RU2410707C2 - Method of polarisation-independent detection and localisation of wideband radio signals - Google Patents
Method of polarisation-independent detection and localisation of wideband radio signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410707C2 RU2410707C2 RU2009109668/09A RU2009109668A RU2410707C2 RU 2410707 C2 RU2410707 C2 RU 2410707C2 RU 2009109668/09 A RU2009109668/09 A RU 2009109668/09A RU 2009109668 A RU2009109668 A RU 2009109668A RU 2410707 C2 RU2410707 C2 RU 2410707C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- signal
- afr
- frequency
- complex
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнике для обнаружения и частотно-пространственной локализации источников радиоизлучений в условиях априорной неопределенности.The invention relates to measuring equipment and can be used in radio engineering for the detection and frequency-spatial localization of radio emission sources under conditions of a priori uncertainty.
Достижение теоретически предельной эффективности обнаружения и локализации сигналов источников радиоизлучений ограничивается существенной априорной неопределенностью относительно параметров контролируемых радиосигналов и несовершенством способов их обработки.Achieving the theoretically maximum efficiency of detection and localization of signals from radio emission sources is limited by significant a priori uncertainty regarding the parameters of controlled radio signals and the imperfection of their processing methods.
Применение способов поляризационно-независимого обнаружения и локализации сигналов является одним из основных путей повышения эффективности широкого класса измерительных систем в условиях априорной неопределенности.The use of methods of polarization-independent detection and localization of signals is one of the main ways to increase the efficiency of a wide class of measurement systems under conditions of a priori uncertainty.
Известен способ поляризационно-независимого обнаружения и локализации широкополосных сигналов [1], заключающийся в том, что:A known method of polarization-independent detection and localization of broadband signals [1], which consists in the fact that:
принимают радиосигналы неизвестной поляризации антенной решеткой, состоящей из магнитных антенн с совмещенными фазовыми центрами,receive radio signals of unknown polarization by an antenna array consisting of magnetic antennas with combined phase centers,
формируют ансамбль радиосигналов, зависящий от времени и номера антенны,form an ensemble of radio signals depending on the time and antenna number,
синхронно преобразуют ансамбль принятых радиосигналов в цифровые сигналы,synchronously transform the ensemble of received radio signals into digital signals,
преобразуют цифровые сигналы пар противоположных антенн в комплексные квадратурные составляющие дипольного и квадрупольного выходных сигналов,convert digital signals of pairs of opposite antennas into complex quadrature components of the dipole and quadrupole output signals,
получают информацию о направлении прихода радиосигналов по разности фаз сигналов квадратурных составляющих дипольного и квадрупольного выходных сигналов.receive information about the direction of arrival of the radio signals according to the phase difference of the signals of the quadrature components of the dipole and quadrupole output signals.
Данный способ обеспечивает повышенную устойчивость пространственной локализации сигналов к поляризационным ошибкам. Однако этот способ в условиях, близких к максимальной априорной неопределенности, то есть когда априорно неизвестны параметры поляризации, направление прихода и положение спектра локализуемого сигнала в анализируемой частотно-временной области, теряет свою эффективность.This method provides increased stability of the spatial localization of signals to polarization errors. However, this method under conditions close to maximum a priori uncertainty, that is, when the polarization parameters are a priori unknown, the direction of arrival and the position of the spectrum of the localized signal in the analyzed time-frequency domain loses its effectiveness.
Более эффективным является способ поляризационно-независимого обнаружения и локализации широкополосных сигналов [2], свободный от этого недостатка и выбранный в качестве прототипа. Согласно этому способу:More effective is the method of polarization-independent detection and localization of broadband signals [2], free from this drawback and selected as a prototype. According to this method:
принимают радиосигналы N вертикально поляризованными антеннами в заданной полосе частот,receive radio signals N vertically polarized antennas in a given frequency band,
синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов в цифровые сигналы,synchronously transform the ensemble of received signals into digital signals,
из цифровых сигналов на каждой частоте полосы приема формируют сигнал вертикально поляризованной компоненты комплексного амплитудно-фазового распределения (АФР),of digital signals on each the frequency of the receiving band generates a signal of vertically polarized components complex amplitude-phase distribution (AFR),
формируют квадраты модулей коэффициентов взаимной корреляции вертикально поляризованной компоненты комплексного АФР на частоте с вертикально поляризованной компонентой комплексного АФР на всех остальных частотах полосы приема,form the squares of the modules of the mutual correlation coefficients of the vertically polarized components of complex AFR on frequency with vertically polarized complex AFR component at all other frequencies reception bands
сравнивают квадраты модулей коэффициентов взаимной корреляции с порогом,comparing the squares of the modules of the cross-correlation coefficients with a threshold
радиосигналы с частотами, на которых превышен порог, объединяют в сигнал, которыйradio signals with frequencies at which the threshold is exceeded are combined into a signal that
идентифицируют как i-й обнаруженный радиосигнал, принадлежащий одному передатчику,identify as the i-th detected radio signal belonging to one transmitter,
фиксируют полосу частот локализации i-го радиосигнала,fix the frequency band localization of the i-th radio signal,
усредняя сигналы вертикально поляризованных компонент комплексного АФР в найденной полосе частот локализации, формируют сигнал вертикально поляризованной компоненты комплексного АФР(i) i-го радиосигнала,averaging the signals of vertically polarized components of complex AFR in the found localization frequency band, the signal of the vertically polarized component of the complex AFR (i) of the i-th radio signal is formed,
по полученному АФР(i) формируют двумерный комплексный угловой спектр, по которому определяют азимут и угол места передатчика i-го обнаруженного радиосигнала.the obtained AFR (i) form a two-dimensional complex angular spectrum, which determine the azimuth and elevation of the transmitter of the i-th detected radio signal.
Способ-прототип эффективно решает задачу обнаружения и частотно-пространственной локализации широкополосных сигналов известной поляризации. Однако по сигналам неизвестной поляризации, то есть в тех случаях, когда поляризационные характеристики антенн приемной решетки не согласованы с поляризацией падающих волн или антенны решетки расположены вблизи отражателей, которые могут изменить поляризацию, данный способ теряет свою эффективность.The prototype method effectively solves the problem of detection and frequency-spatial localization of broadband signals of known polarization. However, according to signals of unknown polarization, that is, in those cases where the polarization characteristics of the receiving array antennas are not consistent with the polarization of the incident waves or the array antennas are located near reflectors that can change the polarization, this method loses its effectiveness.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обнаружения и частотно-пространственной локализации широкополосных сигналов источников радиоизлучений в условиях априорной неопределенности относительно вида поляризации, углов прихода, ширины спектра и положения спектра на оси частот принимаемых сигналов.The technical result of the invention is to increase the detection efficiency and the spatial frequency localization of broadband signals of radio sources under conditions of a priori uncertainty regarding the type of polarization, arrival angles, spectral width and spectrum position on the frequency axis of the received signals.
Повышение эффективности обнаружения и локализации сигналов достигается за счет дополнительной информации, извлекаемой путем:Improving the efficiency of detection and localization of signals is achieved due to additional information extracted by:
- использования поляризационных параметров сигналов в качестве дополнительного признака идентификации составляющих поля локализуемых сигналов;- the use of polarization parameters of the signals as an additional sign of identification of the components of the field of localized signals;
- применения операций формирования двухкомпонентного комплексного АФР, включающего вертикально и горизонтально поляризованные компоненты поля принимаемых сигналов, вместо формирования однокомпонентного вертикально поляризованного АФР;- the application of the operations of forming a two-component complex AFR, including vertically and horizontally polarized field components of the received signals, instead of forming a one-component vertically polarized AFR;
- применения операций оценки поляризационно-угловой близости идентифицируемых составляющих поля локализуемых сигналов вместо операций оценки их угловой близости.- application of operations for assessing the polarization-angular proximity of identifiable field components of localized signals instead of operations for evaluating their angular proximity.
Технический результат достигается тем, что в способе поляризационно-независимого обнаружения и локализации широкополосных сигналов, заключающемся в том, что принимают радиосигналы N вертикально поляризованными антеннами в заданной полосе частот, синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов в цифровые сигналы, из цифровых сигналов на каждой частоте полосы приема формируют сигнал вертикально поляризованной компоненты комплексного амплитудно-фазового распределения (АФР), согласно изобретению дополнительно принимают радиосигналы N горизонтально поляризованными антеннами, синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов в цифровые сигналы, из которых на каждой частоте полосы приема формируют сигнал горизонтально поляризованной компоненты комплексного АФР, объединяют сигналы вертикально поляризованной и горизонтально поляризованной компонент в сигнал двухкомпонентного комплексного АФР по сигналам двухкомпонентного комплексного АФР выполняют обнаружение и частотно-пространственную локализацию радиосигналов.The technical result is achieved by the fact that in the method of polarization-independent detection and localization of broadband signals, which consists in receiving radio signals N by vertically polarized antennas in a given frequency band, synchronously convert the ensemble of received signals into digital signals from digital signals on each the frequency of the receiving band generates a signal of vertically polarized components complex amplitude-phase distribution (AFR), according to the invention, additionally receive radio signals N horizontally polarized antennas, synchronously convert the ensemble of received signals into digital signals, of which each the frequency of the receiving band generates a signal of horizontally polarized components integrated AFR, combine vertically polarized signals and horizontally polarized component into the signal of a two-component complex AFR by signals of a two-component complex AFR perform detection and frequency-spatial localization of radio signals.
Возможны частные случаи осуществления способа:Particular cases of the method are possible:
1. Обнаружение и частотную локализацию радиосигналов осуществляют путем формирования квадратов модулей комплексных коэффициентов взаимной корреляции сигнала двухкомпонентного комплексного АФР на частоте с сигналом двухкомпонентного АФР на всех остальных частотах полосы приема, сравнивают квадраты модулей коэффициентов взаимной корреляции с порогом, радиосигналы с частотами, на которых превышен порог, объединяют в сигнал, который идентифицируют как i-й обнаруженный радиосигнал, принадлежащий одному передатчику, и фиксируют полосу частот его локализации.1. The detection and frequency localization of radio signals is carried out by forming the squares of the modules of the complex coefficients of cross-correlation of the signal of a two-component complex AFR on frequency with two-way AFR signal at all other frequencies reception bands, compare the squares of the modules of the cross-correlation coefficients with a threshold, radio signals with frequencies at which the threshold is exceeded are combined into a signal that is identified as the i-th detected radio signal belonging to one transmitter and the frequency band of its localization is fixed.
Это повышает эффективность обнаружения и частотной локализации широкополосных сигналов в условиях априорной неопределенности относительно вида поляризации и углов прихода принимаемых сигналов.This increases the efficiency of detection and frequency localization of broadband signals under conditions of a priori uncertainty regarding the type of polarization and angles of arrival of the received signals.
2. Пространственную локализацию радиосигналов осуществляют путем формирования сигнала двухкомпонентного комплексного АФР(i) i-го обнаруженного радиосигнала, преобразования сигнала двухкомпонентного АФР(i) в двумерный комплексный угловой спектр и определения по угловому спектру азимута и угла места передатчика i-го обнаруженного радиосигнала.2. The spatial localization of radio signals is carried out by generating a signal of a two-component complex AFR (i) of the i-th detected radio signal, converting the signal of two-component AFR (i) into a two-dimensional complex angular spectrum and determining the azimuth and elevation of the transmitter of the i-th detected radio signal from the angular spectrum.
Это повышает эффективность пространственной локализации сигналов неизвестной поляризации.This increases the efficiency of spatial localization of signals of unknown polarization.
3. Формирование сигнала двухкомпонентного комплексного АФР(i) i-го обнаруженного радиосигнала осуществляют путем усреднения сигналов двухкомпонентных комплексных АФР в полосе частот его локализации.3. The formation of the signal of a two-component complex AFR (i) of the i-th detected radio signal is carried out by averaging the signals of two-component complex AFR in the frequency band of its localization.
Это приближает чувствительность пространственной локализации сигналов с неизвестной шириной спектра и положением спектра на оси частот к потенциально достижимой.This brings the sensitivity of spatial localization of signals with an unknown spectrum width and spectrum position on the frequency axis to potentially achievable.
Предложенный способ, в отличие от способа-прототипа, более полно использует информацию, содержащуюся в принимаемых сигналах, что повышает эффективность обнаружения и локализации априорно неизвестных широкополосных сигналов.The proposed method, in contrast to the prototype method, more fully uses the information contained in the received signals, which increases the efficiency of detection and localization of a priori unknown broadband signals.
Таким образом, за счет использования в качестве признаков идентификации составляющих поля локализуемых сигналов пространственных и поляризационных параметров сигналов в отличие от способа-прототипа, использующего только пространственные параметры сигналов, применения операций формирования двухкомпонентного комплексного АФР, включающего вертикально и горизонтально поляризованные компоненты поля принимаемых сигналов, вместо формирования однокомпонентного вертикально поляризованного АФР, а также применения операций оценки поляризационно-угловой близости идентифицируемых составляющих поля локализуемых сигналов вместо операций оценки их угловой близости удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, due to the use of spatial and polarization parameters of signals as signs of identifying the field components of localized signals, in contrast to the prototype method using only spatial parameters of signals, the use of operations to form a two-component complex AFR that includes vertically and horizontally polarized field components of the received signals, instead of the formation of a single-component vertically polarized AFR, as well as the application of operations to assess the polar isation-angular proximity of the identifiable components of the field of localized signals, instead of evaluating their angular proximity, it is possible to solve the problem with the achievement of the specified technical result.
Операции способа поясняются чертежом, на котором изображена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ поляризационно-независимого обнаружения и локализации широкополосных сигналов.The operation of the method is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a device that implements the proposed method of polarization-independent detection and localization of broadband signals.
Рассмотрим работу устройства, реализующего способ.Consider the operation of a device that implements the method.
Устройство, в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные антенную систему 1, многоканальный преобразователь частоты 2, многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, вычислитель 4, устройство корреляции и частотной локализации 5 и устройство пространственной локализации 6. Выход устройства 6 используется для соединения с внешними системами. В свою очередь вычислитель 4 содержит параллельно подключенные к выходу АЦП 3 процессоры быстрого преобразования Фурье (БПФ) 7(1)…7(2N), выходы которых через формирователи компонент АФР 8(1) и 8(2) соединены с входами устройства 5.A device that implements the proposed method comprises a series-connected
Антенная система 1 содержит N антенн, каждая из которых состоит из вертикально поляризованных антенных элементов с номерами n=1(v), … N(v) и горизонтально поляризованных антенных элементов с номерами n=1(h), … N(h). Все антенные элементы имеют независимые выходы. В качестве антенных элементов могут использоваться, например, вибраторные или рамочные антенны. Многоканальный преобразователь частоты 2 включает 2N каналов и выполнен с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, во много раз превышающей ширину спектра одиночного сигнала передатчика. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов, что является основным условием когерентной регистрации сигналов. Широкая полоса пропускания каналов преобразователя 2 необходима для одновременной регистрации сигналов нескольких передатчиков. Многоканальный АЦП 3 также содержит 2N каналов. Если разрядность и быстродействие АЦП 3 достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, как, например, в KB диапазоне радиоволн, то вместо преобразователя 2 может быть использован набор из 2N частотно избирательных полосовых фильтров и усилителей. Вычислитель 4 обеспечивает параллельную обработку сигналов, принимаемых каждым из 2N антенных элементов антенной системы 1, и формирование вертикально поляризованной и горизонтально поляризованной компонент комплексного АФР на дискретных частотах в полосе приема.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Многочастотные временные сигналы xvn(t) с выходов антенных элементов с номерами n=1(ν), … N(ν) и сигналы xhn(t) с выходов антенных элементов с номерами n=1(h), … N(h) антенной системы 1 поступают на входы преобразователя 2, где в полосе приема, во много раз превышающей ширину спектра одиночного радиосигнала передатчика, когерентно переносятся на более низкую частоту.Multi-frequency time signals x vn (t) from outputs of antenna elements with numbers n = 1 (ν), ... N (ν) and signals x hn (t) from outputs of antenna elements with numbers n = 1 (h), ... N (h ) of the
С помощью АЦП 3 сигналы xvn(t) и xhn(t) синхронно преобразуются в цифровые сигналы xvn(z) и xhn(z), где z - номер временного отсчета сигнала, и поступают на вход вычислителя 4.Using
В вычислителе 4 из цифровых сигналов на каждой частоте полосы приема формируются сигналы вертикально поляризованной компоненты и горизонтально поляризованной компоненты комплексного АФР, где L - число дискретных частот в полосе приема.In the calculator 4 of the digital signals on each the frequency of the reception band are formed signals vertically polarized components and horizontally polarized components complex AFR, where L is the number of discrete frequencies in the reception band.
Отметим, что сигналы вертикально поляризованной и горизонтально поляризованной компонент комплексного АФР могут быть сформированы различными способами [3].Note that the signals are vertically polarized and horizontally polarized component of complex AFR can be formed in various ways [3].
Рассмотрим способ, в соответствии с которым в процессорах БПФ 7(1)…7(2N) вычислителя 4 из цифровых сигналов xvn(z) и xhn(z) формируются сигналы комплексных спектральных плотностей и где Ft{…} - оператор дискретного Фурье-преобразования по времени, - номер дискреты по частоте, Consider the method according to which in the FFT processors 7 (1) ... 7 (2N) of calculator 4, signals of complex spectral densities are formed from digital signals x vn (z) and x hn (z) and where F t {...} is the discrete Fourier transform operator in time, - number of discrete frequency
Сигналы комплексных спектральных плотностей поступают в формирователь 8(1), а сигналы - в формирователь 8(2).Signals of complex spectral densities come in shaper 8 (1), and the signals - into the shaper 8 (2).
В формирователе 8(1) из спектральных плотностей перемножением и усреднением комплексно сопряженных спектральных плотностей формируется N×N пространственная корреляционная матрица в виде где ()* - означает комплексное сопряжение. Из сигнала пространственной корреляционной матрицы формируются сигнал максимального собственного значения и соответствующий сигнал собственного вектора, который используется в качестве сигнала вертикально поляризованной компоненты комплексного АФР. Формирование сигналов максимального собственного значения и максимального собственного вектора осуществляется известными способами [4, стр.170].In the shaper 8 (1) of spectral densities by multiplication and averaging of complex conjugate spectral densities, an N × N spatial correlation matrix is formed in the form where () * - means complex conjugation. From a spatial correlation matrix signal the maximum eigenvalue signal and the corresponding eigenvector signal are generated, which is used as a signal of vertically polarized components of complex AFR. The formation of signals of maximum eigenvalue and maximum eigenvector is carried out by known methods [4, p. 170].
Одновременно в формирователе 8(2) из спектральных плотностей аналогичным способом формируются сигналы горизонтально поляризованных компонент комплексного АФР.At the same time in the shaper 8 (2) of spectral densities in a similar way, horizontally polarized signals are formed component of complex AFR.
Сигналы вертикально поляризованной и горизонтально поляризованной компонент комплексного АФР поступают в устройство 5.Signals Vertically Polarized and horizontally polarized component of complex AFR enter
В устройстве 5 выполняются следующие действия:The
- объединяются сигналы вертикально поляризованной и горизонтально поляризованной компонент в сигнал двухкомпонентного комплексного АФР .- signals of vertically polarized are combined and horizontally polarized component into the signal of a two-component complex AFR .
Отметим, что сигнал двухкомпонентного комплексного АФР на частоте представляет собой 2N×1 матричный сигнал с элементами в виде вектор-столбцов и ;Note that the signal of a two-component complex AFR on frequency is a 2N × 1 matrix signal with elements in the form of vector columns and ;
- по сигналам двухкомпонентного комплексного АФР выполняют обнаружение и частотно-пространственную локализацию радиосигналов.- based on signals from a two-component complex AFR perform detection and frequency-spatial localization of radio signals.
При этом для повышения эффективности обнаружения и частотно-пространственной локализации широкополосных радиосигналов в условиях априорной неопределенности в устройстве 5 выполняются следующие действия:Moreover, to increase the detection efficiency and frequency-spatial localization of broadband radio signals under conditions of a priori uncertainty in the
- формируются квадраты модулей комплексных коэффициентов взаимной корреляции сигнала двухкомпонентного комплексного АФР на частоте с сигналом двухкомпонентного АФР на всех остальных частотах полосы приема, по формуле где ()+ обозначает эрмитово сопряжение, которая в развернутой форме имеет следующий вид:- squares of the modules of the complex coefficients of cross-correlation of the signal of the two-component complex AFR are formed on frequency with two-way AFR signal at all other frequencies reception bands according to the formula where () + denotes Hermitian conjugation, which in expanded form has the following form:
Отметим, что эта формула является более общей по сравнению с формулой, используемой в способе-прототипе которая предусматривает формирование квадратов модулей коэффициентов взаимной корреляции только сигналов вертикально поляризованных компонент и идентифицируемых составляющих поля локализуемых сигналов.Note that this formula is more general than the formula used in the prototype method which provides for the formation of squared modules of cross-correlation coefficients of only signals of vertically polarized components and identifiable field components of localized signals.
Таким образом, данная операция, являясь одной из основных при достижении технического результата, обеспечивает поляризационную независимость идентификации составляющих поля локализуемых широкополосных радиосигналов и, как следствие, повышает эффективность их обнаружения и локализации.Thus, this operation, being one of the main when achieving a technical result, provides polarization independence for the identification of the field components of localized broadband radio signals and, as a result, increases the efficiency of their detection and localization.
Физически на данном этапе производится проверка величины комплексной взаимной корреляции сигналов двухкомпонентных комплексных АФР , принятых решеткой антенн на разных частотах полосы приема. Это означает, что сигналы частотных составляющих полосы приема, имеющие одинаковые двухкомпонентные АФР или, что эквивалентно, имеющие одинаковые поляризации и углы прихода, будут идентифицированы как радиосигнал, принадлежащий одному передатчику;Physically, at this stage, the magnitude of the complex cross-correlation of the signals of two-component complex AFRs is checked received by the antenna array at different frequencies of the reception band. This means that the signals of the frequency components of the reception band having the same two-component AFR or, equivalently, having the same polarization and angles of arrival, will be identified as a radio signal belonging to one transmitter;
- сравниваются квадраты модулей коэффициентов взаимной корреляции с порогом.- compares the squares of the modules of the cross-correlation coefficients with a threshold.
Порог выбирается исходя из условия минимизации вероятности ложной тревоги;The threshold is selected based on the condition of minimizing the probability of false alarm;
- радиосигналы с частотами, на которых превышен порог, объединяются в сигнал, который идентифицируется как i-й обнаруженный радиосигнал, принадлежащий одному передатчику;- radio signals with frequencies at which the threshold is exceeded are combined into a signal that is identified as the i-th detected radio signal belonging to one transmitter;
- фиксируется полоса частот локализации i-го радиосигнала.- the localization band of the i-th radio signal is fixed.
Полученные в устройстве 5 двухкомпонентные комплексные АФР и полоса частот локализации в виде двоичных чисел отличных от нуля в полосе частот локализации i-го радиосигнала, поступают в устройство 6.Obtained in the
В устройстве 6 выполняются следующие действия:The
- усреднением двухкомпонентных комплексных АФР в найденной полосе частот локализации формируется сигнал двухкомпонентного комплексного АФР(i) i-го радиосигнала где - двоичные числа (0,1), отличные от нуля в полосе частот локализации i-го радиосигнала, - индекс, соответствующий средней частоте спектра i-го радиосигнала;- averaging of two-component complex AFR in the found localization frequency band, a signal of a two-component complex AFR (i) of the i-th radio signal is formed Where - binary numbers (0,1), nonzero in the localization frequency band of the i-th radio signal, - index corresponding to the average frequency of the spectrum of the i-th radio signal;
- по полученному АФР(i) формируется двумерный комплексный угловой спектр, по которому определяется азимут и угол места передатчика i-го обнаруженного радиосигнала.- according to received AFR (i) a two-dimensional complex angular spectrum is formed, which determines the azimuth and elevation angle of the transmitter of the i-th detected radio signal.
Формирование двумерного комплексного углового спектра может быть осуществлено различными способами, например классическим способом формирования луча или способами высокого разрешения, описанными в [5].The formation of a two-dimensional complex angular spectrum can be carried out in various ways, for example, the classical method of beam formation or high resolution methods described in [5].
При использовании классического способа формирования луча выполняется преобразование сигнала двухкомпонентного комплексного АФР(i) i-го радиосигнала в сигнал двумерного комплексного углового спектра путем его умножения на фазирующую функцию, представляющую собой взвешенную комплексными коэффициентами поляризации сумму двух ортогонально поляризованных векторов наведения.When using the classical method of beam forming, the signal is converted from a two-component complex AFR (i) of the i-th radio signal into a signal of a two-dimensional complex angular spectrum by multiplying it by a phasing function, which is the sum of two orthogonally polarized guidance vectors weighted by complex polarization coefficients.
Направление, соответствующее максимальному согласованию АФР(i) и фазирующей функции по азимуту, углу места и поляризации, идентифицируется как азимутально-угломестное направление на передатчик i-го обнаруженного радиосигнала.Direction corresponding to the maximum approval of the PRA (i) and the phasing function in azimuth, elevation and polarization, is identified as the azimuthal elevation direction to the transmitter of the i-th detected radio signal.
Полученные азимут и угол места передатчика i-го обнаруженного радиосигнала поступают на внешние системы.The obtained azimuth and elevation angle of the transmitter of the i-th detected radio signal are transmitted to external systems.
Из приведенного описания следует, что в результате использования операций оценки поляризационно-угловой близости идентифицируемых составляющих поля локализуемых сигналов устройство, содержащее антенную систему из N антенных элементов, многоканальный преобразователь частоты, многоканальный АЦП и многопроцессорный вычислитель, обеспечивает эффективное обнаружение и частотно-пространственную локализацию неизвестных сигналов.From the above description, it follows that as a result of using the operations of assessing the polarization-angular proximity of identifiable components of the field of localized signals, a device containing an antenna system of N antenna elements, a multichannel frequency converter, a multichannel ADC and a multiprocessor calculator provides effective detection and frequency-spatial localization of unknown signals .
Так, например, описанное устройство с антенной системой, содержащей N антенн, каждая из которых состоит из вертикально поляризованного и горизонтально поляризованного антенного элемента с независимым выходом, обеспечивает по сравнению с устройством, реализующим способ-прототип, повышение чувствительности обнаружения и частотно-пространственной локализации сигналов с линейной наклонной поляризацией, близкой к горизонтальной, на 5 дБ.So, for example, the described device with an antenna system containing N antennas, each of which consists of a vertically polarized and horizontally polarized antenna element with an independent output, provides an increase in detection sensitivity and frequency-spatial localization of signals in comparison with a device that implements a prototype method with linear oblique polarization close to horizontal by 5 dB.
Таким образом, предложенный способ поляризационно-независимого обнаружения и локализации широкополосных сигналов за счет дополнительной информации, извлекаемой путемThus, the proposed method of polarization-independent detection and localization of broadband signals due to additional information extracted by
использования поляризационных параметров сигналов в качестве дополнительного признака идентификации составляющих поля локализуемых сигналов,the use of polarization parameters of the signals as an additional sign of identification of the components of the field of localized signals,
применения операций формирования сигналов двухкомпонентного комплексного АФР, включающего вертикально и горизонтально поляризованные компоненты поля принимаемых сигналов,the application of the operations of generating signals of a two-component complex AFR, including vertically and horizontally polarized field components of the received signals,
применения операций оценки поляризационно-угловой близости идентифицируемых составляющих поля локализуемых сигналов,application of operations for assessing the polarization-angular proximity of identifiable field components of localized signals,
обеспечивает повышение эффективности обнаружения и частотно-пространственной локализации широкополосных сигналов источников радиоизлучений в условиях априорной неопределенности относительно вида поляризации, углов прихода, ширины спектра и положения спектра на оси частот принимаемых сигналов.provides an increase in the efficiency of detection and frequency-spatial localization of broadband signals from radio sources under conditions of a priori uncertainty regarding the type of polarization, arrival angles, spectral width and spectrum position on the frequency axis of the received signals.
Источники информацииInformation sources
1. US, патент, 5032844, кл. G01S 5/04, 1991 г.1. US patent 5032844,
2. RU, патент, 2190236, МПК G01S 5/04, 2002 г.2. RU, patent, 2190236,
3. Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения // ТИИЭР. - 1982. - Т.70. №9. - С.126.3. Johnson D.H. Application of spectral estimation methods to problems of determining the angular coordinates of radiation sources // TIIER. - 1982. - T. 70. No. 9. - S.126.
4. Беклемишев Д.В. Дополнительные главы линейной алгебры. М.: Наука. 1983.4. Beklemishev D.V. Additional chapters of linear algebra. M .: Science. 1983.
5. Ferrara E.R., Parks T.M. Direction Finding with an Array of Antennas Having Diverse Polarizations // IEEE Trans. Antennas Propagation, vol. АР - 31, p.231-236, March 1983.5. Ferrara E.R., Parks T.M. Direction Finding with an Array of Antennas Having Diverse Polarizations // IEEE Trans. Antennas Propagation, vol. AR - 31, p.231-236, March 1983.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109668/09A RU2410707C2 (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Method of polarisation-independent detection and localisation of wideband radio signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109668/09A RU2410707C2 (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Method of polarisation-independent detection and localisation of wideband radio signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009109668A RU2009109668A (en) | 2010-09-27 |
RU2410707C2 true RU2410707C2 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=42939802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009109668/09A RU2410707C2 (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Method of polarisation-independent detection and localisation of wideband radio signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410707C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702102C1 (en) * | 2018-10-15 | 2019-10-04 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for polarization direction finding of radio signals using a tri-orthogonal antenna system |
RU2720588C1 (en) * | 2018-11-15 | 2020-05-12 | Игорь Валерьевич Демичев | Method and device for spatial selection of electromagnetic waves with subsequent polarization processing of signals |
-
2009
- 2009-03-17 RU RU2009109668/09A patent/RU2410707C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702102C1 (en) * | 2018-10-15 | 2019-10-04 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for polarization direction finding of radio signals using a tri-orthogonal antenna system |
RU2720588C1 (en) * | 2018-11-15 | 2020-05-12 | Игорь Валерьевич Демичев | Method and device for spatial selection of electromagnetic waves with subsequent polarization processing of signals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009109668A (en) | 2010-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10955542B2 (en) | Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device | |
RU2624449C1 (en) | Method of polarisation deprecition of radiosignals | |
KR100336550B1 (en) | Direction finder and device for processing measurement results for the same | |
RU2393498C2 (en) | Method of polarisation sensitive radio signal direction finding (versions) | |
JP2017036990A (en) | Arrival direction estimation device | |
Tabrikian et al. | Transmission diversity smoothing for multi-target localization [radar/sonar systems] | |
Slater et al. | Demonstration of an electrically small antenna array for UHF direction-of-arrival estimation | |
RU2546330C1 (en) | Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects | |
Wang et al. | Design of optimum sparse array for robust MVDR beamforming against DOA mismatch | |
RU2546329C1 (en) | Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects | |
US11754658B2 (en) | Radio station for client localization in multipath indoor environment | |
RU2524401C1 (en) | Method for detection and spatial localisation of mobile objects | |
RU2431862C1 (en) | Polarisation independent direction finding method of multi-beam radio signals | |
RU2491569C2 (en) | Method of direction finding with increased resolution ability | |
RU2410707C2 (en) | Method of polarisation-independent detection and localisation of wideband radio signals | |
RU2529483C1 (en) | Method for stealth radar location of mobile objects | |
Li et al. | A Barankin-type bound on direction estimation using acoustic sensor arrays | |
RU2385467C1 (en) | Method for spatial polarisation-sensitive localisation of multibeam radio signals | |
Boiko et al. | Design Concepts for Mobile Computing Direction Finding Systems | |
Yong et al. | Echo DOA based high-resolution target location | |
Zheng et al. | Joint DOD and DOA estimation for bistatic polarimetric MIMO radar | |
Haefner et al. | Selection of antenna array configuration for polarimetric direction finding in correlated signal environments | |
RU2713235C1 (en) | Method to increase accuracy of direction finding of radio-frequency sources by detector-direction finder with multiscale antenna system | |
RU2557251C1 (en) | Method for polarisation-sensitive search for small-size mobile objects | |
RU2713866C1 (en) | Method for polarization direction finding of radio signals using a tri-orthogonal antenna system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130506 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190318 |