Спосіб пеленгації джерел радіовипромінювання на одній частоті

 

Винахід відноситься до радіотехніки, зокрема до радіопеленгації, і може бути використано в швидкодіючих системах визначення напрямів на джерела радіовипромінювання, що працюють на одній частоті.

Пеленгація декількох джерел радіовипромінювання (ІРІ), що працюють на одній частоті, має місце у задачах управління радіочастотним спектром і забезпечення електромагнітної сумісності радіоелектронних засобів, в системах радіозв'язку, а також в процесі моніторингу радіоелектронної обстановки при багатопроменевому поширенні радіохвиль, впливі навмисних і ненавмисних перешкод, відбиття сигналу від різних об'єктів і шарів атмосфери.

Відомі способи пеленгації декількох джерел радіовипромінювання на одній частоті спираються на статистичні методи перевірки гіпотез (критерій ставлення правдоподобий [1 - Радзієвський В. Т., Уфаев Ст. А. Алгоритми виявлення та пеленгування сукупності частотно неразделимих радіосигналів // Економіка, 2005, №9, с. 56-69]), метод максимуму правдоподібності [2 - Дзвонковская А. Л., Дмитрієнко А. Н., Кузьмін А. В. Ефективність вимірювання кутів приходу сигналу радиопеленгатора на основі методу максимальної правдоподібності // Р�місячний аналіз пасивних локаційних системах з допомогою адаптивних методів // ТИИЭР, 1987, т. 75, №11, с. 21-37], [4 - Manikas A., Ratnarajah Т., Lee Jinsock Evaluation of Super-resolution Array-Techniques as Applied to Coherent Sources // International Journals of Electronic, Jan. 1997, Vol.82, No.1, pp.77-105] та ін Однак завдання пеленгації ІРІ, як некоректна задача не може бути вирішена надійно [5 - А. А. Грешилов, А. Л. Лебедєв, П. А. Плохута Многосигнальная пеленгація джерел радіовипромінювання на одній частоті як некоректна задача // Успіхи сучасної радіоелектроніки, 2008, №3, с. 30-46]: ні статистичними методами, достовірність результату яких визначається точністю отриманих оцінок параметрів сигналів; ні методом найменших квадратів (МНК) в силу нелінійності і поганої обумовленості розв'язуваної системи рівнянь; ні сверхразрешающими методами, які дають прийнятні результати лише за високих співвідношень сигнал/шум і не забезпечують дозвіл ІРІ, які мають близькі за значенням пеленги.

Зокрема, відомий спосіб пеленгації джерела сигналу [6 - Патент РФ №2192651, МПК G01S 3/00, G01S 3/14. Спосіб пеленгування джерела сигналу, військова частина 11135. Тинянкин С. В., Апульцина В. В., Бурцев С. Ю. Публ. - 10.11.2002 р.], що включає прийом пеленгуемого сигналу елементами двох лінійних еквідистантних антенних решіток, розташованих взаємно-перпендикулярно, обчислення пространсрешетки і комплексно-сполученого просторового спектру Фур'є пеленгуемого сигналу, прийнятого елементами другої лінійної еквідистантно антенної решітки, перетворення масштабів обох обчислених просторових спектрів пеленгуемого сигналу за логарифмічним законом, кореляційний аналіз і вимірювання відносного зсуву перетворених просторових спектрів пеленгуемого сигналу і оцінку кутових координат.

Недоліком способу є велика обчислювальна складність (за рахунок обчислення просторових спектрів Фур'є пеленгуемих сигналів, кореляційного аналізу і вимірювання відносного зсуву перетворених просторових спектрів пеленгуемих сигналів), неможливість отримання інтервальних оцінок пеленгів, а також неможливість отримання інформації про кут нахилу фронту хвилі сигналу.

Відомий спосіб пеленгації радіосигналів [7 - Патент РФ №2144200, МПК G01S 3/14. Спосіб пеленгації радіосигналів і багатоканальний пеленгатор. Ашихмін А. В., Виноградів А. Д., Кондращенко В. Н., Рембовский A. M.. Публ. - 10.01.2000 р.], який включає прийом радіосигналів антеною ґратами, що складається з N антенних елементів, виконаних ідентичними в кількості не менше трьох, розташованих у площині пеленгування, вимірювання в кожному частотному поддиапаз�ующем частотному поддиапазоне одним з антенних елементів пари, обраним в якості сигнального, щодо фази сигналу, що приймається в тому ж частотному поддиапазоне іншим з антенних елементів пари, обраним в якості опорного для всіх пар антенних елементів, формування двомірних кутових спектрів кожного прийнятого у відповідному частотному поддиапазоне радіосигналу за виміряними комплексним амплитудам пар сигналів для різних пар антенних елементів антенної решітки відповідно взаємному розташуванню цих антенних елементів в площині пеленгування, за якими судять про азимутах і кутах місця прийнятих радіосигналів.

Недоліком способу є велика часова тривалість отримання пеленгів (за рахунок послідовної попарної обробки сигналів, що формуються антенними елементами), низька точність пеленгування з-за несинхронного підключення (через комутатор) пари антенних елементів до входів двоканального приймача, а також неможливість отримання інтервальних оцінок результатів пеленгації.

Розгляд рішення завдань радіопеленгації з урахуванням їх некоректності, наприклад, в [5], [8 - Некоректні задачі цифрової обробки інформації і сигналів: монографія / А. А. Грешилов. - 2-е изд., до�ації джерел радіовипромінювання на одній частоті, ГОУ ВПО "МДТУ їм. Н.Е. Баумана". Грешилов А. А., Плохута П. А. Публ. - 20.02.2010 р.], [10 - Патент РФ №2380719, МПК (2006.01) G01S 5/04. Спосіб пеленгації джерел радіовипромінювання на одній частоті, ГОУ ВПО "МДТУ їм. Н.Е. Баумана". Грешилов А. А. Публ. - 27.01.2010 р.], дозволило підвищити достовірність одержуваних результатів пеленгування, скоротити кількість необхідних при реалізації складних математичних операцій, а також отримати інтервальні оцінки результатів пеленгації.

Так, зокрема, відомий спосіб пеленгації K ІРІ [10], прийнятий за прототип, який здійснюють наступним чином.

1. Радіосигнали джерел приймають допомогою антенної системи (АС), що складається з M слабкоспрямованих елементів (вібраторів), розташованих лінійно на відстанях один від одного, кратних заданій величині d, як правило, не перевищує значення половини довжини хвилі випромінювання ІРІ.

2. Отримують комплексні амплітуди сигналів на виходах вібраторів ym,m=1,M(вектор амплітудно-фазового розподілу (АФР) -y=()T). При цьому математична модель сигналу для m-го елементу вектора АФР має вигляд

де uk- амплітуда сигналу k-го ІРІ;

φm- фаза сигналу k-го ІРІ на m-му вібраторі, що залежить від азимутального і угломестного пеленгів k-го ІРІ θkі βkвідповідно;

nm- шум, що має місце на m-му вібраторі, що включає в себе шум світового фону і апаратури (з нульовим математичним очікуванням і заданим середнім квадратичним відхиленням (СКВ): σm);

j - уявна одиниця.

3. Формують і розв'язують систему лінійних алгебраїчних рівнянь (СЛАР) виду

запам'ятовують отриманий векторC=(C0C1...CK1)T,

де T - знак операції транспонування.

4. Вважаючи елементи вектораCкоефіцієнтами поліно� яких містять інформацію про кутовому положенні ІРІ:

де λ - довжина хвилі сигналів ІРІ.

5. За формулою

знаходять азимутальні пеленги джерел радіовипромінювання (якщо угломестние пеленги дорівнюють нулю) або (якщо угломестние пеленги не дорівнюють нулю) за формулою

знаходять величини творів косинусів азимутальних і угломестних пеленгів, а потім по тригонометричним формулами, наведеними, наприклад, в [5] знаходять значення азимутальних і угломестних пеленгів, запам'ятовують значення пеленгів:

де γ - кут між площиною лінійної АС і площиною, проведеною через зміщений в азимутальній площині (додатковий) вібратор і базовий вібратор лінійної АС (фазовий центр);

;

.

6. Знаходять діагональні елементи ковариационной матриці DC. рішення СЛАР (2) - дисперсії елементів вектора коефіцієнтів полінома (3) при заданому СКО σyелементів матриці системи (2)

на основі, наприклад, спрощеної формули[5], [8]:

7. Знаходять дисперсії пеленгів за формулою, наведеною в [5], [10]�сій (8) та виразів(3)-(7).

8. На основі дисперсій, отриманих у п. 7 будують відповідні довірчі інтервали.

9. Виробляють візуалізацію результатів.

Зазначений спосіб володіє наступними недоліками.

1. Обмеженість застосування способу для визначення точкових та інтервальних оцінок результатів пеленгації по робочому сектору кутового положення ІРІ і сукупності отриманих реальних вимірювань:

а. Застосування виразів виду (5) обумовлює відсутність єдиності рішення, оскільки математична функція arccos{ϑ} єдиному значенню (відмінному від ϑ=±1) ставить у відповідність два кута в інтервалі (0°, 360°). Тому потрібно, наприклад, запропоноване в [5], установлення робочого сектора пеленгації по кожному з кутів - його ширина не повинна перевищувати 180° (що при застосуванні слабкоспрямованих елементів АС веде до необхідності введення додаткових операцій у розглянутий спосіб пеленгації).

б. Обмеженість оцінки азимутальних кутів при використанні формул виду (7) діапазоном від -90° до 90°.

ст. Безпосереднє застосування виразу (5) для оцінки азимутального положення ІРІ можливо тільки в окремих випадках отримання його дійсного значення, коли виконується умо�7.tif" height="7" width="14" />, тобто при деяких приватних наборах реалізації вектора АФР. В іншому випадку

і інтерпретація отриманих комплекснозначних оцінок азимутальних пеленгів вимагає додаткового обгрунтування.

2. Алгоритмічні та обчислювальні складності отримання інтервальних оцінок, пов'язані:

- зі складнощами оцінки дисперсій азимутальних пеленгів ІРІ при їх великому числі (засновані на виразах вигляду (9), просто вичислими тільки при можливості отримання аналітичних виразів для приватних похіднихθkCi,k=1,K,i=0,K1, що обмежена числом ІРІ, а для чисельного визначенняθkCi,,i=0,K1потрібно багаторазове знаходження коренів полінома (3));

- з отриманням дисперсій оцінок азимутальних і угломестних пеленгів як дисперсій істотно нелінійних скалярних функцій від комплекснозначних сигналів ξk,k=1,K, що є в свою чергу функціями випадкових величин оцінок рішень СЛАР виду (2).

3. Отримані інтервальні оцінки просторового кутового положення ІРІ, засновані тільки на дисперсіях, не враховують факту залежності випадкових величин оцінок просторового кутового положення ІРІ (оцінки азимутального і угломестного положення ІРІ). При формуванні інтервальної оцінки у вигляді довірчої області (з заданою довірчою ймовірністю) це призводить до того, що вона буде являти собою прямокутник, сторони якого визначаються кордонами довірчих інтервалів оцінок азимутального і угломестного положення ІРІ отриманих роздільно: прямокутник, ка�ависимими. Однак, оскільки кожна з випадкових величин (оцінки азимутального і угломестного положення ІРІ), що входять в розглядувану систему, є по суті функцією одного й того ж векторного випадкового аргументу (складеного з шумів, що мають місце на вібраторах), то в загальному випадку вони є залежними. В цьому випадку форма довірчої області являє собою фігуру, вписану в прямокутник. Отже, інтервальні оцінки не адекватні реальним умовам. У практичному плані це призводить до збільшення області невизначеності визначення місця знаходження ІРІ. Так, наприклад, якщо форма перерізу просторової фігури, утвореної точкою положення пеленгатора і областю невизначеності оцінки азимутального і угломестного положення ІРІ, площиною його можливого положення (поверхня Землі) - еліпс, півосі (ab) якого розташовані паралельно сторонам описує його прямокутника, площа пошуку ІРІ буде необґрунтовано збільшено на((2a)(2b)πab1)100%=27ков і при цьому зберігає гідність способу-прототипу - високу обчислювальну ефективність.

Досягнутий технічний результат при пеленгації радіосигналів декількох джерел радіовипромінювання, що працюють на одній частоті, з використанням антенних систем (АС), що складаються з слабкоспрямованих елементів (вібраторів):

- відсутність обмежень на застосування способу за робочого сектору кутового положення ІРІ і сукупності отриманих реальних вимірювань;

- спрощення процесу отримання інтервальних оцінок кутового положення ІРІ;

- підвищення адекватності інтервальних оцінок кутового положення ІРІ за рахунок врахування залежності випадкових величин оцінок просторового кутового положення ІРІ,

при збереженні підвищеної швидкодії (швидкості) обробки сигналів.

Зазначений технічний результат досягають за рахунок:

1) певної топології слабкоспрямованих елементів АС;

2) організації процесів обробки сигналів з елементів АС для отримання оцінок кутового положення ІРІ на основі інтервального аналізу та використання відображення областей в комплексних просторах значень експоненціальних функцій, накривающих відповідні їм отримані оцінки, у простір дискретних значень кутових келенгации джерел радіовипромінювання на одній частоті, при якому беруть багатопроменевої сигнал за допомогою багатоелементною антеною системи, синхронно перетворюють ансамбль прийнятих сигналів, що залежать від часу і номера елемента антеною системи, в цифрові сигнали, перетворюють цифрові сигнали в сигнал амплітудно-фазового розподілу, що описує розподіл амплітуд і фаз на елементах антеною системи, формують з комплексних амплітуд сигналів амплітудно-фазового розподілу системи лінійних алгебраїчних рівнянь, перший рядок якої являє собою в лівій частині рівняння суму добутків коефіцієнтів полінома експоненціальних функцій та амплітуд сигналів з лінійно розташованих антенних елементів, взятих послідовно, починаючи з амплітуди, відповідної антенного елементу, обраного в якості фазового центру, число елементів підсумовування дорівнює кількості джерел радіовипромінювання, а права частина являє невибранное ще значення амплітуди сигналу з наступного послідовно розташованого антенного елемента, при цьому, кожне наступне рівняння в системі сформованих лінійних алгебраїчних рівнянь є зрушенням коефіцієнтів рівняння (амплітуд сигналів) оьних функцій, аргументами кожної з яких є азимутальні і угломестние пеленги тільки одного з джерел радіовипромінювання.

Згідно винаходу, до прийому сигналів з елементів антенної системи формують L лінійних антенних підсистем (L≥2), розташованих під різними кутами відносно один одного, кожна з яких містить Ml,l=1,L, елементів, виконують перераховані вище операції з сигналами для кожної з антенних підсистем, отримуючи оцінки значень експоненціальних функцій для кожного k-го джерела радіовипромінюванняk=1,K(K - кількість джерел радіовипромінювання), отримують інтервальну оцінку кутового положення кожного k-го джерела радіовипромінювання як двовимірну область в просторі азимутальних кутів і кутів місця, що є перетином L областей, отриманих для кожної l-й(l=1,L)

Поєднання відмінних ознак і властивостей пропонованого винаходу з літератури не відомі, тому воно відповідає критеріям новизни і винахідницького рівня

У практичному плані спосіб здійснюють наступним чином.

Радіосигнали джерел приймають допомогою антенної системи (АС), що складається з L лінійних підсистем AC - груп вібраторів (L≥2), кожна з яких містить Ml,l=1,L, елементів, розташованих на відстані кратному d між сусідніми елементами «своєї» підсистеми. При цьому деякі елементи можуть одночасно належати декільком групам. В якості фазового центру, наприклад, вибирається загальний елемент, що щодо нього та напрямки, визначається першою підсистемою АС, інші підсистеми розташовані під кутами γ2, ..., γLв площині �(θ1θ2...θK)T. Нехай Для визначеності таким елементом буде перший елемент кожної антеною підсистеми. - 1

Отримують комплексні амплітуди сигналів на виходах вібраторів ym,m=1,M(вектор АФР -y=(y1y2...yM)T). При цьому, математична модель сигналу для m-го елементу вектора АФР має вигляд, аналогічний (1). - 2

Згідно з топологією АСy=(y1y2...yM)Tформують L векторів12...z1M1)T, ...,zl1=(zl1zl2...zlM1)T...,zL=(zL1zL2...zLML)Tпри цьому у зв'язку з вибраним елементом - фазовим центром: z11=z21=...=zL1=y1. - 3

Формують і розв'язують L СЛАР виду

,

запам'ятовують отримані вектори коефіцієнтів поліномів Cl=(Cl0Cl1Cl2... Cl,K-1)T,l=

- оцінкиη^lkекспоненціальних функцій ηlk,k=1,K,l=1,L, що містять інформацію про кутовому положенні ІРІ, запам'ятовують їх. - 5

На основі інтервального аналізу із заданою точністю (і швидкістю) на основі виразів

де (θkβk)l- безліч значень азимутальних кутів і кутів місця, що характеризують положення k-го ІРІ, отриманих на основі оцінокη^lkl-й антеною підсистеми, визначають і запам'ятовують інтервальні оцінки (θkβk)інт. При необхідності виділяють точкові оцінки як середини відповідних інтервалів. - 6

7. Виробляють візуалізацію результатів. - 7

Як многоэле). В якості фазового центру (точки, щодо якої відбувається вимір фаз сигналів, що приходять на елементи антенної системи) вибираємо один з вібраторів.

Необхідно визначення азимутального і угломестного положення ІРІ, присутніх в ефірі:

Як практично виправданого допущення для запропонованого способу (як і в способі-прототипі) сигнали, оцінки параметрів яких підлягають визначенню, розглядають як детерміновані, схильні до адитивної перешкоди.

Оскільки на результати вимірювань неминуче накладається перешкода, а також мають місце помилки вимірювання, обумовлені використовуваної апаратурою, необхідно отримати інтервальні оцінки шуканих параметрів. Крім того, інтервальна оцінка просторового кутового положення ІРІ повинна враховувати залежність випадкових величин оцінок пеленгів по азимуту і куту місця.

Вважаємо, що випромінювання на одній частоті здійснює K ІРІ. Потрібно за сигналом комплексного амплітудно-фазового розподілуy=(y1y2...yM)θ=(θ1θ2...θK)T,β=(β1β2...βK)Tіu=(u1u2...uK)T. Залежно від пеленгаційної обстановки і можливостей АС формують L лінійних антенних підсистем - груп вібраторів (L≥2), кожна з яких містить Ml,l=1,Lелементів, розташованих на відстані кратному d між сусідніми елементами «своєї» підсистеми. При цьому деякі елементи можуть одночасно принадленаправления, визначається першою підсистемою АС, інші підсистеми розташовані під кутами γ2, ..., γLу площині визначення азимутальних напрямівθ=(θ1θ2...θK)T.

Таким чином, із елементів вектораy=(y1y2...yM)Tформують L векторівz1=(z11z12...z1M1)T, ...,zl1=(zl11)T...,zL=(zL1zL2...zLML)T,l=1LMl=M. Тоді вирази (2)-(5) приймають вигляд:

а СКО σm,m=1,M, представляються у вигляді σlml,l=1,L,ml=1,Ml�е комплекснозначние оцінкиη^lkзначень експоненціальних функцій ηlk,k=1,K,l=1,L. На відміну від прототипу, визначення інтервальних оцінок шуканих параметрів k-го ІРІ здійснюється не на основі формування точкової оцінки за тригонометричним виразами, аргументами яких є тільки пара значеньη^lkз L з подальшим визначенням (з великими обчислювальними витратами) ковариационной матриці і формуванням інтервальних оцінок, а шляхом інтервального аналізу результатів для всіх L антенних підсистем на основі оцінокη^lk,k=1,K1,L. Зазначимо, що інтервальні оцінки формуються на основі даних, у яких вперше в порядку обробки сигналів від елементів АС, представлена інформація про кутовому положенні кожного ІРІ окремо (тобто кожен набір оцінокη^lk,l=1,Lдля фіксованого k містить інформацію про кутовому положенні тільки k-го ІРІ). Тому формування інтервальних оцінок кутових положень ІРІ спрощується. Крім того, в процес їх отримання не вносяться похибки і відсутні обмеження, пов'язані із застосуванням допоміжних операцій над сигналами.

Згідно з пропонованим способом (θkβk)інт((θkβk)інт- позначення інтервальної оцінки кутового положення k-го ІРІ) формують на основі порівняння оцінокη^lkз заснований на введенні системи подій та застосування апарата алгебри подій.

Нехай Ωlkkβk) - подія, що полягає в одночасному виконанні для деякої точки (θkβk) простору кутових координат θ, β наступних умов:

,

деεlkRe,εlkIm(l=1,L,k=1,K)- параметри, що характеризують розміри ε - околиць оцінокη^lkв області дійсних і уявних їх частин і отже, інтервальних оцінок пеленгів в просторі кутових координат θ, β.

ЗначенняεlkRe,εRe[η^lk]іIm[η^lk]на основі значень σlml,l=1,L,ml=1,Ml. Крім того обґрунтування вибору їх значень можна виконати на основі побудови довірчих областей з заданими довірчими ймовірностями відповідно з підходами багатовимірного статистичного аналізу, викладеними в [11 - Хіммельблау Д. Аналіз процесів статистичними методами. - М: Світ, 1973. - 208 С.], [12 - Чанишева А. Ф. Знаходження інтервальної оцінки комплексного рівняння регресії // Еконо�я 2009 р.: у 2 ч., під ред. Давніса Ст. Ст. Воронеж.: Вид-во ВДУ, 2009].

Тоді подія, що полягає в одночасному появі всіх подій Ωlkkβk),k=1,K,l=1,Lпредставимо у вигляді:

При цьому кожній події Ωlkkβk) відповідає точка в просторі кутових координат θ, β, що належить інтервальної оцінки

де (θkβk)l- безліч значень азимутальних кутів і кутів місця, що характеризують положення k-го ІРІ, отриманих на основі оцінокη^lkl-й антеною підсистеми, а з (13), (14) слід:

Практичну реалізацію наближеного пошуку (θkβk)інтможна уявити у вигляді процедури формування мережі точок (θkβk) у просторі кутових координа подальшим визначенням (θkβk)інтяк оболонки множини допустимих точок.

Таким чином, інтервальна оцінка (θkβk)інткутового положення k-го ІРІ є двовимірна область в просторі азимутальних кутів і кутів місця, що є перетином L областей, отриманих для кожної l-й(l=1,L)антеною підсистеми. При цьому кожна з цих L областей формується як відображення областей в комплексних просторах значень ηlk, накривающих відповідні їм оцінкиη^lkу простір дискретних значень кутових координат θ, β.

Спосіб та порядок побудови мережі розглянутих точок у просторі кутових координат θ, β визначається необхідною точністю і швидкістю вирішення завдання пеленгації. Відзначимо, що вона, у загальному випадку, не залежить від числа ІРІ і, таким чином, збільшення числа ІРІ не впливає суттєво на обчислювальні витрати реалізації інтервального аналізу.

Критерій визначення�кількість одно узагальненого (по одному з можливих правил) числа «великих» власних чисел матриціAClTACl,

.

Таким чином, пропонований спосіб, так само як і прототип, володіє підвищеною швидкодією за рахунок відсутності математичних операцій, що вимагають великих обчислювальних витрат, таких як, наприклад, перетворення Фур'є. Крім того, він має наступні переваги:

- відсутні обмеження по робочому сектору кутового положення ІРІ і сукупності отриманих реальних вимірювань;

- спрощено процес отримання інтервальних оцінок кутового положення ІРІ, зокрема, формування інтервальних оцінок кутового положення ІРІ реалізується без необхідності, в загальному випадку, багаторазового знаходження коренів полінома високого ступеня, і вирішення задачі отримання дисперсій оцінок азимутальних і угломестних пеленгів як дисперсій істотно нелінійних скалярних функцій від комплекснозначних сигналів, що є в свою чергу функціями випадкових величин оцінок рішень СЛАР;

- підвищена адекватність інтервальних оцінок кутового положення ІРІ за рахунок врахування залежності випадкових величин оцінок пеленг�оследовательности його реалізації від способу-прототипу, які зведені в таблиці 1.

Таблиця 1
Послідовність реалізації способу-прототипуПослідовність реалізації запропонованого способу
0. Попередній етап: при пеленгації ІРІ, розташованих у секторі по азимуту більшому від 0° до 180°, а також при відміну угломестного положення ІРІ від 0° - виділення в складі лінійної АС окремого елемента - вібратора, зміщеного відносно лінії розташування інших.0. Попередній етап: формують із M слабкоспрямованих елементів (вібраторів) L (L≥2) лінійних антенних підсистем мінімум з одним спільним елементом.
1. Приймають радіосигнали джерел випромінювання за допомогою АС, що складається з М слабкоспрямованих елементів (вібраторів), розташованих лінійно на відстанях один від одного, кратних заданій величині d, як правило, не перевищує значення половини довжини хвилі випромінювання ІРІ.1. Приймають радіосигнали джерел випромінювання за допомогою АС, що складається з M слабкоспрямованих эавило, не перевищує значення половини довжини хвилі випромінювання ІРІ.
2. Отримують комплексні амплітуди сигналів на виходах вібраторів ym,
m=1,M
(вектор АФР -
y=(y1y2...yM)T).
2. Отримують комплексні амплітуди сигналів на виходах вібраторів ym,
m=1,M
(вектор АФР -
y=(y1y2...yM)T).
3. Формують і решаютdisplay="block">C=(C0C1...CK1)T.3. Формують і розв'язують L систем лінійних алгебраїчних
рівнянь виду (10), запам'ятовують отримані рішення - Clk,
l=1,L,k=1,K.
4. Вважаючи елементи вектораCкоефіцієнтами полінома (3) знаходять і запам'ятовують його коріння ξk,
k=1,K.
4. Вважаючи елементи вектораCη^lk,
l=1,L,k=1,K.
5. Знаходять точкові оцінки азимутальних і угломестних пеленгів за виразами (5)-(7), що містять функції, які обмежують застосування способу за робочого сектору кутового положення ІРІ і сукупності отриманих реальних вимірювань.5. Знаходять інтервальні оцінки (θkβk)інткутового положення кожного k-го ІРІ у вигляді двовимірних областей у просторі азимутальних кутів і кутів місця, що є перетином L областей, отриманих для кожної l-ої
(l=1,L)
антеною підсистеми. При цьому кожна з цих L областей формується як відображення областей �w>η^lk,у простір дискретних значень кутових координат θ, β.
6. Знаходять дисперсії елементів вектора коефіцієнтів полінома (3) при заданому СКО σyелементів матриці системи (2).
7. Знаходять дисперсії пеленгів за формулою (9) або як скалярні функції випадкових аргументів на основі дисперсій п. 6 і виразів (3)-(7), які є джерелом алгоритмічної і обчислювальної складності.
8. На основі отриманих в п. 5 - п. 7
результатів формують інтервальні оцінки у вигляді відповідних довірчих інтервалів, які не враховують залежність випадкових величин - точкових оцінок азимутальних і угломестних пеленгів.
6. При необхідності виділяють
точкові оцінки кутового положення джерел радіовипромінювання як середини відповідних інтервальних оцінок.
9. Виробляють візуалізацію результатів.7. Виробляють візуалізацію результатів.

Таким чином, з наведеної таблиці порівняння посл�щодо способу прототипу змінена послідовність дій з радіосигналами з отримання результатів пеленгації (на відміну від способу-прототипу спочатку формуються інтервальні оцінки азимутальних і угломестних пеленгів, а потім їх точкові аналоги) і введена нова сукупність операцій по визначенню інтервальних оцінок кутового положення ІРІ, що призводять до позитивного ефекту: відсутності обмежень на застосування способу за робочого сектору кутового положення ІРІ і сукупності отриманих реальних вимірювань; спрощення процесу отримання інтервальних оцінок кутового положення ІРІ; підвищення адекватності інтервальних оцінок кутового положення ІРІ за рахунок врахування залежності випадкових величин оцінок просторового кутового положення ІРІ.

Порядок виконання інтервального аналізу розглянемо на прикладі пеленгації двох ІРІ, що працюють на частоті 1000 МГц. Характеристики кутового положення ІРІ: θ1=35°, β1=20°, θ2=195°, β2=40°; амплітудні характеристики ІРІ: u1=10 мВ, u2=8 мВ.

Перешкода має математичне сподівання дорівнює нулю, і СКО σm=0,1 мВ. Пеленгацію будемо здійснювати за допомогою АС, що складається з двох лінійних підсистем за 7 вібраторів в кожній, віддалених один від одного на відстані, що дорівнює 0,15 м. Кут між підсистемами в азимутальній площині: γ2=90°.

В результаті виконання послідовності операцій над прийнятими сигналами, содержан�ием і рішенням СЛАР виду (10), знаходженням і запам'ятовуванням коренів поліномів вигляду (11) отримаємо оцінки експоненціальних функцій, показники яких містять інформацію про кутовому положенні ІРІ.

З метою порівняння результатів зафіксуємо реалізацію шумового впливу. У таблиці 2 представлені значення шумів в сигналахz1=(z11z12...z17)T,z2=(z21z22...z27)T:

Таблиця 2
Номер елемента в підсистеміна елементи першої підсистемина елементи другої підсистеми
1ter">-0,104730-0,153490
30,1535700,022137
40,043443-0,137450
5-0,191710-0,083929
60,046994-0,020864
70,1274400,075591

Для представленої реалізації шумів значення оцінок експоненціальних функцій приймають вигляд:η^11=0,74939+j0,66402,η^12=0,68497j0,73201,η^21=0,1298j0,99151,η^lk=ε (l=1,L,k=1,K) на основі виразів (14), (15) дозволила отримати наступні результати, представлені в таблицях 3-7.

Результати інтервальної оцінки при ε=0,05

Таблиця 3
Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимутального кута, град.Значення кута місця, град.
13419
23420
33517
43518
53573521
83522
93523
103620
113621
1219439
1319440
1419441
1519539
1619540
1719541
1819640
1919641

Результати інтервальної оцінки�tr>Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимутального кута, град.Значення кута місця, град.1351823519335204352153522619539719540819541

Результати інтервальної оцінки при ε=0,03

Таблиця 5
Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимутального углspan="1">3519
23520
33521
43522
519540

Результати інтервальної оцінки при ε=0,02

Таблиця 6
Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимутального кута, град.Значення кута місця, град.
13519
23520
33521
419540

Результати інтервальної оцінки при ε=0,01

Значення азимутального кута, град.
Значення кута місця, град.
13520
219540

Оцінки, отримані на основі способу-прототипу:

θ1=35,03°, β1=18,29°, θ2=15,00°, β2=139,91°.

З результатів порівняння видно, що пропонований спосіб стійко дає результат у вигляді інтервальних оцінок, середини інтервалів збігаються з точним кутовим положенням ІРІ, а при зменшенні порогу порівняння частин комплексних чисел до значення ε=0,01 інтервальна оцінка вироджується в точкову, збігається з точним кутовим положенням ІРІ.

Більше того, результат отримано у вигляді поля в просторі азимутальних кутів і кутів місця, що актуально для подальшої обробки отриманих оцінок у системах прийняття рішень з нечіткою логікою.

Зазначимо, що при відсутності шумів значення оцінок експоненціальних функцій приймають вигляд: η11=-0,7507+j0,66064, η12=-0,68559-j0,72799, η21=-0,12333-j0,99237, η22=0,81195+j0,58372, тобто абсолютні похибки визначення їх действительнихmest="c0" nameend="2">Таблиця 8l, k|Re[ηlk]Re[η^lk]||Im[ηlk]Im[η^lk]|1, 10,001310,003381, 20,000620,004022, 10,000350,000862, 20,001450,00022

і їх максимальні значення не перевищують значень 0,00402 і 0,00338, відповідно, для першого і другого ІРІ. Таким чином, для отримання оцінки кутового �начений.

При цьому оцінки, отримані на основі способу-прототипу, істотно не поліпшуються: θ1=35,00°, β1=13,09°, θ2=15,00°, β2=148,41°. Результати за пропонованим способом для цього випадку представлені в таблицях 9-13.

Результати інтервальної оцінки при ε=0,05

"colspan="1">9
Таблиця 9
Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимутального кута, град.Значення кута місця, град.
13419
23420
33517
43518
53519
63520
73521
3523
103620
113621
1219439
1319440
1419441
1519539
1619540
1719541
1819640
1919641

Результати інтервальної оцінки при ε=0,04

Таблиця 10
Номер позитивного результату при пор�ста, град.
13518
23519
33520
43521
53522
619539
719540
819541

Результати інтервальної оцінки при ε=0,03

Таблиця 11
Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимутального кута, град.Значення кута місця, град.
13518
3520
43521
519540

Результати інтервальної оцінки при ε=0,02

Таблиця 12
Номер позитивного
результату при порівнянні
Значення азимутального кута, град.Значення кута місця, град.
13519
23520
33521
419540

Результати інтервальної оцінки при ε=0,01

Таблиця 13
Номер позитивного результату при порівнянніЗначення азимута�align="center">3520
219540

Таким чином, пропонований спосіб володіє стійкістю до дії розглянутого класу перешкод. Крім того, наведені результати показують, що спосіб-прототип навіть при відсутності перешкод дає суттєву похибку у визначенні кутів місця і азимутальних кутів, великих 180°.

Спосіб пеленгації джерел радіовипромінювання на одній частоті, при якому беруть багатопроменевої сигнал за допомогою багатоелементною антеною системи, синхронно перетворюють ансамбль прийнятих сигналів, що залежать від часу і номера елемента антеною системи, в цифрові сигнали, перетворюють цифрові сигнали в сигнал амплітудно-фазового розподілу, що описує розподіл амплітуд і фаз на елементах антеною системи, формують з комплексних амплітуд сигналів амплітудно-фазового розподілу системи лінійних алгебраїчних рівнянь, перший рядок якої являє собою в лівій частині рівняння суму добутків коефіцієнтів полінома експоненціальних функцій та амплітуд сигналів з лінійно розташованих антенних елементів, взятих пЂра, число елементів підсумовування дорівнює кількості джерел радіовипромінювання, а права частина являє невибранное ще значення амплітуди сигналу з наступного послідовно розташованого антенного елемента, при цьому кожне наступне рівняння в системі сформованих лінійних алгебраїчних рівнянь є зрушенням коефіцієнтів рівняння праворуч на одну позицію по відношенню до попереднього рівняння, що визначають вирішення цієї системи рівнянь і визначають корені полінома - експоненціальні функції, аргументами кожної з яких є азимутальні і угломестние пеленги тільки одного з джерел радіовипромінювання, відрізняється тим, що до прийому сигналів з елементів антенної системи формують L лінійних антенних підсистем, L≥2, розташованих під різними кутами відносно один одного, кожна з яких містить Ml,l=1,L,елементів, виконують перераховані вище операції з сигналами для кожної з антенних підсистем, отримуючи оцінкиηlk),k=1,K,l=1,L,де K - кількість джерел радіовипромінювання, j - уявна одиниця, λ - довжина хвилі сигналів джерел радіовипромінювання, d - відстань між сусідніми елементами антенних підсистем, θkβk- азимутальний і угломестний пеленги k-го джерела радіовипромінювання, γl- кутове положення в азимутальній площині лінійних антенних підсистем щодо першої з них,l=1,L,γl=0, отримують інтервальну оцінку (θkβk)інткутового положення кожного k-го джерела радіовипромінювання як двовимірну область в просторі азимутальних кутів і кутів місця, що є перетином L областей, отриманих для кожної l-й,l=1,L,а�просторах значень ηlk, накривающих відповідні їм оцінкиηlkу простір дискретних значень кутових координат по азимуту і куту місця, при необхідності виділяють точкові оцінки кутового положення джерел радіовипромінювання як середини відповідних інтервальних оцінок (θkβk)інт.



 

Схожі патенти:

Спосіб визначення з підвищеною швидкодією азимутального і угломестного пеленгів джерела радіовипромінювання і початкової фази його сигналу

Винахід відноситься до радіотехніки, зокрема до односигнальной радіопеленгації джерела радіовипромінювання (ІРІ). Досягнутий технічний результат - підвищення швидкості і точності визначення азимутальних і угломестних складових пеленгів і початкової фази сигналу ІРІ. Зазначений результат досягається тим, що спосіб включає в себе поділ довільній нелінійної антенної системи (АС) на логічні частини за елементами (вібраторів) АС. Поділ виробляють на n частин, але не менш ніж на три частини (три елементи АС). Виміряні комплексні амплітуди сигналів, отримані з виходу кожного елемента, надходять у блок обчислення натуральних логарифмів, потім в обчислювач, куди заздалегідь введені аналітичні вирази натурального логарифму від функції, що описує комплексну обвідну вихідних сигналів елементів АС, дійсні та уявні частини якої прирівнюють дійсним і уявним вроздріб натурального логарифма виміряних комплексних амплітуд сигналів, отриманих з виходу кожного елемента АС. Отримують систему алгебраїчних рівнянь, з якої визначають аналітичні вирази для обчислення азимутального пеленга θ, угломестного пеленга β, початкової фази сиг�ачальной фази φ0 визначають пеленг β. Для знаходження довірчих інтервалів визначених параметрів додатково обчислюють дисперсії D знайдених значень параметрів.

Система ближньої локації для виявлення об'єктів

Винахід відноситься до області ближньої локації і може бути використане в інформаційно-вимірювальних засобах і системах, що працюють в режимах активного розпізнавання слабоконтрастних цілей з блискучими крапками на тлі широкосмугових і розподілених у просторі перешкод, а також в умовах роботи ретрансляторів, що імітують сигнал, відбитий від цілі. Досягнутий технічний результат - підвищення завадостійкості. Зазначений результат досягається наявністю в запропонованому пристрої - радіолокаційному обнаружителе - генератора шуму, сигнал якого складається з пилкоподібним модулюючим сигналом, і пристрої обробки за відносною шириною смуги енергетичного доплерівського спектра сигналу в якості аналізатора, що забезпечує розпізнавання цілі з блискучими крапками від розподіленої в просторі перешкоди, а також забезпечує різку відсічку функції чутливості за межами робочої дальності та інваріантність автономної роботи інформаційної системи по відношенню до амплітуди сигналу в межах робочої дальності. 1 з.п. ф-ли, 5 іл.

Спосіб визначення найбільш ймовірних значень пеленгів джерел радіовипромінювання на одній частоті

Винахід відноситься до радіопеленгації. Досягнутий технічний результат - підвищення точності пеленгації при прийомі радіосигналів одного або декількох джерел радіовипромінювання, що працюють на одній частоті, а також отримання інтервальних оцінок значень пеленгів. Зазначений результат досягається за рахунок того, що спосіб включає в себе прийом сигналу за допомогою багатопроменевого багатоелементною антенної системи (АС), синхронне перетворення ансамблю прийнятих сигналів, що залежать від часу і номера елемента АС, в цифрові сигнали, перетворення цифрових сигналів в сигнал-вектор амплітудно-фазового розподілу (АФР), що описує розподіл амплітуд і фаз на елементи АС, обчислення сигналу фазирующей функції і визначення пеленгів сигналів при заданих з похибкою параметрах АС. При цьому отримання істинних значень пеленгів здійснюють шляхом визначення найбільш імовірних оцінок параметрів АС, що беруть участь у розрахунку за допомогою ітераційного процесу конфлюэнтного аналізу сигналів, який дозволяє врахувати невизначеність всіх величин, що беруть участь у розрахунку, для уточнення значень елементів АС і сигналу АФР, що входять у визначення пеленгів. Після око�еляционной матриці помилок знайдених значень пеленгів. 1 іл.

Спосіб визначення пеленгаційної панорами джерел радіовипромінювання на одній частоті

Винахід відноситься до радіотехніки, зокрема до радіопеленгації. Досягнутий технічний результат - отримання кутового спектра кількох ІРІ, зменшення часу розрахунку пеленгів і підвищення точності пеленгації. Сутність заявленого способу полягає в тому, що здійснюють прийом сигналу за допомогою багатопроменевого багатоелементною антенної системи (АС), синхронне перетворення ансамблю прийнятих сигналів, що залежать від часу і номера елемента АС, в цифрові сигнали, перетворення цифрових сигналів в сигнал амплітудно-фазового розподілу (АФР) y, що описує розподіл амплітуд u і фаз φ сигналів на елементи АС, визначення двовимірного сигналу комплексної А фазирующей функції розміром М Х N, що залежить від заданої частоти прийому і описує можливі напрямки приходу сигналу від кожного потенційного джерела, де М - число елементів АС, N - число кутових напрямів, відповідних заданим потенційно можливими напрямами сигналу по азимуту θк і куту місця βк, де до=1, 2,..., N. При цьому отримання многосигнального кутового спектру і вектора амплітуд сигналів u, що представляє собою розподіл амплітуд по пеленгам θк і βк, здійснюють шляхом формировления напрями спуску по методу спряжених градієнтів, включає в себе суму різниць сигналу А, помноженого на амплітуду шуканого сигналу АФР y, і твори уі на логарифм сигналу А, помноженого на амплітуду шуканого сигналу АФР y, ділених на ε i 2 y i , де εi - відносна похибка значення yi, точка мінімуму якого визначає точкові оцінки параметрів Θ, що дозволяє визначити для кожного пеленга в заданому діапазоні кутів амплітуду u. За отриманим многосигнальному кутового спектру будують пеленгационную панораму, за якою визначають кількість, інтенсивність і пеленги джерел радіовипромінювання. 1 з.п.ф-ли,1 іл.

Спосіб виявлення і пеленгації джерел радіовипромінювання на одній частоті

Спосіб призначений для моніторингу радіоелектронної обстановки при багатопроменевому поширенні радіохвиль, впливі навмисних і ненавмисних перешкод, відбиття сигналу від різних об'єктів і шарів атмосфери. Досягнутий технічний результат - підвищення надійності, точності і швидкості пеленгації при прийомі електромагнітних сигналів від декількох джерел радіовипромінювання, в умовах апріорної невизначеності щодо форми сигналу, шумів і перешкод. Зазначений результат досягається тим, що отримання многосигнального кутового спектра потужності P, що представляє собою розподіл квадратів амплітуд по пеленгам α і β, забезпечується мінімізацією функції максимального правдоподібності, шляхом забезпечення збіжності за часом накопичення цифрових відліків, з урахуванням використання рекурсивного подання для оцінки сигнальної та кореляційної матриці сигналів, за отриманим многосигнальному кутового спектру потужності будується пеленгационная панорама, за якою визначається кількість, інтенсивність і пеленги джерел радіовипромінювання, крім того, додатково визначається критерій наявності сигналу на заданому напрямку сканування. 1 з.п.ф-ли, 4 і

Спосіб многосигнальной пеленгації джерел радіовипромінювання на одній частоті для кругової антеною системи

Винахід відноситься до радіотехніки, зокрема до радіопеленгації. Досягнутий технічний результат - підвищення швидкості пеленгації при прийомі радіосигналів декількох джерел радіовипромінювання, що працюють на одній частоті, з використанням кругових антенних систем (АС), що складаються з слабкоспрямованих елементів (вібраторів). Підвищення швидкості пеленгації досягається за рахунок використання ефективного алгоритму ідентифікації параметрів радіосигналів, а саме отримання пеленгів здійснюють круговий АС допомогою попереднього введення в обчислювач системи рівнянь, сформованої для конкретної попередньо образмеренной кругової АС і при заданих значеннях азимутальних пеленгів θk у заданих діапазонах: ; m∈[1,m] ξi=ехр(j(2πR/λ)cosθicosβi) uiexp(jαi) - комплексна амплітуда сигналу i-го ІРІ; R - радіус AC; λ - довжина хвилі сигналу, випромінюваного ІРІ; αi - початкова фаза i-го сигналу; γm - кут між лінією, проведеної через центр АС і її m-й елемент АС, і лінією відліку азимутальних пеленгів; М - кількість елементів (вібраторів) кругової АС; ДО - кількість ІРІ; N - кількість заданих дискрет азимутального пеленга; на виході вирішення вказаної системи рівнянь отримують значення парамея угломестних пеленгів βi через функцію косинуса з умови: ξi=ехр(j(2πR/λ)cosθicosβi). 1 іл.

Спосіб ідентифікації радіосигналів контрольованого об'єкта і визначення місця розташування джерела

Винахід може бути використано в системах радіоконтролю. Спосіб включає попереднє визначення робочої зони, в ній області об'єкта, прийом радіосигналів в пунктах прийому з допомогою пеленгаторних антен і багатоканального приймального пристрою. Для кожного пункту прийому оцінюють розподіл рівня перешкод в робочій зоні, для чого вимірюють енергію прийнятих радіосигналів, перетворюють їх в просторовий спектр, який віднімають із виміряної енергії. Потім визначають середнє геометричне розподілів рівня перешкод, його мінімуми в області об'єкта і поза об'єкта, значення мінімумів порівнюють, за результатами чого ідентифікують радіосигнали і визначають місце розташування джерела як положення мінімуму в області об'єкта. Перетворення в просторовий спектр виконують шляхом компенсації розрахункових, з урахуванням відстаней від пеленгаторних антен до джерел, набігів фаз, наступного підсумовування перетворених радіосигналів, квадратичного детектування сумарного сигналу і ділення на число пеленгаторних антен. Робочу зону визначають у вигляді кола з центром в геометричному центрі об'єкта і квантують їх виходячи із заданої точності визначення местоположЈение достовірності ідентифікації, збільшення точності визначення місця розташування випромінювача. 7 іл.

Спосіб пеленгування з підвищеною роздільною здатністю

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використане в акустиці і радіотехніці для відновлення зображень і визначення з підвищеною роздільною здатністю азимутального і угломестного напрямків на джерела хвиль різної природи: пружних хвиль у різних середовищах, зокрема звукових, хвиль на поверхні рідини і електромагнітних хвиль

Пристрій для визначення напрямку на джерело сигналу

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до пеленгаторам

Спосіб визначення координат джерел радіовипромінювань

Винахід відноситься до галузі радіотехніки,а саме до пасивних систем радіоконтролюі, зокрема, може бути використано в системах визначення місця знаходження в цілях радіоконтролю, навігації, активної і пасивної локації
Up!