RU2467344C1 - Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels - Google Patents

Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels Download PDF

Info

Publication number
RU2467344C1
RU2467344C1 RU2011118085/07A RU2011118085A RU2467344C1 RU 2467344 C1 RU2467344 C1 RU 2467344C1 RU 2011118085/07 A RU2011118085/07 A RU 2011118085/07A RU 2011118085 A RU2011118085 A RU 2011118085A RU 2467344 C1 RU2467344 C1 RU 2467344C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
signal
bearings
amplitude
elements
Prior art date
Application number
RU2011118085/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Антонович Грешилов (RU)
Анатолий Антонович Грешилов
Original Assignee
Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана"
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 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" filed Critical Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана"
Priority to RU2011118085/07A priority Critical patent/RU2467344C1/en
Priority to PCT/RU2011/001043 priority patent/WO2012154079A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467344C1 publication Critical patent/RU2467344C1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/16—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived sequentially from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics or from an antenna system having periodically-varied orientation of directivity characteristic
    • G01S3/22—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived sequentially from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics or from an antenna system having periodically-varied orientation of directivity characteristic derived from different combinations of signals from separate antennas, e.g. comparing sum with difference

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics, radio.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and particularly to radio direction finding. The technical result is significant simplification, minimisation of the number of components and apparatus for portable direction finders when locating single (separate) signals, faster operation and higher accuracy of determining azimuthal and elevation components of bearings and amplitude of signals when receiving radio signals from one radio source using annular antenna systems, having two non-synchronised detection channels. Faster determination of bearings is achieved by reducing the algorithm of determining signal parameters to direct calculation using elementary formulae. The disclosed method involves selecting three components of a circular antenna system in which there is constant phase shift φ, caused by non-synchronisation of the channels, and successive paired sorting of the selected components of the antenna system to restore the complex amplitude vector of signals y1, y2, y3, y4, y5, y6 from outputs of the selected components of the antenna system. Signals y1, y2, y3, y4, y5, y6 are transmitted to a first divider to obtain the ratios (y2/y1), (y4/y3), (y6/y5). The obtained ratios are then transmitted to a second divider to obtain the following ratios: (y2y3)/(y1y4), (y2y5)/(y1y6), (y4y5)/(y3y6). These ratios are transmitted to a computer for logarithmation thereof and obtaining values of trigonometric tangents of three estimates of azimuthal bearings and the average estimate of the tangent of the azimuthal bearing therefrom, and the angle of the azimuthal bearing is then determined through an arctangent function. Like the average estimate of the tangent of the azimuthal bearing, the average estimate of the cosine of the elevation angle is determined using other formulae, and the elevation angle itself is then determined through an arccosine function. The amplitude of the signal from the radio source is then determined from any equation of the restored complex amplitude vector of signals y1, y2, y3, y4, y5, y6. Additionally, to increase accuracy of results, statistical dispersion of the obtained values of the azimuthal and elevation bearings and the amplitude of the signal from the radio source is determined.
EFFECT: method is simple in terms of computational costs, and can therefore be used in direction finding systems where high speed of operation is the most critical requirement for algorithms.
2 cl

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации.The invention relates to radio engineering, in particular to direction finding.

Уровень техникиState of the art

Пеленгация источников радиоизлучения (ИРИ) имеет место в процессе мониторинга радиоэлектронной обстановки. При этом необходимо определять не только азимутальные, но и угломестные пеленги ИРИ, что серьезно увеличивает вычислительную сложность соответствующих способов. Пеленгатор регистрирует излучение путем записи сигналов на элементах антенной системы (АС) - вибраторах. Выполняя различные действия над сигналами с вибраторов, определяют параметры излучения.Direction finding of radio emission sources (IRI) takes place in the process of monitoring the electronic environment. In this case, it is necessary to determine not only azimuthal, but also elevation bearings of the IRI, which seriously increases the computational complexity of the corresponding methods. The direction finder registers radiation by recording signals on the elements of the antenna system (AC) - vibrators. Performing various actions on signals from vibrators, determine the radiation parameters.

Известен авторский способ определения азимутальных и угломестных пеленгов источников радиоизлучения с повышенным быстродействием [1], выбранный в качестве ближайшего аналога (прототипа) предлагаемого способа. Способ-прототип предназначен для нелинейных АС, а для линейных АС проводят разделение на две логические части, выбор опорного элемента в каждой из выделенных частей АС; восстановление (фиксацию, запись) вектора комплексных амплитуд сигналов, полученных с выхода каждого элемента АС, с последующим его разделением, соответствующим логическому разделению АС; использование для определения азимутальных и угломестных пеленгов для каждого ИРИ систем координат, связанных с первой и со второй логическими частями АС, с помощью процедуры поиска максимумов квадрата модуля одномерного углового спектра определение произведений косинусов азимутального и угломестного пеленгов для каждого ИРИ с использованием измеренных набегов фаз на элементах АС относительно выбранного опорного элемента и с учетом того, что в аналитическое выражение комплексной амплитуды сигнала на соответствующем элементе АС азимутальные и угломестные пеленги входят в качестве произведения их косинусов, вычисление этих пеленгов.Known author's method for determining the azimuthal and elevation bearings of radio sources with increased speed [1], selected as the closest analogue (prototype) of the proposed method. The prototype method is designed for non-linear speakers, and for linear speakers, they are divided into two logical parts, the choice of a support element in each of the selected parts of the speakers; restoration (fixing, recording) of the vector of complex amplitudes of signals received from the output of each element of the speaker, with its subsequent separation corresponding to the logical separation of the speaker; use to determine the azimuthal and elevation bearings for each IRI coordinate systems associated with the first and second logical parts of the AS, using the procedure for finding the maxima of the squared module of the one-dimensional angular spectrum, determine the cosine products of the azimuthal and elevation bearings for each IRI using measured phase incursions on the elements AS relative to the selected reference element and taking into account the fact that the analytical expression of the complex amplitude of the signal at the corresponding element of the AS mutalnye and elevation bearings include as their product cosine calculation of these bearings.

Прототип требует как минимум трех синхронизированных каналов регистрации даже при регистрации одного сигнала ИРИ. Синхронизация каналов - достаточно сложная процедура, и она дополнительно усложняется при увеличении числа каналов. Есть пеленгаторы, имеющие только два канала. Число вибраторов в их АС должно быть не меньше трех, при этом происходит попарный опрос вибраторов. Чтобы применить способ прототипа, надо знать точно время переключения вибраторов [2]. В прототипе при несинхронизованных каналах регистрации сигналов конечный результат не будет получен вообще.The prototype requires at least three synchronized registration channels, even when registering one IRI signal. Synchronization of channels is a rather complicated procedure, and it is further complicated by an increase in the number of channels. There are direction finders having only two channels. The number of vibrators in their speakers should be at least three, and pair vibrators are questioned. To apply the prototype method, you need to know exactly the switching time of the vibrators [2]. In the prototype with unsynchronized signal recording channels, the final result will not be obtained at all.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Достигаемый технический результат - существенное упрощение, минимизация количества элементов и аппаратуры для передвижных (переносимых) пеленгаторов при пеленгации одиночных (отдельных) сигналов, повышение быстродействия и точности определения азимутальных и угломестных составляющих пеленгов и амплитуды сигналов при приеме радиосигналов одного ИРИ с использованием кольцевых АС, состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов) и имеющих два несинхронизованных канала регистрации с фазовыми искажениями. Устранение фазового искажения достигается последовательным подключением пар вибраторов. Повышение скорости определения пеленгов достигается за счет сведения алгоритма определения параметров сигнала к прямому расчету по элементарным формулам. Способ является простым с точки зрения вычислительных затрат, поэтому может применяться в пеленгационных системах, в которых наиболее критичным требованием, предъявляемым к алгоритмам, является быстродействие. Предлагаемый способ значительно уменьшает технологическое время на синхронизацию измерительных каналов. В предлагаемом изобретении требуется определить для поступившего на АС сигнала амплитуду (мощность) u, угломестный пеленг β и азимутальный пеленг θ при несинхронизированных каналах. Способ позволяет исключить сдвиг фаз в каналах и снизить вычислительную сложность алгоритма определения пеленгов ИРИ и амплитуды (мощности) сигнала.Achievable technical result - a significant simplification, minimizing the number of elements and equipment for mobile (portable) direction finders during direction finding of single (individual) signals, increasing the speed and accuracy of determining the azimuthal and elevation bearing components and signal amplitudes when receiving radio signals of a single IRI using ring speakers consisting of ring speakers from weakly directed elements (vibrators) and having two unsynchronized recording channels with phase distortions. Elimination of phase distortion is achieved by sequentially connecting pairs of vibrators. An increase in the speed of determining bearings is achieved by reducing the algorithm for determining the signal parameters to direct calculation using elementary formulas. The method is simple from the point of view of computational costs, therefore, it can be used in direction finding systems in which the most critical requirement for algorithms is speed. The proposed method significantly reduces the technological time for synchronization of the measuring channels. In the present invention, it is required to determine the amplitude (power) u, the elevation bearing β and the azimuth bearing θ for non-synchronized channels for the signal received at the speaker. The method allows to eliminate phase shift in the channels and reduce the computational complexity of the algorithm for determining bearings of the IRI and the amplitude (power) of the signal.

Способ определения с повышенным быстродействием азимутального θ и угломестного β пеленгов и амплитуды u сигнала источника радиоизлучения пеленгатором с несихронизованными каналами регистрации сигналов включает выбор трех элементов круговой АС, в которых присутствует константный фазовый сдвиг φ, вызванный несинхронизованностью каналов, и последовательный попарный перебор выбранных элементов АС для восстановления вектора комплексных амплитуд сигналов y1, y2, y3, y4, y5, y6 с выходов выбранных элементов АС. Этим сигналам после попарной регистрации соответствует система из 6 уравнений:The method for determining with increased speed the azimuthal θ and elevation β bearings and the amplitude u of the signal of the radio emission source by a direction finder with non-synchronized signal recording channels includes selecting three circular speaker elements in which there is a constant phase shift φ caused by channel non-synchronization, and sequential pairwise enumeration of the selected speaker elements for reconstructing the vector of complex amplitudes of the signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 from the outputs of the selected AC elements. After pairwise registration, these signals correspond to a system of 6 equations:

Figure 00000001
Figure 00000001

где u - амплитуда сигнала,where u is the signal amplitude

j - мнимая единица

Figure 00000002
;j - imaginary unit
Figure 00000002
;

φ - константный фазовый сдвиг от несинхронизованности двух каналов;φ is the constant phase shift from the non-synchronization of two channels;

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

θ - азимутальный пеленг;θ - azimuth bearing;

β - угломестный пеленг;β - elevation bearing;

γ1 - геометрический угол между 1-м и 2-м элементами АС, при этом положение 1-го элемента выбрано за начало отсчета углов γ1 и γ2;γ 1 is the geometric angle between the 1st and 2nd elements of the AS, while the position of the 1st element is selected as the reference point of the angles γ 1 and γ 2 ;

γ2 - геометрический угол между 1-м и 3-м элементами АС;γ 2 is the geometric angle between the 1st and 3rd elements of the speaker;

T1 - время начала записи сигналов со второй пары, полученной в процессе перебора трех элементов АС;T 1 is the start time of recording signals from the second pair obtained in the process of enumerating three elements of the speaker;

T2 - время начала записи сигналов с третьей пары, полученной в процессе перебора трех элементов АС;T 2 - start time of recording signals from the third pair obtained in the process of enumerating three elements of the speaker;

f0 - частота сигнала, излучаемого пеленгуемым ИРИ;f 0 is the frequency of the signal emitted by the direction-finding IRI;

λ - длина волны сигнала ИРИ;λ is the wavelength of the IRI signal;

R - радиус круговой АС.R is the radius of the circular speaker.

Сигналы y1, y2, y3, y4, y5, y6 подают на первый делитель для получения отношений:Signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 are fed to the first divider to obtain the relations:

(y2/y1), (y4/y3), (y6/y5).(y 2 / y 1 ), (y 4 / y 3 ), (y 6 / y 5 ).

Далее полученные отношения подают на второй делитель для получения следующих отношений: (y2y3)/(y1y4), (y2y5)/(y1y6), (y4y5)/(y3y6).Further, the obtained relations are fed to the second divider to obtain the following relations: (y 2 y 3 ) / (y 1 y 4 ), (y 2 y 5 ) / (y 1 y 6 ), (y 4 y 5 ) / (y 3 y 6 ).

Эти полученные отношения подают в вычислитель для их логарифмирования и получения значений тригонометрических тангенсов трех оценок азимутальных пеленгов:These obtained relations are fed to the calculator for their logarithm and to obtain the values of trigonometric tangents of three estimates of azimuth bearings:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Where
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011

Среднюю оценку тангенса азимутального пеленга определяют по формуле:The average estimate of the azimuth bearing tangent is determined by the formula:

Figure 00000012
Figure 00000012

а затем через функцию арктангенса определяют угол азимутального пеленга.and then, through the arc tangent function, the azimuth bearing angle is determined.

Далее находят значения косинусов трех оценок угла места из трех уравнений следующей системы:Next, find the values of the cosines of the three elevation angle estimates from the three equations of the following system:

Figure 00000013
Figure 00000013

И аналогично средней оценке тангенса азимутального пеленга определяют среднюю оценку косинуса угла места, а затем через функцию арккосинуса сам угол места.And similarly to the average estimate of the azimuth bearing tangent, the average estimate of the cosine of the elevation angle is determined, and then the elevation angle itself is determined through the arc cosine function.

После этого по любому уравнению восстановленного вектора комплексных амплитуд сигналов y1, y2, y3, y4, y5, y6 определяют амплитуду u сигнала ИРИ.After that, using any equation of the reconstructed vector of complex amplitudes of the signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 , the amplitude u of the IRI signal is determined.

Дополнительно для повышения достоверности результатов определяют статистические дисперсии полученных значений азимутального и угломестного пеленгов и амплитуды сигнала ИРИ по общей формуле из [3]:Additionally, to increase the reliability of the results, statistical variances of the obtained values of azimuthal and elevation bearings and the amplitude of the IRI signal are determined by the general formula from [3]:

Figure 00000014
,
Figure 00000014
,

где f(x) - функция, определяющая значение искомого параметра;where f (x) is the function that determines the value of the desired parameter;

xi - i-я переменная, входящая в f(xi), i=1, 2, …, k, k - число переменных;x i is the ith variable in f (x i ), i = 1, 2, ..., k, k is the number of variables;

с использованием аналитических выражений частных производных

Figure 00000015
и заранее известных величин дисперсий D(xi) переменных xi.using analytic expressions of partial derivatives
Figure 00000015
and the previously known variances D (x i ) of the variables x i .

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Пеленгатор имеет два несинхронизованных канала регистрации сигналов. В одном из каналов присутствует константный «паразитный» фазовый сдвиг φ сигнала канала относительно сигнала другого канала. Проводят пеленгацию единственного ИРИ посредством трехэлементной круговой АС, в которой элементы опрашивают попарно.The direction finder has two unsynchronized signal recording channels. In one of the channels there is a constant "spurious" phase shift φ of the channel signal relative to the signal of the other channel. The direction finding of the only IRI is carried out by means of a three-element circular speaker, in which the elements are interrogated in pairs.

Записывают нелинейную систему уравнений, правая часть которой является комплексной огибающей выходных сигналов элементов круговой АС:A nonlinear system of equations is written, the right side of which is the complex envelope of the output signals of the elements of a circular speaker:

Figure 00000016
;
Figure 00000016
;

где m=1, 2, 3;where m = 1, 2, 3;

γm - угол между m-м элементом (вибратором) и направлением первого элемента, выбранного за начало отсчета геометрических углов круговой АС;γ m is the angle between the m-th element (vibrator) and the direction of the first element selected for the reference point of the geometric angles of the circular speaker;

φ0 - начальная фаза сигналов;φ 0 is the initial phase of the signals;

t - аргумент времени.t is the time argument.

Записывая (регистрируя) комплексную огибающую с выходов каждой пары элементов (вибраторов), получают систему уравненийBy recording (recording) the complex envelope from the outputs of each pair of elements (vibrators), we obtain a system of equations

Figure 00000017
Figure 00000017

Поделив друг на друга соответствующие уравнения системы (1), получают:Dividing into each other the corresponding equations of system (1), we obtain:

Figure 00000018
Figure 00000018

Благодаря этому делению исключают амплитуду u.Due to this division, the amplitude u is excluded.

Из системы (2) путем последующего деления уравнений друг на друга получают:From system (2), by subsequent division of the equations into each other, one obtains:

Figure 00000019
Figure 00000019

Благодаря этому делению происходит избавление от «паразитного» константного сдвига фаз φ в каналах АС от их несинхронизованности. Таким образом, паразитный константный сдвиг фаз от несинхронизованности каналов пеленгатора устраняют последовательным подключением пар элементов (вибраторов) АС. Устранение фазового искажения также облегчает настройку пеленгаторов АС.Due to this division, there is a deliverance from the “parasitic” constant phase shift φ in the AS channels from their non-synchronization. Thus, the parasitic constant phase shift from the non-synchronization of the direction finder channels is eliminated by the serial connection of pairs of elements (vibrators) of the speaker. Eliminating phase distortion also facilitates the setup of direction finders.

Прологарифмировав (3) и подставив вместо х, q и z соответствующие выраженияPrologarithm (3) and substituting the corresponding expressions instead of x, q and z

Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022

получают:receive:

Figure 00000023
Figure 00000023

Примечание: Здесь учтено, что по определению комплексного числа: lnξ=ln|ξ|+jargξ; ξ=u+jv. Тогда argξ=tg(v/u), a arg(y2y3/(y1y4))=ln(y2y3/(y1y4)), где y2y3/(y1y4) - измеренная комплексная величина ξ. Аналогично и для других выражений в системе (4).Note: Here it is taken into account that by the definition of a complex number: lnξ = ln | ξ | + jargξ; ξ = u + jv. Then argξ = tg (v / u), a arg (y 2 y 3 / (y 1 y 4 )) = ln (y 2 y 3 / (y 1 y 4 )), where y 2 y 3 / (y 1 y 4 ) is the measured complex quantity ξ. Similarly for other expressions in system (4).

Поделив в системе (4) первое уравнение на второе и выполнив тригонометрические преобразования, получают формулу тангенса первой оценки угла азимутального пеленга:Dividing the first equation into the second equation in system (4) and performing trigonometric transformations, we obtain the tangent formula of the first estimate of the azimuth bearing angle:

Figure 00000024
Figure 00000024

Аналогично, из первого и третьего, а также второго и третьего уравнений системыSimilarly, from the first and third, as well as the second and third equations of the system

(4) получают следующие формулы тангенсов оценок угла азимутального пеленга:(4) the following formulas for the azimuth bearing angle estimation tangents are obtained:

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

где

Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
Where
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029

Среднюю оценку тангенса азимутального пеленга определяют по формуле:The average estimate of the azimuth bearing tangent is determined by the formula:

Figure 00000030
Figure 00000030

Далее через функцию арктангенса определяют сам азимутальный угол θ. Зная угол θ, легко найти косинус угла места β из любого уравнения системы (4), или аналогично средней оценке тангенса азимутального пеленга определяют среднюю оценку косинуса угла места, а затем через функцию арккосинуса сам угол места.Then, the azimuthal angle θ itself is determined through the arc tangent function. Knowing the angle θ, it is easy to find the cosine of the elevation angle β from any equation of system (4), or, similarly to the average estimate of the azimuth bearing tangent, determine the average estimate of the cosine of the elevation angle, and then the elevation angle itself is determined through the arccosine function.

После этого по любому уравнению системы (1) восстановленного вектора комплексных амплитуд сигналов y1, y2, y3, y4, y5, y6 определяют амплитуду u сигнала ИРИ.After that, by any equation of system (1) of the reconstructed vector of complex amplitudes of signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 , the amplitude u of the IRI signal is determined.

Таким образом, в предлагаемом способе зарегистрированные сигналы, каждый из которых представлен в виде ряда комплексных чисел, поступают на первый делитель, где их делят друг на друга. С первого делителя снимают сигналы (тоже комплексные числа) и подают на второй делитель, затем комплексные числа со второго делителя поступают на вычислитель для определения искомых результатов. Данную процедуру выполняют для всех записей сигналов и результаты усредняют.Thus, in the proposed method, the registered signals, each of which is represented as a series of complex numbers, are fed to the first divider, where they are divided into each other. The signals (also complex numbers) are taken from the first divider and fed to the second divider, then the complex numbers from the second divider are sent to the calculator to determine the desired results. This procedure is performed for all signal records and the results are averaged.

Пример имитационного моделирования способа в пакете MatlabAn example of simulation of a method in the Matlab package

ИРИ излучает реальный гармонический сигнал на частоте 100 МГц и имеет для проверки результатов осуществления способа заранее заданные азимутальный пеленг θ=50° и угломестный пеленг β=20°. Соотношение сигнал/шум сделано равным 20 дБ, при этом u=8 мВ.IRI emits a real harmonic signal at a frequency of 100 MHz and has, for checking the results of the method, a predetermined azimuth bearing θ = 50 ° and an angular bearing β = 20 °. The signal-to-noise ratio is made equal to 20 dB, with u = 8 mV.

Пеленгацию осуществляют посредством круговой двухканальной нелинейной АС, состоящей из 3-х элементов (вибраторов). Для упрощения вычислений радиус R круговой АС выбран равным половине длины волны λ/2. Задержка переключения коммутатора попарного опроса элементов (задержка между началом записи данных с разных пар элементов АС) выбрана 10 мс, поэтому T1=10 мс; Т2=20 мс. Кроме того, имеет место постоянный сдвиг фаз от несинхронизованности каналов

Figure 00000031
.Direction finding is carried out by means of a circular two-channel nonlinear speaker system consisting of 3 elements (vibrators). To simplify the calculations, the radius R of the circular speaker is chosen equal to half the wavelength λ / 2. The switching delay of the switch for pairwise polling of elements (the delay between the start of data recording from different pairs of AC elements) was selected 10 ms, therefore, T 1 = 10 ms; T 2 = 20 ms. In addition, there is a constant phase shift from the non-synchronization of channels
Figure 00000031
.

Вычисления проводили путем прямого расчета по вышеуказанным формулам. Время выполнения обработки сигналов в пакете Matlab на обычном ПК с 2-ядерным процессором, процессорной частотой 2 ГГц и операционной системой Windows - менее 0,001 сек.The calculations were carried out by direct calculation according to the above formulas. The processing time of signals in the Matlab package on a regular PC with a 2-core processor, a processor frequency of 2 GHz and the Windows operating system is less than 0.001 seconds.

В результате расчета получили: θ=49,98°; β=21,54°; u=8,04 мВ, средние квадратические значения отклонений полученных значений (путем извлечения квадратного корня из дисперсий): σ(θ)=0,6°; σ(β)=0,7°; σ(u)=0,09 мВ.As a result of the calculation, we obtained: θ = 49.98 °; β = 21.54 °; u = 8.04 mV, the root-mean-square deviations of the obtained values (by extracting the square root of the dispersions): σ (θ) = 0.6 °; σ (β) = 0.7 °; σ (u) = 0.09 mV.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2380720 «Способ определения азимутальных и угломестных пеленгов источников радиоизлучения с повышенным быстродействием», Грешилов А.А., Плохута П.А., МПК G01S 5/04.1. RF patent No. 2380720 "Method for the determination of azimuthal and elevation bearings of high-speed radio emission sources", Greshilov AA, Plohuta PA, IPC G01S 5/04.

2. Кинкулькин И.Е., Рубцов В.Д., Фабрик М.А. Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. радио, 1979.2. Kinkulkin I.E., Rubtsov V.D., Fabrik M.A. Phase method for determining coordinates. - M .: Owls. radio, 1979.

3. Грешилов А.А. Математические методы принятия решений. Допущено Учебно-методическим объединением по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по машиностроительным специальностям. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 584 с.3. Greshilov A.A. Mathematical decision making methods. Approved by the Educational and Methodological Association for University Polytechnic Education as a teaching aid for students of higher educational institutions studying in engineering specialties. M .: Publishing. MSTU named after N.E.Bauman, 2006 .-- 584 p.

Claims (2)

1. Способ определения азимутального θ и угломестного β пеленгов и амплитуды u сигнала источника радиоизлучения (ИРИ) пеленгатором с несихронизованными каналами регистрации сигналов, включающий выбор трех элементов круговой антенной системы (АС), в которых присутствует константный фазовый сдвиг φ, вызванный несинхронизованностью каналов, и последовательный попарный перебор выбранных элементов АС для восстановления вектора комплексных амплитуд сигналов y1, y2, y3, y4, y5, y6 с выходов выбранных элементов АС, этим сигналам после попарной регистрации соответствует система из 6 уравнений:
Figure 00000032

где j - мнимая единица
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000036

γ1 - геометрический угол между 1-м и 2-м элементами АС, при этом положение 1-го элемента выбрано за начало отсчета углов γ1 и γ2;
γ2 - геометрический угол между 1-м и 3-м элементами АС;
T1 - время начала записи сигналов со второй пары, полученной в процессе перебора трех элементов АС;
Т2 - время начала записи сигналов с третьей пары, полученной в процессе перебора трех элементов АС;
f0 - частота сигнала, излучаемого пеленгуемым ИРИ;
λ - длина волны сигнала ИРИ;
R - радиус круговой АС;
сигналы y1, y2, y3, y4, y5, y6 подают на первый делитель для получения отношений:
(y2/y1), (y4/y3), (y6/y5),
далее полученные отношения подают на второй делитель для получения отношений:
(y2y3)/(y1y4), (y2y5)/(y1y6), (y4y5)/(y3y6);
затем полученные отношения с выходов второго делителя подают в вычислитель для их логарифмирования и получения значений тригонометрических тангенсов трех оценок азимутальных пеленгов:
Figure 00000037

Figure 00000038

Figure 00000039

где
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042

среднюю оценку тангенса азимутального пеленга определяют по формуле:
Figure 00000043
,
а затем через функцию арктангенса определяют угол азимутального пеленга;
далее находят значения косинусов трех оценок угла места из трех уравнений системы:
Figure 00000044

и аналогично средней оценке тангенса азимутального пеленга определяют среднюю оценку косинуса угла места, а затем через функцию арккосинуса сам угол места; после этого по любому уравнению восстановленного вектора комплексных амплитуд сигналов y1, y2, y3, y4, y5, y6 определяют амплитуду сигнала источника радиоизлучения.1. A method for determining azimuthal θ and elevation β bearings and amplitude u of a signal from a radio emission source (IRI) by a direction finder with non-synchronized signal recording channels, comprising selecting three elements of a circular antenna system (AS) in which there is a constant phase shift φ caused by channel non-synchronization, and sequential pairwise enumeration of selected AC elements to restore the vector of complex amplitudes of signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 from the outputs of the selected AC elements, to these signals after pairwise histration corresponds to a system of 6 equations:
Figure 00000032

where j is the imaginary unit
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000036

γ 1 is the geometric angle between the 1st and 2nd elements of the AS, while the position of the 1st element is selected as the reference point of the angles γ 1 and γ 2 ;
γ 2 is the geometric angle between the 1st and 3rd elements of the speaker;
T 1 is the start time of recording signals from the second pair obtained in the process of enumerating three elements of the speaker;
T 2 - the start time of recording signals from the third pair, obtained in the process of enumerating three elements of the speaker;
f 0 is the frequency of the signal emitted by the direction-finding IRI;
λ is the wavelength of the IRI signal;
R is the radius of the circular speaker;
signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 are fed to the first divider to obtain the relations:
(y 2 / y 1 ), (y 4 / y 3 ), (y 6 / y 5 ),
Further, the resulting relationship is served on the second divider to obtain the relationship:
(y 2 y 3 ) / (y 1 y 4 ), (y 2 y 5 ) / (y 1 y 6 ), (y 4 y 5 ) / (y 3 y 6 );
then, the obtained relations from the outputs of the second divider are fed to the calculator for their logarithm and to obtain the values of trigonometric tangents of three estimates of azimuth bearings:
Figure 00000037

Figure 00000038

Figure 00000039

Where
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042

the average estimate of the azimuth bearing tangent is determined by the formula:
Figure 00000043
,
and then, through the function of the arc tangent, the angle of the azimuth bearing is determined;
then find the cosines of three elevation estimates of the three equations of the system:
Figure 00000044

and similarly to the average estimate of the azimuth bearing tangent, determine the average estimate of the cosine of the elevation angle, and then through the function of the arccosine the elevation angle itself; after that, by any equation of the reconstructed vector of complex amplitudes of the signals y 1 , y 2 , y 3 , y 4 , y 5 , y 6 , the signal amplitude of the radio source is determined. 2. Способ по п.1, включающий дополнительное вычисление дисперсий значений азимутального и угломестного пеленгов и амплитуды сигнала источника радиоизлучения по общей формуле:
Figure 00000014
,
где f(x) - функция, определяющая значение искомого параметра;
xi - i-я переменная, входящая в f(xi), i=1, 2, …, k, k - число переменных;
с использованием аналитических выражений частных производных
Figure 00000045
и заранее известных величин дисперсий D(xi) переменных xi. 2. The method according to claim 1, including the additional calculation of the variances of the azimuthal and elevation bearings and the amplitude of the signal of the radio emission source according to the general formula:
Figure 00000014
,
where f (x) is the function that determines the value of the desired parameter;
x i is the ith variable in f (x i ), i = 1, 2, ..., k, k is the number of variables;
using analytic expressions of partial derivatives
Figure 00000045
and the previously known variances D (x i ) of the variables x i .
RU2011118085/07A 2011-05-06 2011-05-06 Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels RU2467344C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118085/07A RU2467344C1 (en) 2011-05-06 2011-05-06 Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels
PCT/RU2011/001043 WO2012154079A1 (en) 2011-05-06 2011-12-29 Method for determining the bearings and amplitude of a signal from a source of radio waves using a direction finder with unsynchronized channels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118085/07A RU2467344C1 (en) 2011-05-06 2011-05-06 Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2467344C1 true RU2467344C1 (en) 2012-11-20

Family

ID=47139397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011118085/07A RU2467344C1 (en) 2011-05-06 2011-05-06 Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2467344C1 (en)
WO (1) WO2012154079A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317120A (en) * 1979-09-24 1982-02-23 The United States Of America As Represented By The Field Operations Bureau Of The Federal Communications Commission Sector scan ADF system
US4443801A (en) * 1981-06-15 1984-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Direction finding and frequency identification method and apparatus
US4641143A (en) * 1983-09-28 1987-02-03 Sanders Associates, Inc. Two-dimensional acquisition system using circular array
RU2251707C2 (en) * 2003-03-25 2005-05-10 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) Mode of taking bearings of a radio signal's source
RU2263926C2 (en) * 2003-02-06 2005-11-10 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) Method of direction finding of radiosignal source
RU2307372C1 (en) * 2006-04-26 2007-09-27 Закрытое акционерное общество "ИРКОС" Method for location of radio transmitter of mobile radio monitoring station
RU2334244C1 (en) * 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 Method of radio radiation source location detection
RU2380720C2 (en) * 2008-02-21 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана") Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2140238A (en) * 1983-05-11 1984-11-21 Racal Communications Equip Direction finding
RU2144200C1 (en) * 1999-06-17 2000-01-10 Ашихмин Александр Владимирович Process of direction finding of radio signals and multichannel direction finder
SG113389A1 (en) * 2001-06-05 2005-08-29 Dso Nat Lab High resolution multiple source direction finding with a single channel receiver
RU2201599C1 (en) * 2002-06-27 2003-03-27 Рембовский Анатолий Маркович Method of direction finding of radio signals and direction finder for its realization

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317120A (en) * 1979-09-24 1982-02-23 The United States Of America As Represented By The Field Operations Bureau Of The Federal Communications Commission Sector scan ADF system
US4443801A (en) * 1981-06-15 1984-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Direction finding and frequency identification method and apparatus
US4641143A (en) * 1983-09-28 1987-02-03 Sanders Associates, Inc. Two-dimensional acquisition system using circular array
RU2263926C2 (en) * 2003-02-06 2005-11-10 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) Method of direction finding of radiosignal source
RU2251707C2 (en) * 2003-03-25 2005-05-10 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) Mode of taking bearings of a radio signal's source
RU2307372C1 (en) * 2006-04-26 2007-09-27 Закрытое акционерное общество "ИРКОС" Method for location of radio transmitter of mobile radio monitoring station
RU2334244C1 (en) * 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 Method of radio radiation source location detection
RU2380720C2 (en) * 2008-02-21 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана") Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012154079A1 (en) 2012-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. Target localization and clock refinement in distributed MIMO radar systems with time synchronization errors
EP4030191A3 (en) Radar apparatus, system, and method of generating angle of arrival (aoa) information
Hamschin et al. Interception of multiple low-power linear frequency modulated continuous wave signals
Martín et al. Aircraft tracking by means of the Acoustical Doppler Effect
Gigie et al. Novel approach for vibration detection using indented radar
Hamdollahzadeh et al. Moving target localization in bistatic forward scatter radars: Performance study and efficient estimators
RU2380719C2 (en) Method for location finding of radiation sources at one frequency
Sun et al. Array geometry calibration for underwater compact arrays
US20230184936A1 (en) Direction Finding Technique in Radar Array Signal Processing
CN111103585B (en) Synthetic aperture broadband signal source reconnaissance imaging method based on double-channel combined processing
CN112114296A (en) Parameter estimation method and system for unmanned aerial vehicle cooperative TDOA/FDOA composite positioning
RU2467344C1 (en) Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels
RU2467345C1 (en) Method for high-speed determination of elevation bearing and amplitude of signal from radio source
CN114966656A (en) Positioning method and device based on millimeter wave equipment
RU2380720C2 (en) Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency
Ryu et al. Phase difference compensation method for range estimation in an MFCW–CW radar
JP2013024775A (en) Radar device
Carman et al. A Digital Beamforming Approach for Indoor Passive Sensing
Bao et al. Improving the accuracy of beamforming method for moving acoustic source localization in far-field
RU2539649C2 (en) Method for high-speed determination of azimuth and elevation bearings of radio-frequency source and initial phase of signal thereof
US10082563B2 (en) Synthesized profile
CN116203501B (en) Passive positioning method and equipment for mapping radiation source based on frequency domain mutual blurring function interpolation
Zhang et al. Multiple ultrasonic partial discharge DOA estimation performance of KPCA Pseudo-Whitening mnc-FastICA
Siebert et al. Human motion detection and classification using ambient WiFi signals
RU2521608C1 (en) Method for invisible detection of mobile objects

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150507