Методы радиопеленгации с высокой разрешающей способностью

В предыдущих сериях:
Введение и анализ литературных источников
История развития радиопеленгования
История развития пеленгационной техники
Основные характеристики электромагнитных волн
Обзор основных принципов радиопеленгования
Устройство радиопеленгаторов
Классические методы радиопеленгования
Принцип Ватсон-Ватта
Радиопеленгаторы на эффекте Доплера
Интерферометр
Радиопеленгование с помощью обработки массива сенсоров

Во многих случаях распространение волны от передатчика носит многолучевой характер: кроме прямой волны распространяются волны, отраженные от различных слоев или неоднородностей ионосферы или тропосферы, а также волны, отраженные от земли, от различных обратных излучателей, находящихся на некотором расстоянии от пеленгатора и т.д. Это может привести к ошибкам пеленга, зависящим от геометрии антенной системы.

Есть два способа решения этой проблемы:

  • Если мощность помех меньше, чем мощность полезного сигнала; можно спроектировать АС таким образом, чтобы минимизировать ошибки пеленга, например, за счет расширения базы радиопеленгатора;
  • Если мощность помех соизмерима с мощностью полезного сигнала, то нужно каким-то образом отделить сигнал от помехи. Это удается сделать при использовании метода традиционного формирования лучей. Объясняется это тем, что вторичные максимумы меньше основного за счет пространственной селекции.
Рис. 20. Реализация многопортовых антенн

Рис. 20. Реализация многопортовых антенн

Разделение лучей невозможно осуществить в случаях:

  • если отношение между основным максимумом и вторым максимумом ДН становится малым или;
  • если разность угла между полезным сигналом и помехой меньше ширины ДН основного лепестка.

Путем оптимизации весовых множителей уровень вторичного максимума может быть уменьшен, но при этом ширина ДН увеличится. Задача радиопеленгации с супер разрешающей способностью заключается в решении этой проблемы.
Радиопеленгаторы, осуществляющие пеленг по минимуму являются прародителями метода суперрезолюции. На ранней стадии развития радиопеленгации пеленг полезного сигнала определялся путем подавления помехи с помощью вращения рамки. Сигналы при этом разделялись путем акустического мониторинга модуляции сигнала. В последствии для определения нуля ДН рамочной антенны был предложен корреляционный процесс с акустическим разделением.
Адаптивные антенны – это антенные решетки с формированием лучей, позволяющие автоматическое подавление помех. Для коммуникационных систем оптимизация соотношения сигнала к шуму является первоочередной целью; а в радиопеленгации весовые множители, определенные для подавления сигнала используются для определения пеленга.
При этом весовые множители подбираются таким образом, чтобы при некоторых определенных условиях выходная мощность сигнала была минимальна. При использовании при формировании лучей метода Капона условия для подбора весовых множителей выбираются, исходя из равенства коэффициента усиления для выбранного направления . Если пришедшие волны некоррелированы, то луч принимает нулевое положение для всех направлений кроме направления (рис. 21).

Рис. 21. Адаптивная антенная решетка

Рис. 21. Адаптивная антенная решетка

Если направление пришедшей волны совпадает с выбранным направлением, то в выходной мощности наблюдается максимум. На рис. 22 изображен пример спектра по углам для формирователя лучей с помощью метода Капона для 9-ти элементной кольцевой антенной решетки с и пяти некоррелированных волн.
По аналогии с пеленгованием по минимуму ДН, разрешающая способность рассматриваемого пеленгатора сильно зависит от соотношения сигнала к шуму. На рис. 22 показаны функции нахождения пеленга при разных соотношениях сигнал/шум. В случае более плохого соотношения сигнал/шум разделение сигналов, принятых с направлений 5 град. и 10 град., невозможно.

Рис. 22. Функция нахождения пеленга при соотношении С/Ш=100 (слева) и С/Ш=10 (справа) в одинаковых условиях

Рис. 22. Функция нахождения пеленга при соотношении С/Ш=100 (слева) и С/Ш=10 (справа) в одинаковых условиях

Так называемый метод подпространства основан на исключении эффекта шумов. Это можно осуществить путем разделения N-мерного пространства на подпространства. Так алгоритм MUSIC (Классификации Сложных Сигналов) использует то, что сигналы лежат перпендикулярно подпространству шумов. Если при этом спроецировать векторы направления на подпространство шумов, нули получатся в случаях, для которых сигналы не зависят от уровня шумов. Обычно возвратное значение используется в качестве функции нахождения пеленга, таким образом, пики получаются в направлении сигнала (рис. 23).

Рис. 23. Пеленгование с использованием алгоритма MUSIC (С/Ш=10)

Рис. 23. Пеленгование с использованием алгоритма MUSIC (С/Ш=10)

Заключение

В заключение хочется отметить, что в настоящее время активно развивается радиопеленгование с помощью набора сенсоров, появляются новые алгоритмы обработки сигналов и определения пеленга. Связано это, во-первых, с перспективами использования радиопеленгования в области мобильной связи, во-вторых, с применением в области пеленгования уже известных методов спектрального анализа сигналов, и, в-третьих, с возможностью математического моделирования методов определения пеленга. Судя по обилию книг, публикациям в журналах и сети Интернет, именно математическое моделирование становится эффективным инструментом в радиопеленговании.

Ну и список литературы для тех, кого зацепило:

1. Кукес И. С., Старик М. Е. Основы радиопеленгации. – М.: “Сов. радио”, 1964. – 640 c. – 7000 экз.
2. Вартанесян В. А., Гойхман Э. Ш., Рогаткин М. И. Радиопеленгация. – М.: “Воениздат”, 1966. – 247 с. – 11000 экз.
3. Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые радиопеленгаторы: Монография. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002. – 251 с. – 300 экз. – ISBN 5-86889-067-1.
4. Ратинский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. – М., 2003 – 200 c.
5. История открытия электромагнитных волн [WWW-документ] / [WWW-сайт]:URL: http://elementy.ru/posters/spectrum/history
6. Биография Генриха Герца [WWW-документ] / [WWW-сайт]:URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz
7. По материалам газеты “Русская германия” [WWW-документ] / [WWW-сайт]:URL: http://www.ed.kazan.ws/cgi-bin/guide.pl?action=article&id_razdel=7394&id_article=12562
8. Arthur O. Some historical and technical aspects of radio navigation in Germany over the period 1907 to 1945 [WWW-документ] / [WWW-сайт]:URL: http://www.xs4all.nl/~aobauer/Navigati.pdf. , 2004. – 28 c.
9. Партала М. А., Симонов Д. Н. Радиоразведка русского императорского флота на Балтийском море [WWW-документ] //История создания / [WWW-сайт]:URL: http://www.agentura.ru/press/about/jointprojects/inside-zi/baltflot/
10. Swenson G. W., Wullenweber Direction Finder [WWW-документ] / [WWW-сайт]:URL: http://www.ece.uiuc.edu/about/history/wullenweber.html#pic, 1994.
11. Учитель В. Россия может гордиться им // Санкт-Петербургские Ведомости. Выпуск № 080, 2006. 6 мая.
12. Гордиенко В.Н. Столетие радиоэлектронной борьбы // Независимая газета. 2003. 4 нояб.
13. Кобзарев Ю.Б. Первые шаги советской радиолокации // Природа. № 12, 1985.
14. Михайлов В.А., Гончаров В.Б. Научно-исследовательский институт “Вектор”– старейшее радиотехническое предприятие России 1908-2008. – СПб.: “Бранко”, 2008. – 320 с. – 1600 экз. – ISBN 978-5-903521-05-0.
15. Каталог фирмы “Rohde&Schwarz”, 2000. – 179 с.

Похожий бред:

Методы радиопеленгации с высокой разрешающей способностью: 1 комментарий

  1. Уведомление: Tweets that mention Методы радиопеленгации с высокой разрешающей способностью на КБ13 -- Topsy.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Protected by WP Anti Spam