RU2716145C1 - Method for spatial localization of radio-emitting objects - Google Patents

Method for spatial localization of radio-emitting objects Download PDF

Info

Publication number
RU2716145C1
RU2716145C1 RU2019112491A RU2019112491A RU2716145C1 RU 2716145 C1 RU2716145 C1 RU 2716145C1 RU 2019112491 A RU2019112491 A RU 2019112491A RU 2019112491 A RU2019112491 A RU 2019112491A RU 2716145 C1 RU2716145 C1 RU 2716145C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hypothetical
radio
signals
vector
reflectors
Prior art date
Application number
RU2019112491A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Леонидович Сиренко
Игорь Владимирович Донец
Яков Аронович Рейзенкинд
Валерий Николаевич Шевченко
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент")
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 "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент") filed Critical Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент")
Priority to RU2019112491A priority Critical patent/RU2716145C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716145C1 publication Critical patent/RU2716145C1/en

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
    • 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
    • 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
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • 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
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • 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
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • 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
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/5244—Adaptive clutter cancellation
    • 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
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/53—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
    • G01S13/532—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar using a bank of range gates or a memory matrix
    • 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
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in single-position systems for concealed control of ground, sea and air space, performing trajectory tracking of mobile objects on direct radio signals of their on-board radio transmitters and copies of these radio signals, reflected by foreign reflectors in form of natural irregularities of terrain or stationary and mobile objects of artificial origin. Increased information content and efficiency is achieved by expanding the range of measured parameters of reflected signals (time delays and Doppler frequency shifts instead of time delays) and performing hypothesis testing on values of Doppler shifts of reflected signals instead of checking hypotheses on values of spatial coordinates of reflectors, which are difficult to implement in stationary and virtually impossible in mobile concealed monitoring systems.
EFFECT: high information content (determination of a velocity vector in addition to spatial coordinates) and efficiency of spatial localization of a wide range of radio-emitting objects with a single-position control system under conditions of a priori uncertainty of the shape, dimensions, reflecting properties and spatial coordinates of foreign reflectors of radio signals.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в однопозиционных системах скрытного контроля наземного, морского и воздушного пространства, осуществляющих траекторное сопровождение подвижных объектов по прямым радиосигналам их бортовых радиопередатчиков и копиям этих радиосигналов, отраженным посторонними отражателями в виде естественных неоднородностей рельефа местности или стационарных и подвижных объектов искусственного происхождения.The invention relates to radio engineering and can be used in one-position systems of covert control of land, sea and air space, trajectory tracking of moving objects by direct radio signals of their airborne transmitters and copies of these radio signals reflected by extraneous reflectors in the form of natural inhomogeneities of the terrain or stationary and moving objects artificial origin.

Технология траекторного сопровождения целей по излучениям их бортовых радиопередатчиков, использующая естественно возникающие при излучении радиосигналов отражения от произвольно распределенных в пространстве посторонних отражателей, пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что осуществима однопозиционной системой контроля и может существенно повысить эксплуатационную эффективность широкого класса систем и комплексов скрытного дистанционного обнаружения, слежения и управления.The technology of trajectory tracking of targets by the radiation of their on-board radio transmitters, using reflections naturally occurring during the emission of radio signals from extraneous reflectors arbitrarily distributed in space, has not yet received sufficient distribution, despite the fact that it is feasible with a one-position monitoring system and can significantly increase the operational efficiency of a wide class of systems and complexes of secretive remote detection, tracking and control.

Известен способ пространственной локализации радиоизлучающих объектов [1], заключающийся в том, что принимают решеткой антенн радиосигналы бортовых передатчиков объектов, преобразуют принятые радиосигналы в двумерные комплексные угловые спектры принятых радиосигналов, по угловым спектрам определяют азимутальные и угломестные пеленги передатчиков, а после сравнения угломестных пеленгов β с порогом разделяют объекты на наземные и воздушные и определяют наклонную дальность R до воздушных объектов по формуле R=Н/sinβ, где Н - известная высота полета объекта.A known method of spatial localization of radio-emitting objects [1], which consists in the fact that the antenna array receives the radio signals of the on-board transmitters of the objects, converts the received radio signals into two-dimensional complex angular spectra of the received radio signals, the azimuth and elevation bearings of the transmitters are determined from the angular spectra, and after comparing the elevation bearings β with a threshold, objects are divided into ground and air objects and the oblique range R to air objects is determined by the formula R = Н / sinβ, where Н is the known height It is the object of the flight.

Данный способ обеспечивает пространственную локализацию (определение пространственных координат и траекторное сопровождение) радиоизлучающих объектов однопозиционной системой контроля. Однако этот способ требует наличия априорной информации о высоте перемещения объекта и при ее отсутствии теряет свою эффективность.This method provides spatial localization (determination of spatial coordinates and trajectory tracking) of radio-emitting objects by a one-position monitoring system. However, this method requires a priori information about the height of movement of the object and, in its absence, loses its effectiveness.

Известен способ пространственной локализации радиоизлучающих объектов [2], заключающийся в том, чтоA known method of spatial localization of radio-emitting objects [2], which consists in the fact that

принимают на заданной частоте приема решеткой антенн прямой радиосигнал бортового передатчика объекта и отраженные от посторонних отражателей копии этого радиосигнала,receive at a given frequency of receiving by the array of antennas a direct radio signal of the on-board transmitter of the object and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors,

синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы,synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals,

цифровые сигналы преобразуют в фазированные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема,digital signals are converted into phased signals for selected azimuthal elevation directions of reception,

фазированные сигналы разделяют на прямой и отраженные сигналы, запоминают направления их приема,phased signals are divided into direct and reflected signals, remember the direction of their reception,

по прямому и отраженным сигналам определяют и запоминают задержку по времени каждого отраженного сигнала относительно прямого сигнала,direct and reflected signals determine and remember the time delay of each reflected signal relative to the direct signal,

по задержкам рассчитывают разности длин путей прямого и каждого отраженного сигнала,the delays calculate the path length differences of the direct and each reflected signal,

по направлениям приема отраженных сигналов и рассчитанным разностям длин путей вычисляют значения гипотетических координат отражателей в зависимости от значений гипотетической дальности до объекта,according to the directions of receiving the reflected signals and the calculated path length differences, the values of the hypothetical coordinates of the reflectors are calculated depending on the values of the hypothetical range to the object,

сравнивают значения гипотетических и предварительно измеренных координат отражателей,comparing the values of hypothetical and previously measured coordinates of the reflectors,

при совпадении с заданной точностью гипотетических и предварительно измеренных координат отражателей фиксируют наиболее вероятное значение дальности до радиоизлучающего объекта,when the hypothetical and previously measured coordinates of the reflectors coincide with the given accuracy, the most probable range value to the radio-emitting object is recorded,

по значению направления приема прямого сигнала и наиболее вероятному значению дальности находят пространственные координаты радиоизлучающего объекта.by the value of the direct signal reception direction and the most probable range value, the spatial coordinates of the radio-emitting object are found.

Способ-прототип не требует наличия априорной информации о высоте радиоизлучающего объекта и обеспечивает его пространственную локализацию однопозиционной системой контроля.The prototype method does not require a priori information about the height of the radio-emitting object and ensures its spatial localization by a one-position control system.

Однако способ-прототип обладает следующими недостатками, снижающими его эффективность:However, the prototype method has the following disadvantages that reduce its effectiveness:

1) осуществляет операции проверки гипотезы о значениях пространственных координат отражателей, требующие наличия априорной информации о пространственных координатах возможных отражателей радиосигналов в районе размещения однопозиционной системы контроля и, как следствие:1) performs hypothesis testing operations on the values of the spatial coordinates of the reflectors, requiring a priori information on the spatial coordinates of the possible reflectors of radio signals in the area where the one-position monitoring system is located and, as a result:

а) является сложно осуществимым в стационарных комплексах скрытного контроля, так как требует до начала функционирования комплекса продолжительных (несколько лет) и трудоемких (с использованием летно-подъемных средств) операций выбора возможных отражателей радиосигналов и измерения их пространственных координатах.a) it is difficult to implement in stationary complexes of covert monitoring, since it requires the operation of the complex to take long (several years) and laborious (using flight and lifting means) operations to select possible reflectors of radio signals and measure their spatial coordinates.

При этом операции предварительного выбора отражателей предполагают измерение бистатической эффективной площади рассеяния каждого из возможных отражателей на каждой из множества возможных рабочих частот системы контроля и на каждом из возможных угловых направлений приема по азимуту и углу места. Например, в наиболее типичных условиях, при измерениях на каждой из 1000 частот и числе дискретных значений по азимуту 360, а по углу места 90 можно получить, что общее число измерений может достигать очень больших значений 1000×360×90=32400000. Если предположить, что в течение суток выполняется 100 измерений, то общая продолжительность измерения пространственных координат возможных отражателей радиосигналов в районе размещения однопозиционной системы контроля может достигать 324000 суток;In this case, the preliminary selection of reflectors involves measuring the bistatic effective scattering area of each of the possible reflectors at each of the many possible operating frequencies of the monitoring system and at each of the possible angular reception directions in azimuth and elevation. For example, under the most typical conditions, when measuring at each of 1000 frequencies and the number of discrete values in azimuth of 360, and in elevation angle 90, we can find that the total number of measurements can reach very large values of 1000 × 360 × 90 = 32400000. If we assume that 100 measurements are performed during the day, then the total duration of the measurement of the spatial coordinates of possible reflectors of radio signals in the area where the one-position monitoring system is located can reach 324,000 days;

б) не осуществим в мобильных комплексах скрытного контроля, как правило, предназначенных для многократного оперативного перебазирования на новые позиции и, как следствие, требующих минимального времени развертывания;b) we will not carry out covert control in mobile complexes, as a rule, designed for multiple operational relocation to new positions and, as a result, requiring a minimum deployment time;

2) не содержит операций определения вектора скорости радиоизлучающего объекта, что свидетельствует об ограниченности его информативности.2) does not contain operations for determining the velocity vector of a radio-emitting object, which indicates the limitations of its information content.

Техническим результатом изобретения является повышение информативности (определение вектора скорости в дополнение к пространственным координатам) и оперативности пространственной локализации широкого класса радиоизлучающих объектов однопозиционной системой контроля в условиях априорной неопределенности формы, размеров, отражающих свойств и пространственных координат посторонних отражателей радиосигналов.The technical result of the invention is to increase the information content (determination of the velocity vector in addition to spatial coordinates) and the speed of spatial localization of a wide class of radio-emitting objects with a one-position control system under the conditions of a priori uncertainty in the shape, size, reflective properties and spatial coordinates of extraneous reflectors of radio signals.

Повышение информативности и оперативности достигается за счет расширения номенклатуры измеряемых параметров отраженных сигналов (временные задержки и доплеровские сдвиги частоты вместо временных задержек) и осуществления операций проверки гипотезы о значениях доплеровских сдвигов отраженных сигналов вместо операций проверки гипотезы о значениях пространственных координат отражателей, являющихся сложно осуществимыми в стационарных и практически не осуществимыми в мобильных комплексах скрытного контроляThe increase in information content and efficiency is achieved by expanding the range of measured parameters of the reflected signals (time delays and Doppler frequency shifts instead of time delays) and performing hypothesis testing operations on the values of the Doppler shifts of the reflected signals instead of testing the hypothesis on the values of the spatial coordinates of reflectors, which are difficult to implement in stationary and practically not feasible in mobile systems of covert control

Технический результат достигается тем, что в способе пространственной локализации радиоизлучающих объектов, заключающемся в том, что принимают на заданной частоте приема решеткой антенн прямой радиосигнал бортового передатчика объекта и отраженные от посторонних отражателей копии этого радиосигнала, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, согласно изобретению, из цифровых сигналов формируют прямой сигнал бортового передатчика и сигналы комплексных частотно-временных изображений антенн, по которым определяют и запоминают число М отражателей, доплеровский сдвиг частоты ωi и задержку по времени τi сигнала каждого отражателя относительно прямого сигнала, где

Figure 00000001
- номер отражателя, а также выделяют соответствующие нулевым и найденным сдвигам и задержкам составляющие комплексных частотно-временных изображений, из которых формируют векторный сигнал амплитудно-фазового распределения (АФР) прямого и каждого отраженного сигнала, по АФР определяют единичные вектор-пеленги объекта et и каждого отражателя ei, которые также запоминают, по значениям задержек τi и вектор-пеленгов объекта et и отражателей ei вычисляют гипотетические значения дальности до каждого отражателя
Figure 00000002
в зависимости от гипотетических значений дальности до объекта
Figure 00000003
, где h - текущий номер гипотетического значения дальности, с - скорость света, по гипотетическим значениям дальностей и единичным вектор-пеленгам находят и фиксируют гипотетические координаты отражателей и объекта, формируют и запоминают матрицу Qh, элементы которой
Figure 00000004
где m=1, 2, 3, em - единичные векторы осей декартовой системы координат, с точностью до множителя, равного обратной длине волны λ на частоте приема, являются проекциями на оси декартовой системы координат суммы направлений из точки приема на гипотетическое положение объекта и из гипотетического положения объекта на каждую из точек гипотетических положений отражателей, из запомненных значений доплеровских сдвигов частоты ωi формируют и запоминают вектор-столбец ω измеренных доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов, находят вектор-столбец гипотетической скорости объекта
Figure 00000005
где (Qh)H - матрица, эрмитово сопряженная с Qh, который запоминают и преобразуют в вектор-столбец гипотетических доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов ωh=Qhvh, для каждого значения гипотетической дальности до объекта
Figure 00000006
вычисляют невязку между вектор-столбцами гипотетических ωh и измеренных ω доплеровских сдвигов отраженных сигналов по формуле
Figure 00000007
где ωH - вектор-столбец, эрмитово сопряженный с ω, по глобальному минимуму невязки определяют дальность
Figure 00000008
до объекта, по которой находят вектор скорости
Figure 00000009
и пространственные координаты
Figure 00000010
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат, объекта.The technical result is achieved by the fact that in the method for spatial localization of radio-emitting objects, which consists in the fact that a direct radio signal of the on-board transmitter of the object and the copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors are received at a given frequency by the array of antennas, synchronously convert the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, according to of the invention, a direct signal of the on-board transmitter and signals of complex time-frequency images of antennas are formed from digital signals by which the number M of reflectors is determined and stored, the Doppler frequency shift ω i and the time delay τ i of the signal of each reflector relative to the direct signal, where
Figure 00000001
- the number of the reflector, and also the components of complex time-frequency images corresponding to zero and found shifts and delays are selected, from which the vector signal of the amplitude-phase distribution (AFR) of the direct and each reflected signal is formed, the unit vector bearings of the object e t are determined by the AFR and each reflector e i , which is also remembered, from the values of the delays τ i and the bearing vector of the object e t and reflectors e i calculate the hypothetical values of the distance to each reflector
Figure 00000002
depending on hypothetical values of the distance to the object
Figure 00000003
, where h is the current number of the hypothetical range value, c is the speed of light, using hypothetical range values and unit vector bearings, the hypothetical coordinates of the reflectors and the object are found and fixed, a matrix Q h is formed and stored, the elements of which
Figure 00000004
where m = 1, 2, 3, e m are the unit vectors of the axes of the Cartesian coordinate system, up to a factor equal to the inverse wavelength λ at the reception frequency, are the projections on the axis of the Cartesian coordinate system of the sum of directions from the reception point to the hypothetical position of the object and from the hypothetical position of the object to each of the points of the hypothetical positions of the reflectors, from the stored values of the Doppler frequency shifts ω i form and store the column vector ω of the measured Doppler frequency shifts of the reflected signals, find the vector-s Column hypothetical speed of the object
Figure 00000005
where (Q h ) H is the Hermitian conjugate matrix with Q h , which is stored and transformed into a column vector of hypothetical Doppler shifts of the reflected signal frequencies ω h = Q h v h , for each value of the hypothetical range to the object
Figure 00000006
calculate the residual between the column vectors of the hypothetical ω h and the measured ω Doppler shifts of the reflected signals by the formula
Figure 00000007
where ω H is the column vector Hermitian conjugate to ω, the distance is determined from the global minimum of the residual
Figure 00000008
to the object by which the velocity vector is found
Figure 00000009
and spatial coordinates
Figure 00000010
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system of the object.

Операции способа поясняются чертежами:The operation of the method is illustrated by drawings:

Фиг. 1. Структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.FIG. 1. The structural diagram of a device that implements the proposed method.

Фиг. 2. Схема взаимного расположения однопозиционной системы контроля, радиопередатчика и отражателя в декартовой системе координат.FIG. 2. The mutual arrangement of the one-position control system, radio transmitter and reflector in the Cartesian coordinate system.

Устройство (фиг. 1), в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные систему приема и предварительной обработки 1 и вычислительную систему 2.The device (Fig. 1), which implements the proposed method, contains series-connected reception and preprocessing systems 1 and computing system 2.

Система 1 включает антенную решетку 1-1, тракт приема радиосигналов, включающий преобразователь частоты 1-2 и АЦП 1-3.System 1 includes an antenna array 1-1, a radio signal receiving path, including a frequency converter 1-2 and an ADC 1-3.

Система 2 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам. Кроме этого система 2 имеет управляющий выход для настройки на заданную частоту приема преобразователя частоты 1-2 (для упрощения управляющий выход на фиг. 1 не показан).System 2 has an output intended for connection to external systems. In addition, the system 2 has a control output for tuning to a given frequency of reception of the frequency converter 1-2 (to simplify the control output in Fig. 1 is not shown).

Система 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для приема на заданной частоте рабочего диапазона частот и радиосигнала бортового передатчика объекта и отраженных от посторонних отражателей копий этого радиосигнала.System 1 is an analog-to-digital device and is designed to receive at a given frequency the operating frequency range and radio signal of the on-board transmitter of the object and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors.

Антенная решетка 1-1 состоит из N антенн с номерами

Figure 00000011
Каждая антенна обеспечивает прием прямых и отраженных радиосигналов.Antenna array 1-1 consists of N antennas with numbers
Figure 00000011
Each antenna provides direct and reflected radio signals.

Пространственная конфигурация антенной решетки может быть произвольной: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности, конформной.The spatial configuration of the antenna array can be arbitrary: planar rectangular, planar annular or surround, in particular conformal.

Преобразователь частоты 1-2 является N-канальным, выполнен с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов.Frequency converter 1-2 is an N-channel, made with a common local oscillator and with the bandwidth of each channel, which is changed in accordance with the width of the spectrum of the received radio signal. A common local oscillator provides multi-channel coherent signal reception.

АЦП 1-3 также является N-канальным и синхронизирован сигналом одного опорного генератора (для упрощения опорный генератор на фиг. 1 не показан). Если разрядность и быстродействие АЦП достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, то вместо преобразователя частоты 1-2 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме этого, преобразователь частоты 1-2 обеспечивает подключение одной из антенн вместо всех антенн решетки для периодической калибровки приемных каналов по внешнему источнику сигнала. Возможна калибровка с использованием внутреннего генератора, выход которого также подключается вместо всех антенн для периодической калибровки каналов (для упрощения внутренний генератор на фиг. 1 не показан).ADC 1-3 is also N-channel and is synchronized by the signal of one reference oscillator (for simplicity, the reference oscillator is not shown in Fig. 1). If the resolution and speed of the ADC are sufficient for direct analog-to-digital conversion of the input signals, then frequency selective bandpass filters and amplifiers can be used instead of the frequency converter 1-2. In addition, the frequency converter 1-2 provides the connection of one of the antennas instead of all the antennas of the array for periodic calibration of the receiving channels using an external signal source. Calibration is possible using an internal generator, the output of which is also connected instead of all antennas for periodic channel calibration (to simplify, the internal generator is not shown in Fig. 1).

Вычислительная система 2 предназначена для формирования комплексных частотно-временных изображений радиосигналов, рассеянных посторонними отражателями в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек, определения числа отраженных сигналов, их доплеровских сдвигов частоты и задержек по времени относительно прямого сигнала, а также вычисления пространственных координат и вектора скорости контролируемого радиоизлучающего объекта.Computing system 2 is intended for generating complex time-frequency images of radio signals scattered by extraneous reflectors in the analyzed region of Doppler frequencies and time delays, determining the number of reflected signals, their Doppler frequency shifts and time delays relative to the direct signal, as well as calculating spatial coordinates and the velocity vector controlled radiant object.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В системе 2 на основе данных от внешних систем периодически обновляются параметры радиопередатчиков объектов, подлежащих пространственной локализации.In system 2, based on data from external systems, the parameters of the radio transmitters of objects subject to spatial localization are periodically updated.

Параметры радиопередатчиков (несущая частота и ширина спектра радиосигнала) запоминаются в системе 2, а также используются для настройки преобразователя 1-2. С целью упрощения цепи управления преобразователем не показаны.The parameters of the radio transmitters (carrier frequency and the width of the spectrum of the radio signal) are stored in system 2, and are also used to configure the converter 1-2. To simplify the control circuit of the converter are not shown.

Преобразователь частоты 1-2 по сигналам системы 2 перестраивается на заданную частоту приема.The frequency converter 1-2 according to the signals of system 2 is tuned to a given frequency of reception.

Принятое каждой антенной с номером n решетки 1-1 многолучевое электромагнитное поле прямого и рассеянных радиосигналов в виде зависящих от времени t радиосигналов sn(t) поступает на входы преобразователя частоты 1-2.The multi-beam electromagnetic field of the direct and scattered radio signals received by each antenna with array number 1 of the array 1-1 in the form of time-dependent radio signals s n (t) is fed to the inputs of the frequency converter 1-2.

В преобразователе частоты 1-2 каждый принятый радиосигнал sn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту.In the frequency converter 1-2, each received radio signal s n (t) is filtered by frequency and transferred to a lower frequency.

Сформированный в преобразователе 1-2 ансамбль радиосигналов sn(t) синхронно преобразуется с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы sn={sn(1),…,sn(z),…,sn(Z)}T, где

Figure 00000012
- номер временного отсчета сигнала, которые поступают в систему 2.The ensemble of radio signals s n (t) formed in the converter 1-2 is synchronously converted by means of ADC 1-3 into digital signals s n = {s n (1), ..., s n (z), ..., s n (Z)} T where
Figure 00000012
- the number of time reference signals that enter the system 2.

В вычислительной системе 2 цифровые сигналы sn запоминаются, а также выполняются следующие действия:In computing system 2, digital signals s n are stored, and the following actions are also performed:

- из цифровых сигналов формируются прямой сигнал бортового передатчика и сигналы комплексных частотно-временных изображений антенн.- digital signals form a direct signal of the onboard transmitter and signals of complex time-frequency images of antennas.

Формирование прямого сигнала бортового передатчика и сигналов комплексных частотно-временных изображений антенн может быть осуществлено различными способами.The formation of the direct signal of the onboard transmitter and signals of complex frequency-time images of antennas can be carried out in various ways.

Например, при использовании способа [3] формирование прямого сигнала бортового передатчика включает следующие операции: цифровые сигналы антенн sn объединяются в матрицу сигналов Φ, матрица сигналов Φ преобразуется в пространственную корреляционную матрицу сигналов G=ΦHΦ и в сигнальную матрицу F=ΦΦH, где ΦH - матрица, эрмитово сопряженная с Φ, находится наибольшее собственное значение матрицы G и соответствующий найденному собственному значению главный собственный вектор матрицы F, идентифицируется найденное значение главного собственного вектора как прямой цифровой сигнал u.For example, when using method [3], the formation of a direct signal from an onboard transmitter includes the following operations: digital signals of antennas s n are combined into a signal matrix Φ, the signal matrix Φ is converted into a spatial correlation matrix of signals G = Φ H Φ and into a signal matrix F = ΦΦ H where Φ H - matrix Hermitian conjugate Φ, is the largest eigenvalue of the matrix G and the corresponding eigenvalue found principal eigenvector of the matrix F, the value found is identified principal eigenvalues th vector as a direct digital signal u.

Кроме способа [3], для формирования прямого цифрового сигнала можно применить способ [4], осуществляющий итерационную процедуру преобразования цифровых сигналов антенн sn в прямой сигнал u.In addition to the method [3], to generate a direct digital signal, you can apply the method [4], which performs an iterative procedure for converting digital signals of antennas s n into a direct signal u.

Формирование сигналов комплексных частотно-временных изображений антенн может осуществляться классическим способом взаимной корреляции [5] или современными итерационными способами [6-8].The formation of signals of complex frequency-time images of antennas can be carried out by the classical method of cross-correlation [5] or by modern iterative methods [6-8].

При использовании способа [5] из прямого сигнала u и цифровых сигналов антенн sn формируются зависящие от временного и частотного сдвигов комплексные двумерные взаимно корреляционные функции. Модули комплексных двумерных взаимно корреляционных функций описывают частотно-временное изображение распределения энергии отраженных сигналов в анализируемой области задержек и доплеровских частот и позволяют определять число отражателей, доплеровский сдвиг частоты и задержку по времени сигнала каждого отражателя.When using the method [5], complex two-dimensional cross-correlation functions depending on the time and frequency shifts are formed from the direct signal u and the digital signals of the antennas s n . Modules of complex two-dimensional cross-correlation functions describe the time-frequency image of the energy distribution of the reflected signals in the analyzed region of delays and Doppler frequencies and allow you to determine the number of reflectors, Doppler frequency shift and time delay of the signal of each reflector.

Итерационные способы [6-8] за счет дополнительных операций нелинейной обработки сигналов обеспечивают формирование частотно-временных изображений распределения энергии отраженных сигналов в анализируемой области задержек и доплеровских частот с повышенным динамическим диапазоном и разрешающей способностью;Iterative methods [6-8] due to additional operations of non-linear signal processing provide the formation of frequency-time images of the energy distribution of the reflected signals in the analyzed region of delays and Doppler frequencies with a high dynamic range and resolution;

Таким образом, описанные операции формирования сигналов двумерных комплексных частотно-временных изображений являются ключевыми при повышении информативности и оперативности, так как позволяют описывать распределение отраженных радиосигналов не только в области временных задержек, но и в области доплеровских сдвигов.Thus, the described operations of generating signals of two-dimensional complex time-frequency images are key in increasing the information content and efficiency, since they allow us to describe the distribution of reflected radio signals not only in the field of time delays, but also in the field of Doppler shifts.

В результате осуществления этих операций обеспечивается возможность увеличения числа измеряемых и моделируемых параметров в виде относительных задержек по времени и доплеровских сдвигов частоты сигналов отражателей, вместо относительных задержек.As a result of these operations, it is possible to increase the number of measured and modeled parameters in the form of relative time delays and Doppler frequency shifts of the reflector signals, instead of relative delays.

На последующих этапах обработки сигналов это открывает возможность определения не только пространственных координат радиопередатчика, но и вектора его скорости.At the subsequent stages of signal processing, this opens up the possibility of determining not only the spatial coordinates of the radio transmitter, but also its velocity vector.

За счет этого повышается информативность пространственной локализации широкого класса радиопередатчиков однопозиционной системой контроля. Более того, не требуется априорное знание координат отражателей, то есть, устраняется второй основной недостаток способа-прототипа - сложность осуществимости в стационарных и практическая неосуществимость в мобильных комплексах скрытного контроля.Due to this, the informativeness of the spatial localization of a wide class of radio transmitters with a one-position control system is increased. Moreover, an a priori knowledge of the coordinates of the reflectors is not required, that is, the second main drawback of the prototype method is eliminated - the complexity of feasibility in stationary and the practical impracticability in mobile complexes of covert control.

Кроме этого в вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:In addition, in computing system 2, the following actions are performed:

- по сигналам комплексных частотно-временных изображений антенн определяется и запоминается число М отражателей, доплеровский сдвиг частоты ωi и задержку по времени τi сигнала каждого отражателя относительно прямого сигнала, где

Figure 00000013
- номер отражателя;- the signals M complex time-frequency images of the antennas are determined and stored the number M of reflectors, Doppler frequency shift ω i and the time delay τ i of the signal of each reflector relative to the direct signal, where
Figure 00000013
- reflector number;

- из сигналов комплексных частотно-временных изображений антенн выделяются соответствующие нулевым и найденным сдвигам и задержкам составляющие комплексных частотно-временных изображений;- from the signals of complex frequency-time images of antennas, the components of complex frequency-time images corresponding to zero and found shifts and delays are extracted;

- из выделенных составляющих комплексных частотно-временных изображений формируются векторные сигналы амплитудно-фазового распределений (АФР) прямого и каждого отраженного сигнала;- vector signals of amplitude-phase distributions (AFR) of the direct and each reflected signal are formed from the selected components of the complex time-frequency images;

- по сформированным АФР определяются, например, как в способе [1], единичные вектор-пеленги объекта et и каждого отражателя ei, которые также запоминаются.- the generated AFR determines, for example, as in the method [1], the unit vector bearings of the object e t and each reflector e i , which are also stored.

После этого в вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:After that, in computer system 2, the following actions are performed:

- по значениям задержек τi и вектор-пеленгов объекта et и отражателей ei вычисляются гипотетические значения дальности до каждого отражателя

Figure 00000014
в зависимости от гипотетических значений дальности до объекта
Figure 00000015
, где h - текущий номер гипотетического значения дальности, с - скорость света;- based on the values of the delays τ i and the vector bearings of the object e t and reflectors e i, hypothetical values of the distance to each reflector are calculated
Figure 00000014
depending on hypothetical values of the distance to the object
Figure 00000015
where h is the current number of the hypothetical range value, c is the speed of light;

- по гипотетическим значениям дальностей

Figure 00000016
,
Figure 00000017
и единичным вектор-пеленгам ei и et находятся и фиксируются гипотетические координаты отражателей и объекта.- by hypothetical range values
Figure 00000016
,
Figure 00000017
and unit vector bearings e i and e t are found and fixed hypothetical coordinates of the reflectors and the object.

Гипотетические координаты отражателей и передатчика вычисляются по следующим формулам:

Figure 00000018
и
Figure 00000019
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат;The hypothetical coordinates of the reflectors and the transmitter are calculated using the following formulas:
Figure 00000018
and
Figure 00000019
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system;

- формируется и запоминается матрица Qh, элементы которой

Figure 00000020
где m=1, 2, 3, em - единичные векторы осей декартовой системы координат, с точностью до множителя, равного обратной длине волны λ на частоте приема, являются проекциями на оси декартовой системы координат суммы направлений из точки приема с радиус-вектором r0 на гипотетическое положение передатчика с радиус-вектором rh и из гипотетического положения передатчика на каждую из точек с радиус-вектором
Figure 00000021
гипотетических положений отражателей (фиг. 2);- the matrix Q h is formed and stored, the elements of which
Figure 00000020
where m = 1, 2, 3, e m are the unit vectors of the axes of the Cartesian coordinate system, up to a factor equal to the inverse wavelength λ at the receiving frequency, are the projections on the axis of the Cartesian coordinate system of the sum of directions from the receiving point with the radius vector r 0 to the hypothetical position of the transmitter with the radius vector r h and from the hypothetical position of the transmitter to each of the points with the radius vector
Figure 00000021
hypothetical positions of the reflectors (Fig. 2);

- из запомненных значений доплеровских сдвигов частоты ωi формируется и запоминается вектор-столбец ω измеренных доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов;- from the stored values of the Doppler frequency shifts ω i , a column vector ω of the measured Doppler frequency shifts of the reflected signals is generated and stored;

- находится вектор-столбец гипотетической скорости объекта

Figure 00000022
где (Qh)H - матрица, эрмитово сопряженная с матрицей Qh.- there is a column vector of the hypothetical speed of the object
Figure 00000022
where (Q h ) H is the Hermitian conjugate matrix of Q h .

Отметим, что формула

Figure 00000023
может быть получена из переопределенной системы Qhvh=ω, включающей М уравнений относительно трех компонент вектора-столбца гипотетической скорости передатчика vh;Note that the formula
Figure 00000023
can be obtained from the overdetermined system Q h v h = ω, including M equations for the three components of the column vector of the hypothetical transmitter speed v h ;

- вектор-столбец гипотетической скорости объекта

Figure 00000024
запоминается и преобразуется в вектор-столбец гипотетических доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов ωh=Qhvh;is the column vector of the hypothetical speed of the object
Figure 00000024
is stored and converted into a column vector of hypothetical Doppler shifts of the frequency of the reflected signals ω h = Q h v h ;

- для каждого значения гипотетической дальности до объекта

Figure 00000025
вычисляется невязка между вектор-столбцами гипотетических ωh и измеренных ω доплеровских сдвигов отраженных сигналов по формуле
Figure 00000026
где ωH - вектор-столбец, эрмитово сопряженный с вектор-столбцом ω;- for each value of the hypothetical range to the object
Figure 00000025
the discrepancy between the vector columns of the hypothetical ω h and the measured ω Doppler shifts of the reflected signals is calculated by the formula
Figure 00000026
where ω H is the column vector, Hermitian conjugate to the column vector ω;

- по глобальному минимуму невязки определяется дальность

Figure 00000027
до объекта, по которой находятся вектор скорости
Figure 00000028
и пространственные координаты
Figure 00000029
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат, объекта.- the global minimum of residuals determines the range
Figure 00000027
to the object along which the velocity vector
Figure 00000028
and spatial coordinates
Figure 00000029
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system of the object.

При определении вектора скорости v радиопередатчика по полученной оценке дальности

Figure 00000030
находятся элементы
Figure 00000031
матрицы Q, которая подставляется в формулу для вычисления вектора скорости
Figure 00000032
где (Q)H - матрица, эрмитово сопряженная с матрицей Q.When determining the velocity vector v of the radio transmitter from the resulting range estimate
Figure 00000030
there are elements
Figure 00000031
matrix Q, which is substituted into the formula for calculating the velocity vector
Figure 00000032
where (Q) H is a Hermitian conjugate matrix with Q.

Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает повышение информативности (определение вектора скорости в дополнение к пространственным координатам) и оперативности пространственной локализации широкого класса радиоизлучающих объектов однопозиционной системой контроля в условиях априорной неопределенности формы, размеров, отражающих свойств и пространственных координат посторонних отражателей радиосигналов.From the above description it follows that a device that implements the proposed method provides an increase in information content (determination of the velocity vector in addition to spatial coordinates) and the efficiency of spatial localization of a wide class of radio-emitting objects by a one-position control system under conditions of a priori uncertainty in the shape, size, reflective properties and spatial coordinates of outsiders reflectors of radio signals.

Таким образом, за счет расширения номенклатуры измеряемых параметров отраженных сигналов (временные задержки и доплеровские сдвиги частоты вместо временных задержек) и осуществления операций проверки гипотезы о значениях доплеровских сдвигов отраженных сигналов вместо операций проверки гипотезы о значениях пространственных координат отражателей, являющихся сложно осуществимыми в стационарных и практически не осуществимыми в мобильных комплексах скрытного контроля, удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, by expanding the range of measured parameters of the reflected signals (time delays and Doppler frequency shifts instead of time delays) and performing hypothesis testing operations on the values of the Doppler shifts of the reflected signals instead of testing the hypothesis on the spatial coordinates of the reflectors, which are difficult to implement in stationary and practical not feasible in mobile complexes of covert control, it is possible to solve the problem with the achievement of the specified nical result.

Источники информации:Sources of information:

1. RU, патент, 2158002 С1, кл. G01S 13/14, 5/04, 2000 г.1. RU, patent, 2158002 C1, cl. G01S 13/14, 5/04, 2000

2. RU, патент, 2457505 С2, кл. G01S 5/04 (2006.01), 2012 г.2. RU, patent, 2457505 C2, class. G01S 5/04 (2006.01), 2012

3. RU, патент, 2534222 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2013 г.3. RU, patent, 2534222 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2013

4. RU, патент, 2528391 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2013 г.4. RU, patent, 2528391 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2013

5. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981.5. Shirman Y.D., Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference. - M.: Radio and Communications, 1981.

6. RU, патент, 2521608 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2014 г.6. RU, patent, 2521608 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2014

7. RU, патент, 2524401 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2014 г.7. RU, patent, 2524401 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2014

8. RU, патент, 2557250 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2015 г.8. RU, patent, 2557250 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2015

Claims (1)

Способ пространственной локализации радиоизлучающих объектов, заключающийся в том, что принимают на заданной частоте приема решеткой антенн прямой радиосигнал бортового передатчика объекта и отраженные от посторонних отражателей копии этого радиосигнала, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, отличающийся тем, что из цифровых сигналов формируют прямой сигнал бортового передатчика и сигналы комплексных частотно-временных изображений антенн, по которым определяют и запоминают число М отражателей, доплеровский сдвиг частоты ωi и задержку по времени τi сигнала каждого отражателя относительно прямого сигнала, где
Figure 00000033
- номер отражателя, а также выделяют соответствующие нулевым и найденным сдвигам и задержкам составляющие комплексных частотно-временных изображений, из которых формируют векторный сигнал амплитудно-фазового распределения (АФР) прямого и каждого отраженного сигнала, по АФР определяют единичные вектор-пеленги объекта et и каждого отражателя ei, которые также запоминают, по значениям задержек τi и вектор-пеленгов объекта et и отражателей ei вычисляют гипотетические значения дальности до каждого отражателя
Figure 00000034
в зависимости от гипотетических значений дальности до объекта
Figure 00000035
, где h - текущий номер гипотетического значения дальности, с - скорость света, по гипотетическим значениям дальностей и единичным вектор-пеленгам находят и фиксируют гипотетические координаты отражателей и объекта, формируют и запоминают матрицу Qh, элементы которой
Figure 00000036
где m=1, 2, 3, em - единичные векторы осей декартовой системы координат, с точностью до множителя, равного обратной длине волны λ на частоте приема, являются проекциями на оси декартовой системы координат суммы направлений из точки приема на гипотетическое положение объекта и из гипотетического положения объекта на каждую из точек гипотетических положений отражателей, из запомненных значений доплеровских сдвигов частоты ωi формируют и запоминают вектор-столбец ω измеренных доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов, находят вектор-столбец гипотетической скорости объекта
Figure 00000037
где (Qh)H - матрица, эрмитово сопряженная с Qh, который запоминают и преобразуют в вектор-столбец гипотетических доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов ωh=Qhvh, для каждого значения гипотетической дальности до объекта
Figure 00000038
вычисляют невязку между вектор-столбцами гипотетических ωh и измеренных ω доплеровских сдвигов отраженных сигналов по формуле
Figure 00000039
где ωH - вектор-столбец, эрмитово сопряженный с ω, по глобальному минимуму невязки определяют дальность
Figure 00000040
до объекта, по которой находят вектор скорости
Figure 00000041
и пространственные координаты
Figure 00000042
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат, объекта.The method of spatial localization of radio-emitting objects, which consists in the fact that a direct radio signal of the on-board transmitter of the object and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors are received at a given frequency by receiving an array of antennas, synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, characterized in that they are formed from digital signals direct signal of the airborne transmitter and signals of complex frequency-time images of antennas, by which the number M from azhateley, the Doppler shift frequency ω i and the time delay τ i for each signal reflector relative to the direct signal, wherein
Figure 00000033
- the number of the reflector, as well as the components of complex time-frequency images corresponding to zero and found shifts and delays, from which the vector signal of the amplitude-phase distribution (AFR) of the direct and each reflected signal is formed, the unit vector bearings of the object e t are determined from the AFR and each reflector e i , which is also remembered, from the values of the delays τ i and the bearing vector of the object e t and reflectors e i calculate the hypothetical values of the distance to each reflector
Figure 00000034
depending on hypothetical values of the distance to the object
Figure 00000035
, where h is the current number of the hypothetical range value, c is the speed of light, using hypothetical range values and unit vector bearings, the hypothetical coordinates of the reflectors and the object are found and fixed, a matrix Q h is formed and stored, the elements of which
Figure 00000036
where m = 1, 2, 3, e m are the unit vectors of the axes of the Cartesian coordinate system, up to a factor equal to the inverse wavelength λ at the reception frequency, are the projections on the axis of the Cartesian coordinate system of the sum of directions from the reception point to the hypothetical position of the object and from the hypothetical position of the object to each of the points of the hypothetical positions of the reflectors, from the stored values of the Doppler frequency shifts ω i form and store the column vector ω of the measured Doppler frequency shifts of the reflected signals, find the vector-s column hypothetical speed of the object
Figure 00000037
where (Q h ) H is the Hermitian conjugate matrix with Q h , which is stored and transformed into a column vector of hypothetical Doppler shifts of the reflected signal frequencies ω h = Q h v h , for each value of the hypothetical range to the object
Figure 00000038
calculate the residual between the column vectors of the hypothetical ω h and the measured ω Doppler shifts of the reflected signals by the formula
Figure 00000039
where ω H is the column vector Hermitian conjugate to ω, the distance is determined from the global minimum of the residual
Figure 00000040
to the object by which the velocity vector is found
Figure 00000041
and spatial coordinates
Figure 00000042
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system of the object.
RU2019112491A 2019-04-24 2019-04-24 Method for spatial localization of radio-emitting objects RU2716145C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112491A RU2716145C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Method for spatial localization of radio-emitting objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112491A RU2716145C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Method for spatial localization of radio-emitting objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716145C1 true RU2716145C1 (en) 2020-03-06

Family

ID=69768405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019112491A RU2716145C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Method for spatial localization of radio-emitting objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716145C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780803C1 (en) * 2021-11-09 2022-10-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Method for estimating the range to a maneuvering aircraft by an information-measuring air traffic control system using tertiary information processing

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882590A (en) * 1988-05-18 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Method for locating a radio frequency emitter
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
EP2105760A1 (en) * 2008-03-28 2009-09-30 Thales Method and system for tracking emitters
RU2385467C1 (en) * 2008-09-18 2010-03-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бриг" (ЗАО "НПП "Бриг") Method for spatial polarisation-sensitive localisation of multibeam radio signals
US20110018768A1 (en) * 2009-07-22 2011-01-27 Nxp B.V. Adaptation of a directional characteristic of a radio signal based on the spatial orientation of a radio transmitter
RU2457505C2 (en) * 2010-09-30 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Apparatus for determining location of operating radar station
RU2633962C1 (en) * 2016-07-14 2017-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator
RU2646595C1 (en) * 2017-07-25 2018-03-06 Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") Method for determining coordinates of radio source

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882590A (en) * 1988-05-18 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Method for locating a radio frequency emitter
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
EP2105760A1 (en) * 2008-03-28 2009-09-30 Thales Method and system for tracking emitters
RU2385467C1 (en) * 2008-09-18 2010-03-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бриг" (ЗАО "НПП "Бриг") Method for spatial polarisation-sensitive localisation of multibeam radio signals
US20110018768A1 (en) * 2009-07-22 2011-01-27 Nxp B.V. Adaptation of a directional characteristic of a radio signal based on the spatial orientation of a radio transmitter
RU2457505C2 (en) * 2010-09-30 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Apparatus for determining location of operating radar station
RU2633962C1 (en) * 2016-07-14 2017-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator
RU2646595C1 (en) * 2017-07-25 2018-03-06 Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") Method for determining coordinates of radio source

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780803C1 (en) * 2021-11-09 2022-10-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Method for estimating the range to a maneuvering aircraft by an information-measuring air traffic control system using tertiary information processing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hauser et al. SWIM: The first spaceborne wave scatterometer
Zhang et al. Super resolution DOA based on relative motion for FMCW automotive radar
US11454702B2 (en) Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
CN109581352B (en) Super-resolution angle measurement system based on millimeter wave radar
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2632922C2 (en) Multiposition passive radar complex implementing combined one-step method of determining aircraft location at stage of landing
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
Li et al. Passive synthetic aperture high-precision radiation source location by single satellite
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
Lozinsky et al. ICEBEAR-3D: A low elevation imaging radar using a non-uniform coplanar receiver array for E region observations
RU2546329C1 (en) Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
Qiao et al. Clutter Characteristic Analysis and Grating Lobe Suppression for Distributed Small Satellite Space-Based Early Warning Radar
JP5035782B2 (en) Split beam synthetic aperture radar
RU2716145C1 (en) Method for spatial localization of radio-emitting objects
RU2528391C1 (en) Method of searching for low-signature mobile objects
RU2602274C1 (en) Radar method and device for remote measurement of full velocity vector of meteorological object
RU2716004C1 (en) Method for spatial localization of radio transmitters
RU2557250C1 (en) Method for stealth radar detection of mobile objects
RU2534222C1 (en) Nearly invisible moving objects detection method
He et al. Key Points Analysis and Simulation for System Design of Airborne WAS-GMTI Radar