using MUSIC and ESPRIT algorithms for mobile communication systems
US11269070B2 (en) Radar apparatus
RU2704027C1 (ru) Способ контроля излучения нескольких источников частотно-неразделимых сигналов
RU2696093C1 (ru) Способ адаптивного отождествления спектральных компонент по принадлежности к сигналу одного источника радиоизлучения
He et al. Simultaneous interference localization and array calibration for robust adaptive beamforming with partly calibrated arrays
RU2696022C1 (ru) Способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения спектральных компонент сигналов источников радиоизлучения
RU2731130C1 (ru) Способ многоканального обнаружения источника шумоподобного радиосигнала
Mondal Studies of different direction of arrival (DOA) estimation algorithm for smart antenna in wireless communication
RU2713514C1 (ru) Способ контроля излучения источника в заданном направлении
Yu et al. A robust minimum variance beamformer with new constraint on uncertainty of steering vector
RU2294546C2 (ru) Способ идентификации радиоизлучения
RU2732504C1 (ru) Способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения и пеленгования двух частотно-неразделимых источников радиоизлучения
Rahman Performance analysis of MUSIC DOA algorithm estimation in multipath environment for automotive radars
Ahmad et al. Performance of music algorithm for DOA estimation
Tran et al. DOA estimation with different NLA configurations
RU2410707C2 (ru) Способ поляризационно-независимого обнаружения и локализации широкополосных радиосигналов
RU2696094C1 (ru) Способ повышения точности и достоверности пеленгования при накоплении спектральных компонент сигналов источников радиоизлучения
RU2768217C1 (ru) Способ адаптивного многоканального обнаружения радиосигналов в условиях помех с неизвестными параметрами
RU2713235C1 (ru) Способ повышения точности пеленгования источников радиоизлучения обнаружителем-пеленгатором с многошкальной антенной системой
Biguesh et al. On proper antenna pattern for a simple source detection and localization system
CN109752688B (zh) 一种针对传感器阵列系统的临近信源角度差值计算方法
RU2605691C1 (ru) Способ поиска источников излучений сложных сигналов
Robey et al. Array calibration and modeling of steering vectors