RU2733860C1 - Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения - Google Patents

Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения Download PDF

Info

Publication number
RU2733860C1
RU2733860C1 RU2020119704A RU2020119704A RU2733860C1 RU 2733860 C1 RU2733860 C1 RU 2733860C1 RU 2020119704 A RU2020119704 A RU 2020119704A RU 2020119704 A RU2020119704 A RU 2020119704A RU 2733860 C1 RU2733860 C1 RU 2733860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
quasi
continuous
radio
difference
signals
Prior art date
Application number
RU2020119704A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Войнов
Алексей Андреевич Дружков
Руслан Рамильевич Мухамедов
Сергей Александр Мущенко
Владимир Владимирович Уткин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкое высшее военное инженерное ордена Жукова училище радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "ЧВВИУРЭ" МО РФ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкое высшее военное инженерное ордена Жукова училище радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "ЧВВИУРЭ" МО РФ) filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкое высшее военное инженерное ордена Жукова училище радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "ЧВВИУРЭ" МО РФ)
Priority to RU2020119704A priority Critical patent/RU2733860C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2733860C1 publication Critical patent/RU2733860C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании многопозиционных радиотехнических комплексов. Технический результат - повышение точности определения местоположения источников квазинепрерывного широкополосного сигнала радиотехническим комплексом. Данный способ заключается в том, что принимают антенной решеткой квазинепрерывный широкополосный сигнал на каждой приемной позиции, формируют интервалы наблюдения, на которых рассчитывается корреляционная матрица сигналов входной реализации квазинепрерывного широкополосного сигнала, рассчитывают разностную корреляционную матрицу сигналов и след разностной корреляционно матрицы с последующим формированием и нормированием зависимости
Figure 00000030
; вычисляют взаимную корреляционную функцию зависимости
Figure 00000031
; выполняют процедуру шумоподавления на основе дискретного S-преобразования; определяют разность хода для каждой позиции по максимуму огибающей взаимной корреляционной функции системой взаимной корреляционной обработки; оценивают координаты источника квазинепрерывного широкополосного сигнала разностно-дальномерным способом на основе анализа временной зависимости следа разностно-корреляционных матриц сигналов. 6 ил.

Description

Область применения
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании радиотехнических комплексов, использующих в качестве координатно-информативного параметра (КИП) взаимную задержку принятых радиоизлучений.
Уровень техники
Известна система определения координат [Патент RU №2000129837, опубл. 20.10.2002 г. Патент RU №2204145, опубл. 05.10.2003 г.], реализующая разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения (ИРИ). Он заключается в приеме и измерении задержек Δτi сигнала группой взаимосвязанных с известным местоположением приемных позиций (ПП), решении гиперболических уравнений на центральной приемной позиции, на основе которого определяют координаты источника радиоизлучения.
Недостаток данного способа состоит в недопустимо больших ошибках при местоопределении (МО) источников радиоизлучения, излучающих квазинепрерывные широкополосные сигналы (КНШПС) [Кондратьев B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы. - М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.; Torrierry D.J. Statistical Theory of Passive Location Systems // IEEE Trans. 1984. V. AES-20. №2. P. 183].
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа по технической сущности является способ, в котором для измерения комплексной огибающей взаимной корреляционной функции сигналов используется не значение комплексных огибающих сигналов, а параметр, характеризующий временную зависимость энергии принятого квазинепрерывного широкополосного сигнала в каждой приемной позиции радиотехнического комплекса [Пат. на изобретение №2645297 Российская Федерация Способ местоопределения широкополосного квазинепрерывного источника радиоизлучения комплексом радиотехнического наблюдения / Д.С. Войнов, В.В. Уткин - заявка 2017109655, приоритет 22.03.2017, зарегистрировано 20.02.2018.].
Сущность способа-прототипа поясняется фиг. 1, где представлено взаимное расположение приемных позиций и источника радиоизлучения на плоскости. На фиг. 1 обозначены d1=d2=d - расстояние между центральной и боковыми приемными позициями (ЦПП и БПП), R - расстояние от центральной позиции до источника радиоизлучения (ИРИ), θ - угол между базой d2 и прямой R.
При этом в способе-прототипе выполняется следующая последовательность операций:
1. Прием N-элементной эквидистантной антенной решеткой квазинепрерывного широкополосного сигнала на каждой приемной позиции радиотехнического комплекса.
2. Оценка разности хода квазинепрерывного широкополосного сигнала на всех приемных позициях радиотехнического комплекса с помощью выполнения следующих операций:
формирование m интервалов наблюдения tн, где
Figure 00000001
(фиг. 2);
расчет корреляционной матрицы (КМ) сигналов Rxx(m) за сформированный интервал наблюдения tн входной реализации квазинепрерывного широкоплосного сигнала на
Figure 00000002
интервалах наблюдения в соответствии с формулой:
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- амплитуда сигнала от источника КНШПС;
Figure 00000005
- дисперсия шума;
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
i≠j, - фазовые сдвиги в антенных элементах: где d0 - расстояние между антенными элементами решетки; i, j - номера антенных элементов; λ - длина волны сигнала; φ - угол прихода волны от источника КНШПС;
расчет разностной корреляционной матрицы (РКМ) сигналов по формуле
Figure 00000009
расчет определителя разностной корреляционной матрицы
Figure 00000010
формирование и нормирование зависимости
Figure 00000011
в интересах построения линий положений;
вычисление взаимной корреляционной функции зависимости
Figure 00000012
на этом временном интервале с полученными в приемных позициях зависимостями
Figure 00000013
Figure 00000014
определение времени разности хода для каждой позиции по максимуму огибающей взаимной корреляционной функции системой взаимной корреляционной обработки (на фиг. 3 представлено определение времени разности хода для трех приемных позиций). Измерение разностей хода для квазинепрерывного сигнала должно обеспечиваться в реальном масштабе времени одной и той же системой взаимной корреляционной обработки.
3. Оценка координат источника квазинепрерывного широкополосного радиоизлучения разностно-дальномерным способом на основе анализа временной зависимости определителя разностно-корреляционных матриц сигналов формируемых в элементах антенных решеток приемных позиций радиотехнического комплекса.
Недостатком способа-прототипа является относительно низкая точность определения местоположения источника квазинепрерывного широкополосного радиосигнала обусловленная влиянием шумовой составляющей.
Цель изобретения - повышение точности определения координат источников радиоизлучения, излучающих квазинепрерывные широкополосные радиосигналы.
Сущность изобретения
Техническим результатом изобретения является повышение точности местоопределения источника квазинепрерывного широкополосного радиосигнала в радиотехническом комплексе, за счет более точного измерения значения координатно-информативного параметра за счет использования следа разностной корреляционной матрицы (вместо определителя) и устранения шумовой составляющей.
Для достижения цели изобретения в предлагаемом способе предлагается:
на втором этапе в интересах построения линий положений вместо расчета КИП в виде определителя разностной корреляционной матрицы
Figure 00000015
вычислять след разностной корреляционной матрицы
Figure 00000016
с последующим формированием зависимости
Figure 00000017
вычислением взаимной корреляционной функции зависимости
Figure 00000018
на этом временном интервале с полученными в приемных позициях зависимостями
Figure 00000019
Figure 00000020
применить к полученной взаимной корреляционной функции
Figure 00000021
процедуру шумоподавления на основе дискретного S-преобразования (преобразование Стоквелла) [Y. Wang and J. Orchard, "The Discrete Orthonormal Stockwell Transform for Image Restoration," in 16th IEEE International Conference on Image Processing, 2009, pp. 2761-2764; H. Huang, F. Sun, "Medical-Image Denoising and Compressing Using Discrete Orthonormal Stransform," in 2nd International Conference on Electrical, computer Engineering and Electronics (ICECEE 2015), 2015, vol. 291, no. Icecee, pp. 291-296].
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается повышение точности местоопределения квазинепрерывного широкополосного источника радиоизлучения за счет того, что применение дискретного S-преобразования позволяет существенно снизить влияние шумовой составляющей [S. Saoud, М. Ben Naser New Speech Enhancement based on Discrete Orthonormal Stockwell Transform // International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol. 7, No. 10, 2016, p. 196; Y. Wang, "Efficient Stockwell transform with applications to image processing", PhD thesis, University of Waterloo, Ontario Canada, 2011]. Этим достигается повышение точности местоопределения квазинепрерывного широкополосного источника радиоизлучения.
Таким образом, в предлагаемом способе выполняется следующая последовательность операций фиг. 4.
Новым существенным признаком изобретения является расчет
Figure 00000022
следа разностной корреляционной матрицы сигналов, в интересах построения линий положений, введение дополнительной процедуры шумоподавления на основе дискретного S-преобразования.
Сравнительная оценка точности измерения значения координатно-информативного параметра проводилась на основе анализа результатов имитационного моделирования, полученных с использованием специального программного обеспечения, прошедшего государственную регистрацию - [Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2019661892 Программа моделирования процессов определения местоположения забрасываемых постановщиков помех / Д.С. Войнов, В.В. Уткин, P.P. Мехамедов, заявка 2019616262, дата поступления 29.05.2019, зарегистрировано 11.09.2019.].
На фиг. 5 представлены, графики зависимости точности оценки координатно-информативного параметра σКИП от размеров антенной решетки для способа-прототипа - кривая 1 и разработанного способа - кривая 2, которые наглядно иллюстрируют эффект повышение точности оценки КИП предложенным способом. Из анализа фиг. 5 следует, что точность оценки КИП улучшается с увеличением количества элементов антенной решетки, и уже при количестве 4×4 элементов значение точности КИП практически не изменяется.
В тоже время при размере антенной решетки более чем 4×4 элементов значение точности оценки КИП σКИП выше в три раза при вычислении
Figure 00000023
следа, чем при вычислении
Figure 00000024
определителя РКМ.
На фиг. 6 приведены графики зависимости точности оценки КИП от интервала наблюдения при вычислении
Figure 00000025
определителя РКМ - кривая 1 и
Figure 00000026
следа - кривая 2. Из графиков, представленных на фиг. 6, видно, что вычисление следа РКМ с последующей процедурой шумоподавления позволяет точнее оценить значение КИП. Также из графика видно, что при интервале наблюдения tH=1,75 мкс среднеквадратическое отклонение оценки координат будет наименьшим.
Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение точности оценки значения КИП и, следовательно, повышение точности определения координат квазинепрерывного широкополосного источника радиоизлучения.
Сравнение предложенного технического решения с прототипом и аналогами позволяет сделать вывод, что оно соответствует критерию новизны и обладает существенным отличием. Положительный эффект достигается за счет введения указанных дополнительных процедур, что позволяет повысить точность местоопределения источника квазинепрерывного широкополосного сигнала в комплексе радиотехнического наблюдения.
На основании приведенного описания из известных комплектующих с применением известного в радиоэлектронной промышленности технологического оборудования может быть изготовлена и использована в радиотехнических комплексах аппаратура для определения местоположения квазинепрерывных широкополосных источников радиоизлучения. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «применимость».

Claims (1)

  1. Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения, заключающийся в приеме антенной решеткой квазинепрерывного широкополосного сигнала на каждой приемной позиции радиотехнического комплекса, оценке разности временных запаздываний (разности хода) квазинепрерывного широкополосного сигнала на всех приемных позициях комплекса, формировании
    Figure 00000027
    интервалов наблюдения длительностью tн, на которых рассчитывается корреляционная матрица сигналов Rxx(m) входной реализации квазинепрерывного широкополосного сигнала с последующим расчетом разностной корреляционной матрицы сигналов ΔRxx(m)=Rxx(m)-Rxx(m+1), отличающийся тем, что вычисляется след разностной корреляционной матрицы сигналов
    Figure 00000028
    вычисляется взаимная корреляционная функция зависимости
    Figure 00000029
    выполняется дополнительная процедура шумоподавления полученной зависимости на основе дискретного S-преобразования, определяется разность хода для каждой позиции по максимуму ее огибающей и оценке координат источника квазинепрерывного широкополосного сигнала разностно-дальномерным способом.
RU2020119704A 2020-06-08 2020-06-08 Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения RU2733860C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119704A RU2733860C1 (ru) 2020-06-08 2020-06-08 Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119704A RU2733860C1 (ru) 2020-06-08 2020-06-08 Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733860C1 true RU2733860C1 (ru) 2020-10-07

Family

ID=72926817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020119704A RU2733860C1 (ru) 2020-06-08 2020-06-08 Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733860C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765271C1 (ru) * 2021-02-25 2022-01-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный ордена Жукова университет радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "Военный ордена Жукова университет радиоэлектроники" МО РФ) Устройство поиска и определения местоположения забрасываемых постановщиков помех

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225943B1 (en) * 1978-05-01 2001-05-01 Raytheon Company Method of operating pulse radar
RU2327181C1 (ru) * 2006-11-07 2008-06-20 Закрытое акционерное общество "БалтАвтоПоиск" Способ определения местоположения источника радиоизлучения
RU2334244C1 (ru) * 2007-06-27 2008-09-20 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения
US7952521B2 (en) * 2004-06-25 2011-05-31 Thales Multiparametric direction finding method comprising the separation of the incidence and nuisance parameters
EP2831615A1 (fr) * 2012-03-30 2015-02-04 Thales Dispositif de détection électromagnétique actif et passif à faible probabilité d'interception
RU2645297C1 (ru) * 2017-03-22 2018-02-20 Дмитрий Сергеевич Войнов Способ определения местоположения квазинепрерывного широкополосного источника радиоизлучения мобильным комплексом радиотехнического наблюдения
RU2657237C1 (ru) * 2016-10-03 2018-06-09 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" Однопозиционный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2666555C2 (ru) * 2017-02-13 2018-09-11 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" Однопозиционный корреляционный угломерный относительно-дальномерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2671828C2 (ru) * 2017-03-29 2018-11-07 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Центр обработки данных информационных технологий" Однопозиционный угломерно-дальномерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2704793C1 (ru) * 2019-04-18 2019-10-31 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения и устройство для его реализации

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225943B1 (en) * 1978-05-01 2001-05-01 Raytheon Company Method of operating pulse radar
US7952521B2 (en) * 2004-06-25 2011-05-31 Thales Multiparametric direction finding method comprising the separation of the incidence and nuisance parameters
RU2327181C1 (ru) * 2006-11-07 2008-06-20 Закрытое акционерное общество "БалтАвтоПоиск" Способ определения местоположения источника радиоизлучения
RU2334244C1 (ru) * 2007-06-27 2008-09-20 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения
EP2831615A1 (fr) * 2012-03-30 2015-02-04 Thales Dispositif de détection électromagnétique actif et passif à faible probabilité d'interception
RU2657237C1 (ru) * 2016-10-03 2018-06-09 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" Однопозиционный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2666555C2 (ru) * 2017-02-13 2018-09-11 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" Однопозиционный корреляционный угломерный относительно-дальномерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2645297C1 (ru) * 2017-03-22 2018-02-20 Дмитрий Сергеевич Войнов Способ определения местоположения квазинепрерывного широкополосного источника радиоизлучения мобильным комплексом радиотехнического наблюдения
RU2671828C2 (ru) * 2017-03-29 2018-11-07 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Центр обработки данных информационных технологий" Однопозиционный угломерно-дальномерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2704793C1 (ru) * 2019-04-18 2019-10-31 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения и устройство для его реализации

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765271C1 (ru) * 2021-02-25 2022-01-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный ордена Жукова университет радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "Военный ордена Жукова университет радиоэлектроники" МО РФ) Устройство поиска и определения местоположения забрасываемых постановщиков помех

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9658314B2 (en) System and method for geo-locating and detecting source of electromagnetic emissions
CN107576947B (zh) 基于时间平滑的l型阵对相干信源二维波达方向估计方法
CN108089147B (zh) 改进的短波单站定位方法
Amar et al. Emitter localization given time delay and frequency shift measurements
RU2733860C1 (ru) Усовершенствованный способ определения местоположения квазинепрерывного источника радиоизлучения
CN111273269B (zh) 基于ipso-bp的频率分集阵列的雷达目标定位方法
Hsu et al. Mismatch of near-field bearing-range spatial geometry in source-localization by a uniform linear array
CN111413666A (zh) 一种阵列测频测向联合接收机设计方法
JP5134878B2 (ja) レーダ装置
Gu et al. Fast and efficient DOA estimation method for signals with known waveforms using nonuniform linear arrays
CN104155653B (zh) 一种基于特征距离子空间的sar后向投影成像方法
Gu et al. Resolution threshold analysis of MUSIC algorithm in radar range imaging
CN112799012B (zh) 一种基于脉冲匹配的宽带干涉仪闪电定位方法及系统
RU2645297C1 (ru) Способ определения местоположения квазинепрерывного широкополосного источника радиоизлучения мобильным комплексом радиотехнического наблюдения
CN111830465B (zh) 二维牛顿正交匹配追踪压缩波束形成方法
CN113381793B (zh) 一种面向相干信源估计的无网格波达方向估计方法
Yaning et al. An improved MUSIC algorithm for DOA estimation of non-coherent signals with planar array
Tayem et al. QR-TLS ESPRIT for source localization and frequency estimations
Elvander et al. Variance analysis of covariance and spectral estimates for mixed-spectrum continuous-time signals
Brisken et al. Block-sparse 3-D ISAR image reconstruction in a non-coherent multistatic scenario
Sabibolda et al. Improving the Accuracy And Performance Speed Of The Digital Spectral-Correlation Method For Measuring Delay In Radio Signals And Direction Finding
Yang et al. An eigenstructure-based 2D DOA estimation method using dual-size spatial invariance array
Johnny et al. Wideband direction finding using cumulant with interpolated array
Larsson Near to far field transformation of RCS using a compressive sensing method
Kesler Generalized Burg algorithm for beamforming in correlated multipath field