ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ПЕЛЕНГАЦИИ В СИСТЕМЕ ДИСКРИМИНАЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ ПО КРИВИЗНЕ ФРОНТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ

January 18, 2013 by admin Комментировать »

Авдеенко Г. Л. Национальный технический университет Украины «КПП» Индустриальный пер.2, Киев, 03056, Украина тел.: 380-44-405-38-46, e-mail: django2006@rambler.ru

Аннотация – Показана возможность применения алгоритмов пеленгации для определения местоположения и подавления нескольких источников помех в системе дискриминации источников радиоизлучения по кривизне фронта электромагнитной волны (ЭМВ), а также структурная схема такой системы дискриминации.

I.                                        Введение

Рис. 1.

Fig. 1.

Одним из основных требований, которые предъявляются к современным адаптивным антенным системам, является одновременное подавление нескольких источников помех различного типа. Система дискриминации источников радиоизлучения, предложенная в [1] такими возможностями не обладает. Это связано с невозможностью определения фазовых соотношений в сложной помеховой обстановке, что ведет к значительному снижению эффективности рассматриваемой системы. Одним из вариантов решения проблемы повышения эффективности работы в условиях воздействия нескольких источников помех различного типа может выступать применение алгоритмов пеленгации (Кейпона, MUSIC, ESPRIT, PHD и. т. д.) [2]. Поэтому в данном докладе представлена структурная схема системы дискриминации нескольких источников радиоизлучения по кривизне фронта ЭМВ, предназначенная для выделения полезных сигналов и подавления помех с возможностью определения их пространственного местоположения на примере использования одного из алгоритмов пеленгации.

II.                               Основная часть

Для простоты рассмотрим подавление 2-х источников помех и выделение полезного сигнала для системы дискриминации источников с 3-х элементной антенной решеткой (АР) на примере использования алгоритма пеленгации Кейпона для системы сопровождения транспортного средства с использованием системы спутниковой радионавигации (СРНС). Этот алгоритм для определения пеленгов источников радиоизлучения предполагает вычисление функции выходных сигналов вида:

матрица входных сигналов;\1               мерный вектор-столбец дискретных выборок выходных сигналов,

управляющий вектор-строка АР, А: = 2π/λ- волновое число, Θ- пеленг источника радиоизлучения,

Система работает следующим образом. Сигналы с выходов элементов Ь, h, ^зАР поступают в блок

Н – знак эрмитова сопряжения, η – количество временных выборок, N – количество элементов АР. При i^(0)>/2, где h- порог обнаружения, в качестве

оценки Θ измеряемого параметра Θ принимается значение Θ, при котором имеет место соотношение . Таким образом функция -Ρ(θ) позволяет получить оценки                угловых коор

динат (пеленгов) источников помех и количество этих источников.

После определения пеленгов источников помех      существует возможность выделения

каждого из них в отдельности для последующей обработки. Эта задача согласно [3, 4] сводится к минимизации суммарной мощности сигнала на выходе АР во всех направлениях за исключением интересующего направления 9, т.е.при условии

откуда

согласно [3] вектор-столбец весовых коэффициентов при использовании метода Кейпона будет равен

Согласно вышеизложенного один из вариантов схемы системы дискриминации в условиях воздействия 2-х источников помех представлен на рис.1.

оценки угловых координат 2, которое формирует оценки пеленгов источников помех на осно

вании которых устройство управления (УУ)

3   используя выражение (2) формирует сигналы управления для блоков выделения помех 4 и 5. На выходах этих блоков из смеси помеховых сигналов

Jj+Jj формируются помеховые сигналы Jj и соответственно, поступающие далее в блок определения фазовых сдвигов 6, в котором с помощью фазометров измеряется разность фаз помеховых сигналов между первым и вторым и третьим и вторым           элементами АР соответст

венно. На основании полученных фазовых сдвигов в УУ вычисляются дальности до источников помех по следующей формуле [1]

I

где■ разность разности фаз,

характеризующая крутизну фронта ЭМВ, λ – длина волны, L – база АР, i = 1,2 .

Кроме того, на основании полученных значений фазовых сдвигов УУ 3 начинает решение оптимизационной задачи поиска минимума сигнала помехи в выходном плече сумматора 7, которая аналогична настройке на крутизну фронта источника помех путем управления коэффициентом ослабления аттенюатора 9 и фазовыми сдвигами фазовращателей 70,77 и которую упрощенно можно представить как минимизацию функции вида:

где–     вектор выходных сигналов АР.

Сигналы от спутников по сравнению с источниками помех при заданной конфигурации АР будут иметь плоский фронт ЭМВ и проходить в СРНС приемник 72 без значительного ослабления и далее через радиомодем 73 и антенну 74 на диспетчерский пункт для дальнейшей обработки.

III.                                  Заключение

в докладе представлена система дискриминации, позволяющая подавлять источники помех и определять их местоположение на основании информации о кривизне фронта ЭМВ и применения алгоритма пеленгации. Система может быть использована в радиолокации, приемных устройствах систем спутниковой радионавигации, в базовых станциях мобильных систем связи и. т. п.

IV.                           Список литературы

[1] Патент № 8150 (Украина) от 15.07.2005 (Полезная модель) Система для сопровождения подвижных объектов с использованием сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, кл. G01S5/14//Авдеенко Г. Л., Жукова М. В., Копытко И. И., Сарычев Ю. А., Якорнов Е. А.

[2] Ku-TingLing, Comparison of supperresolution algorithms with different array geometries for radio direction finding. Naval postgraduate school, 1998, thesis.

[3] C. D. Richmond, Capon and Bartlett beamforming: Threshold effect in direction-of-arrival. Estimation error and on the probability of resolution, Lincoln Laboratory of Massachusetts institute of technology, Lexington, Massachusetts,

2005,       technical report.

[4] A. Gershman, Advanced algorithms for smart antennas, Nachritensysteme, Darmstadt, 2005.

APPLICATION OF THE ANGULAR SEPARATION ALGORITHMS IN RADIATION SOURCES’ DISRIMINATION SYSTEM USING CURVATURE OF THE ELECTROMAGNETIC WAVE FRONT

G.                                      L. Avdeyenko National Technical University of Ukraine «ΚΡΙ»

2,              Industrialniy Lane, Kiev, 03056, Ukraine Ph.: 380-44-405-38-46, e-mail: django2006@rambler.ru

Abstract – The application possibility of angular separation algorithms in radiation sources’ discrimination system using curvature of the electromagnetic wave front for suppression of interference sources and its location determination is shown, a structure scheme of such system is also shown.

I.                                        Introduction

One of the main requirements for the modern adaptive systems is to provide several interference sources of the various types suppression without substantial signals attenuation. The radiosources discrimination system with using curvature of the electromagnetic wave front in [1] is not satisfying for this demand. One of the variants to overcome this limitation is using angular discrimination super resolution (angular separation) algorithms such as Capon, MUSIC, ESPRIT, PHD etc [2].

II.                                       Main Part

Fig.1. illustrates a discrimination system with using curvature of the front of electromagnetic wave (interference suppression system) for Global navigation satellite system (GNSS) channel of the automatic vehicle location system (AVLS) structure scheme that uses three element sparse antenna array and Capon supperresolution algorithm for the interference source bearing angle determination. Capon algorithm angular location

estimation function /^(θ) according to [2] is (1). Its number of peaks determines the number of the interference sources. Interference source angular position estimation determines using condition Θ* = argmax{F(e)} in bearing angle estimation module 2 of the scheme. In order to separate one of the interference signals with bearing angle Θ from interference composition + ^2. it is necessary to form weighting vector (2). This procedure complete by the interference separation modules 4, 5 which forms on output interferences and accordingly. These interferences are used in calculation module 6 of the phase differencesin order to calculate phase differencesbetween      antenna   elements

for interference source distance calculation using equation (3) in control unit 3. Moreover, interferences and are used for the optimization task of the minimum output signal searching from the power combiner 7. This reaches by variable phase- shifters 10,          77 and attenuator 9 tuning by control unit

3 accordingly to reach minimum of the function (4). This procedure is equal to sequential interference subtraction from the antenna array second element output signal 5” +                                                                    + ^2 ■ The

signals S from the output of the power divider 7 come to a GNSS receiver 72, a radio modem 73 and from antenna 74 to the control point of the AVLS.

III.                                      Conclusion

The shown structure scheme of the discrimination system for the several interferences sources with using curvature of the electromagnetic wave and angular discrimination supperresolution algorithm could be used for radar systems, AVLS systems, mobile base station systems, GNSS receiver’s anti-jam systems etc.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты