[go: up one dir, main page]

RU2499273C1 - Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station - Google Patents

Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station Download PDF

Info

Publication number
RU2499273C1
RU2499273C1 RU2012125149/07A RU2012125149A RU2499273C1 RU 2499273 C1 RU2499273 C1 RU 2499273C1 RU 2012125149/07 A RU2012125149/07 A RU 2012125149/07A RU 2012125149 A RU2012125149 A RU 2012125149A RU 2499273 C1 RU2499273 C1 RU 2499273C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resolution
matrix
vector
components
elements
Prior art date
Application number
RU2012125149/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Витальевна Самойленко
Original Assignee
Марина Витальевна Самойленко
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 Марина Витальевна Самойленко filed Critical Марина Витальевна Самойленко
Priority to RU2012125149/07A priority Critical patent/RU2499273C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499273C1 publication Critical patent/RU2499273C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.SUBSTANCE: method consists in breaking of a controlled area of space into resolution elements by location, identification of signal weakening coefficients due to propagation from each element of resolution to a receiving antenna array (AA)and time intervals of signal propagation from each element of resolution to each AA element ?, where k - number of the resolution element, n - number of the AA element, determination of coefficients of spatial conversion of signalswhere ? - carrier frequency of signals of sources; j - complex unit, measurement of a spatial correlation matrix of received signals R, making for all components zof this matrix the equations of the typewhere µ=(m-1)N+1, m - number of the line, number of the column,N - number of AA elements, K - number of resolution elements- vector, components of which are components of the correlation matrix of resolution element radiation, formation of the vector-matrix equation of measurements from the prepared equations, determination of the vector estimatefrom it, formation of the estimate of the correlation matrix of resolution element radiation from the components of the vector estimatedetermination of capacities and locations of radiation sources by diagonal components of the produced matrix.EFFECT: simplified measurements and reduced time of measurements due to elimination of an operation of antenna directivity pattern formation in specified directions, increased information value of produced data due to estimation of mutual correlation characteristics of source signals.1 dwg

Description

Изобретение относится к области антенных измерений и может быть использовано для высокоточного определения местоположения и мощностей источников излучения однопозиционной активной или пассивной локационной системой.The invention relates to the field of antenna measurements and can be used for high-precision determination of the location and power of radiation sources by a single-position active or passive location system.

Под местоположением источников излучения понимается пространственное положение источников в заданной системе координат. Определение местоположений источников излучения является классической задачей радиолокации. Дополнительное определение еще и их мощностей расширяет информативность получаемых данных и может быть использовано, например, для идентификации наблюдаемых объектов.The location of radiation sources is understood as the spatial position of the sources in a given coordinate system. Locating radiation sources is a classic radar problem. An additional definition of their capacities also extends the information content of the obtained data and can be used, for example, to identify observed objects.

Известен дальномерно-пеленгационный способ определения местоположения источников излучения (аналог) [1] с помощью однопозиционной локационной станции. Этот способ заключается в раздельном определении направления на источник излучения и его наклонной дальности. В результате решения первой задачи определяется линия положения - прямая в пространстве, указывающая направление на источник. В результате решения второй задачи определяется поверхность положения - сфера с центром в точке измерений, радиус которой равен наклонной дальности источника. Местоположение источника определяют как точку пересечения прямой и сферы.Known range-finding method for determining the location of radiation sources (analog) [1] using a single-position location station. This method consists in separately determining the direction of the radiation source and its inclined range. As a result of solving the first problem, a position line is determined - a straight line in space, indicating the direction to the source. As a result of solving the second problem, the position surface is determined - a sphere centered at the measurement point, the radius of which is equal to the slant range of the source. The location of the source is defined as the point of intersection of the line and the sphere.

Дальномерно-пеленгационный способ обладает следующими недостатками.Range-finding method has the following disadvantages.

1) Он может быть реализован только в активной локационной системе, работающей по принципу излучения зондирующего сигнала и последующего приема этого сигнала, отраженного объектом наблюдения (источником отраженного излучения). Необходимость активной системы обусловлена тем, что определение дальности основано на сопоставлении отраженного сигнала с излученным. В то же время, в ряде случаев желательно применять пассивные локационные станции, работающие только на прием излучения источника.1) It can be implemented only in an active location system, operating on the principle of radiation of a probing signal and subsequent reception of this signal reflected by the object of observation (source of reflected radiation). The need for an active system is due to the fact that the determination of range is based on a comparison of the reflected signal with the radiated one. At the same time, in some cases it is desirable to use passive location stations that work only to receive radiation from the source.

2) Для однозначного определения дальности источника излучения по задержке зондирующего сигнала необходимо предварительное обнаружение источника с грубой оценкой его местоположения. Это требует соответствующих аппаратурных и временных затрат.2) For an unambiguous determination of the range of the radiation source by the delay of the probe signal, preliminary detection of the source with a rough estimate of its location is necessary. This requires appropriate hardware and time costs.

3) Дальномерно-пеленгационный способ не позволяет оценивать мощности источников излучения.3) The range-finding method does not allow to evaluate the power of radiation sources.

Известен способ определения местоположений и мощностей источников излучения с помощью однопозиционной локационной станции {прототип) [2], свободный от перечисленных недостатков.A known method of determining the locations and powers of radiation sources using a single-position location station (prototype) [2], free from the above disadvantages.

Способ-прототип заключается в следующем. Контролируемую область пространства разбивают на малые объемы - элементы разрешения по местоположению, нумеруют их и фиксируют местоположение каждого элемента разрешения, например, с помощью координатных векторов r 1

Figure 00000001
, r 2
Figure 00000002
, …, r K
Figure 00000003
, где K - число элементов разрешения в контролируемой области пространства, определяют коэффициенты усиления по мощности, создаваемые приемной антенной для каждого элемента разрешения при множестве априорно выбранных направлений оси ее диаграммы направленности (ДН), из этих коэффициентов усиления формируют матрицу усилений W, измеряют мощность на выходе приемной антенны при каждом априорно выбранном направлении оси ДН, составляют уравнение измерений p = W f + n ,
Figure 00000004
где p
Figure 00000005
- вектор измерений мощности на выходе приемной антенны, n
Figure 00000006
- вектор ошибок измерений, находят их этого уравнения оценку вектора мощностей источников f
Figure 00000007
, число компонент которого равно числу элементов разрешения K, причем i-я компонента равна нулю, если в i-м элементе разрешения нет источника излучения и равна мощности источника излучения, если он в i-м элементе разрешения есть, определяют местоположения и мощности источников излучения по полученной оценке вектора f
Figure 00000008
.The prototype method is as follows. The controlled area of space is divided into small volumes - resolution elements by location, number them and fix the location of each resolution element, for example, using coordinate vectors r one
Figure 00000001
, r 2
Figure 00000002
, ..., r K
Figure 00000003
, where K is the number of resolution elements in the controlled region of space, the power gains created by the receiving antenna for each resolution element are determined for a plurality of a priori chosen directions of its directivity axis (LH), from these gains the gain matrix W is formed, the power is measured at output antenna for each a priori selected direction of the axis of the beam, make up the measurement equation p = W f + n ,
Figure 00000004
Where p
Figure 00000005
- vector of power measurements at the output of the receiving antenna, n
Figure 00000006
is the vector of measurement errors, they are found from this equation an estimate of the source power vector f
Figure 00000007
, the number of components of which is equal to the number of resolution elements K, and the ith component is zero if the i-th resolution element does not have a radiation source and is equal to the power of the radiation source, if it is in the i-th resolution element, the locations and powers of the radiation sources are determined according to the resulting estimate of the vector f
Figure 00000008
.

Способ-прототип позволяет определять не только местоположения, но и мощности источников излучения однопозиционной локационной станцией. При этом, в отличие от аналога, он не требует ни проведения измерений, связанных с определением наклонной дальности источника, ни предварительной оценки этой дальности.The prototype method allows you to determine not only the location, but also the power of the radiation sources by a single-position location station. In this case, unlike the analogue, it does not require any measurements related to the determination of the slant range of the source, nor a preliminary assessment of this range.

Недостатком прототипа является сложность организации измерений: необходимо измерять выходную мощность приемной антенны при различных априори заданных направлениях оси ДН, что требует специального управления антенной системой, формирования ДН и временных затрат на это.The disadvantage of the prototype is the complexity of the organization of measurements: it is necessary to measure the output power of the receiving antenna for various a priori given directions of the axis of the beam, which requires special control of the antenna system, the formation of the beam and time spent on it.

Технической задачей данного изобретения является упрощение измерений и сокращение времени, требуемого для них, а также повышение информативности получаемых данных об источниках излучения.The technical task of this invention is to simplify measurements and reduce the time required for them, as well as increase the information content of the obtained data on radiation sources.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения местоположений и мощностей источников излучения с помощью однопозиционной локационной станции, заключающемся в том, что контролируемую область пространства разбивают на малые объемы - элементы разрешения по местоположению, нумеруют их и фиксируют местоположение каждого элемента разрешения, например, с помощью координатных векторов r 1

Figure 00000009
, r 2
Figure 00000010
, …, r K
Figure 00000011
, где K - число элементов разрешения в контролируемой области пространства, согласно изобретению, априорно, до проведения измерений, определяют коэффициенты ослабления сигналов за счет распространения от каждого элемента разрешения контролируемой области пространства до приемной антенной решетки (AP) локационной станции α ( r k )
Figure 00000012
и временные интервалы распространения сигналов от каждого элемента разрешения до каждого элемента AP τkn, где k - номер элемента разрешения, k=1, 2, …, K, n - номер элемента AP, n=1, 2, …, N, N - число элементов AP, для всех элементов разрешения и всех элементов AP определяют коэффициенты пространственного преобразования сигналов w k n = α ( r k ) e j ω τ k n
Figure 00000013
, где ω - несущая частота сигналов источников, j - комплексная единица, измеряют пространственную корреляционную матрицу принимаемых сигналов на апертуре приемной APThe problem is achieved in that in the method of determining the locations and powers of radiation sources using a single-position location station, namely, that the controlled area of space is divided into small volumes - resolution elements by location, number them and fix the location of each resolution element, for example, with using coordinate vectors r one
Figure 00000009
, r 2
Figure 00000010
, ..., r K
Figure 00000011
where K is the number of resolution elements in the controlled area of space, according to the invention, a priori, prior to measurements, the attenuation coefficients of the signals due to the propagation from each resolution element of the controlled area of space to the receiving antenna array (AP) of the location station are determined α ( r k )
Figure 00000012
and the time intervals of the propagation of signals from each resolution element to each element AP τ kn , where k is the number of the resolution element, k = 1, 2, ..., K, n is the number of the AP element, n = 1, 2, ..., N, N - the number of AP elements; for all resolution elements and all AP elements, the spatial transform coefficients of the signals are determined w k n = α ( r k ) e - j ω τ k n
Figure 00000013
where ω is the carrier frequency of the source signals, j is the complex unit, the spatial correlation matrix of the received signals is measured at the aperture of the receiving AP

R x x = [ x 1 ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x 1 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x 1 ( t ) x N * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x N * ( t ) ¯ x N ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x N ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x N ( t ) x N * ( t ) ¯ ] = [ z 11 z 12 z 1 N z 21 z 22 z 2 N z N 1 z N 2 z N N ] ,

Figure 00000014
R x x = [ x one ( t ) x one * ( t ) ¯ x one ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x one ( t ) x N * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x one * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x 2 ( t ) x N * ( t ) ¯ ... ... ... ... x N ( t ) x one * ( t ) ¯ x N ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x N ( t ) x N * ( t ) ¯ ] = [ z eleven z 12 ... z one N z 21 z 22 ... z 2 N ... ... ... ... z N one z N 2 ... z N N ] ,
Figure 00000014

где xi - сигнал на входе i-го элемента AP, индекс * обозначает комплексное сопряжение, верхняя черта обозначает усреднение, zmi обозначает соответствующий элемент матрицы, для всех компонент матрицы Rxx составляют уравнения вида ς μ = z m i = η μ T ξ

Figure 00000015
, где m - номер строки, i - номер столбца матрицы Rxx, m=1, 2, …, N, i=1, 2, …, N, µ=(m-1)N+i, η μ = [ w m 1 w i 1 * w m 1 w i 2 * w m 1 w i K * w m 2 w i 1 * w m 2 w i 2 * w m K w i K * ] T
Figure 00000016
, ξ = [ ξ 1 ξ 2 ξ K 2 ] T
Figure 00000017
- вектор, компонентами которого являются компоненты корреляционной матрицы излучений элементов разрешенияwhere x i is the signal at the input of the ith element of AP, the index * denotes complex conjugation, the upper line denotes averaging, z mi denotes the corresponding element of the matrix, for all matrix components R xx are equations ς μ = z m i = η μ T ξ
Figure 00000015
, where m is the row number, i is the column number of the matrix R xx , m = 1, 2, ..., N, i = 1, 2, ..., N, µ = (m-1) N + i, η μ = [ w m one w i one * w m one w i 2 * ... w m one w i K * w m 2 w i one * w m 2 w i 2 * ... w m K w i K * ] T
Figure 00000016
, ξ = [ ξ one ξ 2 ... ξ K 2 ] T
Figure 00000017
- a vector whose components are the components of the correlation matrix of radiation of resolution elements

R s s = [ s 1 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ s K ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ ξ 1 ξ 2 ξ K ξ K + 1 ξ K + 2 ξ 2 K ξ ( K 1 ) K + 1 ξ ( K 1 ) K + 2 ξ K 2 ] ,

Figure 00000018
R s s = [ s one ( t ) s one * ( t ) ¯ s one ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s one ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s one * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ ... ... ... ... s K ( t ) s one * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ ξ one ξ 2 ... ξ K ξ K + one ξ K + 2 ... ξ 2 K ... ... ... ... ξ ( K - one ) K + one ξ ( K - one ) K + 2 ... ξ K 2 ] ,
Figure 00000018

где si(t) - сигнал источника в i-м элементе разрешения, причем в случае отсутствия источника в этом элементе разрешения si(t)=0, формируют из составленных уравнений векторно-матричное уравнение измерений ς = θ ξ + n

Figure 00000019
, где ς = [ ς 1 ς 2 ς N 2 ] T
Figure 00000020
- вектор измерений, состоящий из компонент корреляционной матрицы принимаемых сигналов Rxx, n
Figure 00000021
- вектор ошибок измерений, θ = [ η 1 η 2 η N 2 ] T
Figure 00000022
матрица размером N2×K2, индекс T обозначает транспонирование, определяют из уравнения измерений оценку вектора ξ
Figure 00000023
, формируют из компонент оценки вектора ξ
Figure 00000024
оценку корреляционной матрицы излучений элементов разрешения Rss, определяют мощности и местоположения источников излучения по компонентам главной диагонали полученной матрицы, в которой значение i-го диагонального элемента равно оценке мощности излучения из i-го элемента разрешения, местоположение которого определяется координатным вектором r 1
Figure 00000025
.where s i (t) is the source signal in the ith resolution element, and in the absence of a source in this resolution element s i (t) = 0, a vector-matrix equation of measurements is formed from the composed equations ς = θ ξ + n
Figure 00000019
where ς = [ ς one ς 2 ... ς N 2 ] T
Figure 00000020
- a measurement vector consisting of components of the correlation matrix of the received signals R xx , n
Figure 00000021
- vector of measurement errors, θ = [ η one η 2 ... η N 2 ] T
Figure 00000022
a matrix of size N 2 × K 2 , the index T denotes transposition, the vector estimate is determined from the measurement equation ξ
Figure 00000023
form from component evaluation vector ξ
Figure 00000024
the correlation matrix of the radiation of the resolution elements R ss , the powers and locations of the radiation sources are determined from the components of the main diagonal of the resulting matrix, in which the value of the i-th diagonal element is equal to the estimate of the radiation power from the i-th resolution element, the location of which is determined by the coordinate vector r one
Figure 00000025
.

Поставленная задача решается за счет того, что заявляемый способ строится на измерениях корреляционной матрицы принимаемых элементами AP сигналов вместо измерений мощности при различных направлениях ДН антенны, как это делается в прототипе. Таким образом, из способа вообще исключается необходимость формирования ДН, не требуется управление этой ДН, изменение ее направлений, за счет чего упрощается проведение измерений и сокращается время измерений. Повышение информативности получаемых данных об источниках излучения происходит за счет получения оценки корреляционной матрицы излучений элементов разрешения Rss, которая содержит информацию о взаимных корреляционных свойствах источников в виде недиагональных компонент.The problem is solved due to the fact that the inventive method is based on measurements of the correlation matrix received by the elements of the AP signals instead of power measurements for different directions of the antenna beam, as is done in the prototype. Thus, from the method, the necessity of forming the DN is generally eliminated, it is not necessary to control this DN, changing its directions, thereby simplifying the measurement and reducing the measurement time. An increase in the information content of the obtained data on radiation sources occurs by obtaining an estimate of the correlation matrix of the radiation of the resolution elements R ss , which contains information on the mutual correlation properties of the sources in the form of off-diagonal components.

Обоснование способа.The rationale for the method.

Разобьем контролируемую область пространства на малые объемы - элементы разрешения по местоположению, пронумеруем их и определим координаты каждого элемента разрешения, например координаты их центров. Обозначим эти координаты трехмерными координатными векторами r 1

Figure 00000026
, r 2
Figure 00000027
, …, r K
Figure 00000028
, где K - число элементов разрешения в контролируемой области пространства. В качестве приемной антенны используем AP и за начало системы координат примем некоторый ее базовый элемент (например, первый).We divide the controlled region of space into small volumes - resolution elements by location, number them and determine the coordinates of each resolution element, for example, the coordinates of their centers. We denote these coordinates by three-dimensional coordinate vectors r one
Figure 00000026
, r 2
Figure 00000027
, ..., r K
Figure 00000028
where K is the number of resolution elements in the controlled area of space. We use AP as the receiving antenna and take some of its basic element (for example, the first) as the origin of the coordinate system.

Определим для каждого элемента разрешения контролируемой области пространства коэффициент ослабления сигнала за счет пространственного распространения от этого элемента разрешения до приемной антенны. Будем полагать, что контролируемая область пространства находится в дальней зоне антенны. Тогда приходящий на апертуру приемной антенны сигнал из любого элемента разрешения будет иметь плоский волновой фронт на всей апертуре, а коэффициент пространственного ослабления сигнала можно считать одинаковым для всей апертуры приемной AP.We define for each resolution element of the controlled region of space the signal attenuation coefficient due to spatial propagation from this resolution element to the receiving antenna. We will assume that the controlled region of space is located in the far zone of the antenna. Then the signal arriving at the aperture of the receiving antenna from any resolution element will have a flat wavefront throughout the aperture, and the spatial attenuation coefficient of the signal can be considered the same for the entire aperture of the receiving AP.

В первом приближении коэффициент пространственного ослабления сигнала, приходящего на AP из k-го элемента разрешения, определяется [3] соотношением α ( r k ) = S A 4 π | r k | 2

Figure 00000029
, где | r k |
Figure 00000030
- модуль вектора r k
Figure 00000031
, равный расстоянию k-го элемента разрешения от AP, SA - эффективная площадь приемного элемента AP.In a first approximation, the spatial attenuation coefficient of the signal arriving at the AP from the kth resolution element is determined [3] by the relation α ( r k ) = S A four π | r k | 2
Figure 00000029
where | r k |
Figure 00000030
- vector module r k
Figure 00000031
equal to the distance of the k-th resolution element from AP, S A is the effective area of the receiving element AP.

Определим также для каждого элемента разрешения временные интервалы распространения сигнала от этого элемента разрешения до каждого элемента AP. Время распространения связано с фазовым набегом, поэтому его необходимо учитывать с точностью до элемента AP.We also define for each resolution element the time intervals of signal propagation from this resolution element to each AP element. The propagation time is associated with a phase incursion; therefore, it must be taken into account up to the AP element.

Для k-го элемента разрешения время распространения сигнала от него до базового (первого) элемента AP составитFor the k-th resolution element, the signal propagation time from it to the base (first) AP element will be

τ k 1 = | r k | ν c , ( 1 )

Figure 00000032
τ k one = | r k | ν c , ( one )
Figure 00000032

где νc - скорость распространения сигнала в пространстве.where ν c is the speed of signal propagation in space.

Распространение сигнала по апертуре AP приводит к дополнительной временной задержке. Чтобы ее найти, обозначим координаты элементов AP векторами ρ 1

Figure 00000033
, ρ 2
Figure 00000034
,…, ρ N
Figure 00000035
, где N - число элементов AP и определим дополнительную временную задержку сигнала, приходящего на n-й элемент AP относительно сигнала, пришедшего на первый элемент из k-го элемента разрешения. На фиг.1 показаны геометрические соотношения, иллюстрирующие распространение волнового фронта сигнала по элементам AP: 1 - волновой фронт сигнала, приходящего на AP из k-го элемента разрешения, 2 - координатный вектор k-го элемента разрешения r k
Figure 00000036
, 3 - базовый элемент AP, 4 - координатный вектор ρ n
Figure 00000037
, определяющий положение n-го элемента AP.Signal propagation over the AP aperture leads to an additional time delay. To find it, we denote the coordinates of the elements of AP by vectors ρ one
Figure 00000033
, ρ 2
Figure 00000034
, ..., ρ N
Figure 00000035
, where N is the number of AP elements and determine the additional time delay of the signal arriving at the nth element of the AP relative to the signal arriving at the first element from the kth resolution element. Figure 1 shows the geometric relationships illustrating the propagation of the wavefront of the signal across the AP elements: 1 is the wavefront of the signal arriving at the AP from the kth resolution element, 2 is the coordinate vector of the kth resolution element r k
Figure 00000036
, 3 - basic element of AP, 4 - coordinate vector ρ n
Figure 00000037
defining the position of the nth element of AP.

Искомая временная задержка распространения сигнала между 1-м и n-м элементами AP определяется пространственным набегом 5 на фиг.1, который обозначим ln. Величина ln равна проекции вектора ρ n

Figure 00000038
на направление вектора r k
Figure 00000039
и определяется соотношением l n = r k T ρ n | r k |
Figure 00000040
, а соответствующая временная задержка - соотношениемThe desired time delay of signal propagation between the 1st and nth elements of the AP is determined by the spatial incursion 5 in FIG. 1, which we denote by l n . The value of l n is equal to the projection of the vector ρ n
Figure 00000038
to the direction of the vector r k
Figure 00000039
and is determined by the relation l n = r k T ρ n | r k |
Figure 00000040
, and the corresponding time delay is the ratio

Δ τ 1 n = l n v c . ( 2 )

Figure 00000041
Δ τ one n = l n v c . ( 2 )
Figure 00000041

Временной интервал распространения сигнала от k-го элемента разрешения контролируемой области пространства до n-го элемента приемной AP получим, просуммировав (1) и (2):The time interval of signal propagation from the k-th element of the resolution of the controlled region of space to the n-th element of the receiving AP will be obtained by summing (1) and (2):

τ k n = τ k 1 + Δ τ 1 n . ( 3 )

Figure 00000042
τ k n = τ k one + Δ τ one n . ( 3 )
Figure 00000042

Пусть в k-м элементе разрешения находится источник излучения, сигнал которого описывается функциейLet the radiation source be located in the kth resolution element, the signal of which is described by the function

s k ( t ) = A k e j ( ϕ k 0 + ω t )

Figure 00000043
, s k ( t ) = A k e j ( ϕ k 0 + ω t )
Figure 00000043
,

где Ak - амплитуда, φk0 - начальная фаза, ω - несущая частота сигнала.where A k is the amplitude, φ k0 is the initial phase, ω is the carrier frequency of the signal.

Тогда с учетом интервала распространения (3) на входе n-го элемента AP сигнал от k-то источника будет определяться выражениемThen, taking into account the propagation interval (3) at the input of the nth element AP, the signal from the kth source will be determined by the expression

x n ( k ) ( t ) = α ( r k ) s k ( t τ k n ) = α ( r k ) A k e j ω k 0 e j ω ( t τ k n ) = α ( r k ) e j ω k n s k ( t ) . ( 4 )

Figure 00000044
x n ( k ) ( t ) = α ( r k ) s k ( t - τ k n ) = α ( r k ) A k e j ω k 0 e j ω ( t - τ k n ) = α ( r k ) e - j ω k n s k ( t ) . ( four )
Figure 00000044

Объединим сомножители в правой части (4), описывающие преобразование сигнала за счет пространственного распространения, в коэффициент пространственного преобразования сигналаCombine the factors on the right-hand side of (4) that describe the transformation of the signal due to spatial propagation into the coefficient of spatial transformation of the signal

w k n = α ( r k ) e j ω τ k n ( 5 )

Figure 00000045
w k n = α ( r k ) e - j ω τ k n ( 5 )
Figure 00000045

и перепишем (4) в видеand rewrite (4) in the form

x n ( k ) ( t ) = w k n s k ( t ) . ( 6 )

Figure 00000046
x n ( k ) ( t ) = w k n s k ( t ) . ( 6 )
Figure 00000046

Запишем суммарный сигнал на входе n-го элемента AP от всех источников излучения, находящихся в контролируемой области пространства. Для этого просуммируем сигналы (6) по всем элементам разрешения:We write the total signal at the input of the nth element AP from all radiation sources located in a controlled region of space. To do this, sum the signals (6) for all resolution elements:

x n ( t ) = k = 1 K w k n s k ( t ) = w n T s ( t ) , ( 7 )

Figure 00000047
x n ( t ) = k = one K w k n s k ( t ) = w n T s ( t ) , ( 7 )
Figure 00000047

где w n T = [ w 1 n , w 2 n w K n ] T

Figure 00000048
- вектор пространственного преобразования сигналов, объединяющий коэффициенты вида (5), s ( t ) = [ s 1 ( t ) s 2 ( t ) s K ( t ) ] T
Figure 00000049
- вектор излучений элементов разрешения, в котором si(t) - сигнал источника в i-м элементе разрешения, причем в случае отсутствия источника в этом элементе разрешения si(t)=0.Where w n T = [ w one n , w 2 n ... w K n ] T
Figure 00000048
- a vector of spatial signal transformation, combining coefficients of the form (5), s ( t ) = [ s one ( t ) s 2 ( t ) ... s K ( t ) ] T
Figure 00000049
is the radiation vector of the resolution elements, in which s i (t) is the source signal in the i-th resolution element, and in the absence of a source in this resolution element s i (t) = 0.

Запишем входные сигналы на всех элементах AP аналогично (7)We write the input signals on all elements of the AP similarly to (7)

x 1 ( t ) = w 1 T s ( t ) , x 2 ( t ) = w 2 T s ( t ) ,           x N 1 ( t ) = w N T s ( t )

Figure 00000050
x one ( t ) = w one T s ( t ) , x 2 ( t ) = w 2 T s ( t ) , ... ... x N one ( t ) = w N T s ( t )
Figure 00000050

и полученную систему уравнений перепишем в векторно-матричной форме:and rewrite the resulting system of equations in vector-matrix form:

x ( t ) = W s ( t ) ( 8 )

Figure 00000051
x ( t ) = W s ( t ) ( 8 )
Figure 00000051

где x ( t ) = [ x 1 ( t ) x 2 ( t ) x N ( t ) ] T

Figure 00000052
- вектор сигналов, принимаемых элементами W = [ w 1 w 2 w N ] T
Figure 00000053
- весовая матрица размером N×K.Where x ( t ) = [ x one ( t ) x 2 ( t ) ... x N ( t ) ] T
Figure 00000052
- vector of signals received by the elements W = [ w one w 2 ... w N ] T
Figure 00000053
- weight matrix of size N × K.

Запишем теперь выражение для пространственной корреляционной матрицы принимаемых сигналов. С учетом (8) получимWe now write the expression for the spatial correlation matrix of the received signals. In view of (8), we obtain

R x x = x ( t ) x T * ( t ) ¯ = W s ( t ) s T * ( t ) ¯ W T * = W R s s W T * , ( 9 )

Figure 00000054
R x x = x ( t ) x T * ( t ) ¯ = W s ( t ) s T * ( t ) ¯ W T * = W R s s W T * , ( 9 )
Figure 00000054

где R s s = s ( t ) s T * ( t ) ¯

Figure 00000055
- корреляционная матрица излучений элементов разрешения.Where R s s = s ( t ) s T * ( t ) ¯
Figure 00000055
- correlation matrix of emissions of resolution elements.

Измерим пространственную корреляционную матрицу принимаемых сигналов Rxx и по компонентам этой измеренной матрицы найдем компоненты корреляционной матрицы излучений элементов разрешения Rss. Для этого обозначим следующим образом компоненты измеренной пространственной корреляционной матрицы принимаемых сигналов и корреляционной матрицы излучений элементов разрешения:We measure the spatial correlation matrix of the received signals R xx and find the components of the correlation matrix of the radiation of resolution elements R ss from the components of this measured matrix. To do this, we denote as follows the components of the measured spatial correlation matrix of the received signals and the correlation matrix of the radiation of the resolution elements:

R x x = [ x 1 ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x 1 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x 1 ( t ) x N * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x N * ( t ) ¯ x N ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x N ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x N ( t ) x N * ( t ) ¯ ] = [ z 11 z 12 z 1 N z 21 z 22 z 2 N z N 1 z N 2 z N N ] = ( 10 ) = [ ς 1 ς 2 ς N ς N + 1 ς N + 2 ς 2 N ς ( N 1 ) K + 1 ς ( N 1 ) N + 2 ς N 2 ] ,

Figure 00000056
R x x = [ x one ( t ) x one * ( t ) ¯ x one ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x one ( t ) x N * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x one * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x 2 ( t ) x N * ( t ) ¯ ... ... ... ... x N ( t ) x one * ( t ) ¯ x N ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x N ( t ) x N * ( t ) ¯ ] = [ z eleven z 12 ... z one N z 21 z 22 ... z 2 N ... ... ... ... z N one z N 2 ... z N N ] = ( 10 ) = [ ς one ς 2 ... ς N ς N + one ς N + 2 ... ς 2 N ... ... ... ... ς ( N - one ) K + one ς ( N - one ) N + 2 ... ς N 2 ] ,
Figure 00000056

R s s = [ s 1 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ s K ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ y 11 y 12 y 1 K y 21 y 22 y 2 K y K 1 y K 2 y K K ] = ( 11 ) = [ ξ 1 ξ 2 ξ K ξ K + 1 ξ K + 2 ξ 2 K ξ ( K 1 ) K + 1 ξ ( K 1 ) K + 2 ξ K 2 ] .

Figure 00000057
R s s = [ s one ( t ) s one * ( t ) ¯ s one ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s one ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s one * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ ... ... ... ... s K ( t ) s one * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ y eleven y 12 ... y one K y 21 y 22 ... y 2 K ... ... ... ... y K one y K 2 ... y K K ] = ( eleven ) = [ ξ one ξ 2 ... ξ K ξ K + one ξ K + 2 ... ξ 2 K ... ... ... ... ξ ( K - one ) K + one ξ ( K - one ) K + 2 ... ξ K 2 ] .
Figure 00000057

Для всех компонент матрицы Rxx запишем уравнения исходя из выражения (9) и структур матриц (10) и (11)For all components of the matrix R xx, we write the equations based on the expression (9) and the structures of the matrices (10) and (11)

ς μ = z m i = k = 1 K l = 1 K w m k w i l * y k l = w m 1 w i l * y 11 + w m 1 w i 2 * y 12 + + w m 1 w i K * y 1 K + w m 2 w i l * y 21 + + w m 2 w i 2 * y 22 + + w m 2 w i K * y 2 K + + w m K w i K * y K K = υ = 1 K 2 η μ υ ξ υ = η μ T ξ , ( 12 )

Figure 00000058
ς μ = z m i = k = one K l = one K w m k w i l * y k l = w m one w i l * y eleven + w m one w i 2 * y 12 + ... + w m one w i K * y one K + w m 2 w i l * y 21 + + w m 2 w i 2 * y 22 + ... + w m 2 w i K * y 2 K + ... ... + w m K w i K * y K K = υ = one K 2 η μ υ ξ υ = η μ T ξ , ( 12 )
Figure 00000058

где m - номер строки, i - номер столбца матрицы Rxx, ςµ=zmi, µ=(m-1)N+i, ξυ=ykl, υ=(k-1)K+l, η μ υ = w m k w i l *

Figure 00000059
, η μ = [ w m 1 w i 1 * w m 1 w i 2 * w m 1 w i K * w m 2 w i 1 * w m 2 w i 2 * w m K w i K * ] T
Figure 00000060
- вектор, составленный из комбинаций коэффициентов пространственного преобразования сигналов, ξ = [ ξ 1 ξ 2 ξ K 2 ] T
Figure 00000061
- вектор, компонентами которого являются компоненты корреляционной матрицы излучений элементов разрешения Rss, как они обозначены в (11).where m is the row number, i is the column number of the matrix R xx , ς μ = z mi , μ = (m-1) N + i, ξ υ = y kl , υ = (k-1) K + l, η μ υ = w m k w i l *
Figure 00000059
, η μ = [ w m one w i one * w m one w i 2 * ... w m one w i K * w m 2 w i one * w m 2 w i 2 * ... w m K w i K * ] T
Figure 00000060
- a vector composed of combinations of spatial transform coefficients of signals, ξ = [ ξ one ξ 2 ... ξ K 2 ] T
Figure 00000061
is a vector whose components are the components of the correlation matrix of emissions of resolution elements R ss , as they are indicated in (11).

Найдем оценку вектора ξ

Figure 00000062
. Для этого запишем (12) последовательно для всех компонент измеренной матрицы Rxx:Find the estimate of the vector ξ
Figure 00000062
. To do this, we write (12) sequentially for all components of the measured matrix R xx :

ς 1 = η 1 T ξ , ς 2 = η 2 T ξ , , ς N 2 = η N 2 T ξ

Figure 00000063
ς one = η one T ξ , ς 2 = η 2 T ξ , ... ... , ς N 2 = η N 2 T ξ
Figure 00000063

и полученную систему уравнений представим в виде векторно-матричного уравнения измеренийand present the resulting system of equations in the form of a vector-matrix equation of measurements

ς = θ ξ + n , ( 1 3 )

Figure 00000064
ς = θ ξ + n , ( one 3 )
Figure 00000064

где ς = [ ς 1 ς 2 ς N 2 ] T

Figure 00000065
- вектор измерений, состоящий из компонент измеренной корреляционной матрицы принимаемых сигналов Rxx, как обозначено в (10), n
Figure 00000066
- вектор ошибок измерений, θ [ η 1 η 2 η N 2 ] T
Figure 00000067
- известная матрица размером N2×K2, компонентами которой являются комбинации коэффициентов пространственного преобразования сигналов.Where ς = [ ς one ς 2 ... ς N 2 ] T
Figure 00000065
is a measurement vector consisting of components of the measured correlation matrix of received signals R xx , as indicated in (10), n
Figure 00000066
- vector of measurement errors, θ [ η one η 2 ... η N 2 ] T
Figure 00000067
- a known matrix of size N 2 × K 2 , the components of which are combinations of the coefficients of spatial signal transformation.

Из уравнения (13) найдем оценку вектора ξ

Figure 00000068
. При известных вероятностных характеристиках измеряемых величин и ошибок измерений оценку можно получить методом винеровского оценивания, как это изложено, например, в [4]. Винеровская оценка вектора ξ
Figure 00000069
имеет видFrom equation (13) we find the estimate of the vector ξ
Figure 00000068
. Given the known probabilistic characteristics of the measured quantities and measurement errors, the estimate can be obtained by the Wiener estimation method, as described, for example, in [4]. Wiener vector estimate ξ
Figure 00000069
has the form

ξ = R ξ ξ θ T ( θ R ξ ξ θ T + R n n ) 1 ς , ξ = R ξ ξ θ T ( θ R ξ ξ θ T + R n n ) - one ς ,

где Rξξ и Rnm - корреляционные матрицы соответственно измеряемых величин и ошибок измерений.where R ξξ and R nm are the correlation matrices of the measured quantities and measurement errors, respectively.

При отсутствии данных о вероятностных характеристиках измеренных величин и ошибок измерений более грубую оценку можно найти из уравнения (13) методом псевдообращения [5]:In the absence of data on the probabilistic characteristics of the measured quantities and measurement errors, a rougher estimate can be found from equation (13) by the pseudoinverse method [5]:

ξ = θ + ς

Figure 00000071
, ξ = θ + ς
Figure 00000071
,

где индекс + обозначает операцию псевдообращения матрицы.where the index + denotes the pseudoinverse operation of the matrix.

Сформируем из компонент оценки вектора ξ

Figure 00000072
оценку корреляционной матрицы излучений элементов разрешения Rss, используя соответствие компонент этого вектора и компонент формируемой матрицы (11):We form a vector estimation component ξ
Figure 00000072
estimation of the correlation matrix of radiations of resolution elements R ss using the correspondence of the components of this vector and the components of the generated matrix (11):

R ^ s s = [ s 1 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ s K ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ ξ ^ 1 ξ ^ 2 ξ ^ K ξ ^ K + 1 ξ ^ K + 2 ξ ^ 2 K ξ ^ ( K 1 ) K + 1 ξ ^ ( K 1 ) K + 2 ξ ^ K 2 ] ,     ( 14 )

Figure 00000073
R ^ s s = [ s one ( t ) s one * ( t ) ¯ s one ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s one ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s one * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ ... ... ... ... s K ( t ) s one * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ ξ ^ one ξ ^ 2 ... ξ ^ K ξ ^ K + one ξ ^ K + 2 ... ξ ^ 2 K ... ... ... ... ξ ^ ( K - one ) K + one ξ ^ ( K - one ) K + 2 ... ξ ^ K 2 ] , ( fourteen )
Figure 00000073

где ^ обозначает оценку соответствующей величины.where ^ denotes the estimate of the corresponding quantity.

Определим мощности и местоположения источников излучения по компонентам главной диагонали полученной матрицы R ^ s s

Figure 00000074
. Как видно из структуры этой матрицы (14), компонентами ее главной диагонали являются оценки мощностей, излучаемых из всех элементов разрешения контролируемой области пространства: если обозначить мощность излучения из i-го элемента разрешения как pi, то p 1 = s 1 ( t ) s 1 * ( t ) ¯
Figure 00000075
, p 2 = s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯
Figure 00000076
, … p K = s K ( t ) s K * ( t ) ¯
Figure 00000077
. Таким образом, значение i-го диагонального элемента равно оценке мощности излучения из i-го элемента разрешения, местоположение которого определяется координатным вектором r i
Figure 00000078
.We determine the power and location of the radiation sources by the components of the main diagonal of the resulting matrix R ^ s s
Figure 00000074
. As can be seen from the structure of this matrix (14), the components of its main diagonal are the estimates of powers emitted from all resolution elements of the controlled region of space: if we designate the radiation power from the ith resolution element as p i , then p one = s one ( t ) s one * ( t ) ¯
Figure 00000075
, p 2 = s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯
Figure 00000076
, ... p K = s K ( t ) s K * ( t ) ¯
Figure 00000077
. Thus, the value of the ith diagonal element is equal to the estimate of the radiation power from the ith resolution element, the location of which is determined by the coordinate vector r i
Figure 00000078
.

Это дает решение задачи определения местоположений и мощностей источников излучения: по значениям диагональных элементов можно выявить те элементы разрешения, в которых находятся источники, например, по максимумам в распределении значений оценок мощностей по элементам разрешения. Номера выявленных элементов разрешения определяют координаты, т.е. местоположения источников в виде априори определенных координатных векторов этих элементов разрешения.This gives a solution to the problem of determining the locations and powers of radiation sources: by the values of the diagonal elements you can identify those resolution elements in which the sources are located, for example, by the maxima in the distribution of the values of the power ratings among the resolution elements. The numbers of the identified resolution elements determine the coordinates, i.e. location of sources in the form of a priori defined coordinate vectors of these resolution elements.

Дополнительно матрица (14) позволяет получить характеристики взаимной корреляции сигналов источников. Действительно, выявив номера элементов разрешения, в которых находятся источники, например - i-й и j-й элементы, найдем взаимную корреляцию сигналов этих источников в виде компоненты на пересечении i-й строки и j-го столбца (или наоборот) матрицы R ^ s s

Figure 00000079
: s i ( t ) s j ( t ) ¯ .
Figure 00000080
Additionally, matrix (14) allows one to obtain the characteristics of cross-correlation of source signals. Indeed, having identified the numbers of resolution elements in which the sources are located, for example, the ith and jth elements, we find the mutual correlation of the signals of these sources in the form of a component at the intersection of the ith row and the jth column (or vice versa) of the matrix R ^ s s
Figure 00000079
: s i ( t ) s j ( t ) ¯ .
Figure 00000080

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом следующие.The advantages of the proposed method in comparison with the prototype are as follows.

1. Упрощение измерений, поскольку заявляемый способ позволяет обходиться без сканирования пространства направленной антенной.1. Simplification of measurements, since the inventive method allows to do without scanning the space of a directional antenna.

2. Сокращение времени измерений, поскольку в заявляемом способе отсутствует необходимость проведения измерений при каждом из априори определенных и установленных при измерениях направлений оси ДН. Вместо этого одномоментно измеряется пространственная корреляционная матрица принимаемых сигналов.2. Reducing the measurement time, since in the present method there is no need for measurements at each of the a priori defined and established during measurements of the direction of the axis of the beam. Instead, the spatial correlation matrix of the received signals is measured simultaneously.

3. Повышение информативности, поскольку заявляемый способ позволяет определять не только местоположения и мощности источников излучения, но и оценивать взаимно-корреляционные характеристики сигналов источников.3. Increasing information content, since the inventive method allows you to determine not only the location and power of radiation sources, but also to evaluate the cross-correlation characteristics of the signal sources.

Источники информацииInformation sources

1. Сайбелъ А.Г. Основы радиолокации. - М.: Советское радио, 1961, с.15-17 (аналог).1. Saibel A.G. Basics of radar. - M .: Soviet Radio, 1961, p.15-17 (analogue).

2. Патент №2444740, опубликован 10.03.2012, Бюл. №7 (протопип).2. Patent No. 2444740, published March 10, 2012, Bull. No. 7 (protopip).

3. Сайбель А.Г. Основы радиолокации. - М.: Советское радио, 1961, с.33-34.3. Saibel A.G. Basics of radar. - M .: Soviet Radio, 1961, p. 33-34.

4. Самойленко В.И., Пузырев В.А., Грубрин И.В. Техническая кибернетика: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МАИ, 1994, с.130-132.4. Samoilenko V.I., Puzyrev V.A., Grubrin I.V. Technical cybernetics: Textbook. allowance. - M .: Publishing House of the Moscow Aviation Institute, 1994, p.130-132.

5. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. 4-е изд. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988, с.35.5. Gantmakher F.R. Matrix theory. 4th ed. - M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. lit., 1988, p. 35.

Claims (1)

Способ определения местоположений и мощностей источников излучения однопозиционной локационной станцией,
заключающийся в том, что контролируемую область пространства разбивают на малые объемы-элементы разрешения по местоположению, нумеруют их и фиксируют местоположение каждого элемента разрешения, например, с помощью координатных векторов r 1
Figure 00000081
, r 2
Figure 00000082
, …, r K
Figure 00000083
, где K - число
элементов разрешения в контролируемой области пространства, отличающийся тем, что априорно до проведения измерений определяют коэффициенты ослабления сигналов за счет распространения от каждого элемента разрешения контролируемой области пространства до приемной антенной решетки (AP) локационной станции α ( r k )
Figure 00000084
и временные интервалы распространения сигналов от каждого элемента разрешения до каждого элемента AP τkn, где k - номер элемента разрешения, k=1, 2, …, K, n - номер элемента AP, n=1, 2, …, N, N - число элементов AP, для всех элементов разрешения и всех элементов AP определяют коэффициенты пространственного преобразования сигналов w k n = α ( r k ) e j ω τ k n ,
Figure 00000085
где ω - несущая частота сигналов источников, j - комплексная единица, измеряют пространственную корреляционную матрицу принимаемых сигналов на апертуре приемной AP
R x x = [ x 1 ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x 1 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x 1 ( t ) x N * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x N * ( t ) ¯ x N ( t ) x 1 * ( t ) ¯ x N ( t ) x 2 * ( t ) ¯ x N ( t ) x N * ( t ) ¯ ] = [ z 11 z 12 z 1 N z 21 z 22 z 2 N z N 1 z N 2 z N N ] ,
Figure 00000086

где xi - сигнал на входе i-го элемента AP, индекс * обозначает комплексное сопряжение, верхняя черта обозначает усреднение, Zmi обозначает соответствующий элемент матрицы, для всех компонент матрицы Rxx составляют уравнения вида ς μ = z m i = η μ T ξ
Figure 00000087
, где m - номер строки, i - номер столбца матрицы Rxx, m=1, 2, …, N, i=1, 2, …, N, µ=(m-1)N+i, η μ = [ w m 1 w i 1 * w m 1 w i 2 * w m 1 w i K * w m 2 w i 1 * w m 2 w i 2 * w m K w i K * ] T
Figure 00000088
,
ξ = [ ξ 1 ξ 2 ξ K 2 ] T
Figure 00000089
- вектор, компонентами которого являются компоненты корреляционной матрицы излучений элементов разрешения
R s s = [ s 1 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 1 ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ s K ( t ) s 1 * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ ξ 1 ξ 2 ξ K ξ K + 1 ξ K + 2 ξ 2 K ξ ( K 1 ) K + 1 ξ ( K 1 ) K + 2 ξ K 2 ]
Figure 00000090

где si(t) - сигнал источника в i-м элементе разрешения, причем в случае отсутствия источника в этом элементе разрешения si(t)=0 формируют из составленных уравнений векторно-матричное уравнение измерений ς = θ ξ + n
Figure 00000091
, где ς = [ ς 1 ς 2 ς N 2 ] T
Figure 00000092
- вектор измерений, состоящий из компонент корреляционной матрицы принимаемых сигналов Rxx, n
Figure 00000093
- вектор ошибок измерений, θ [ η 1 η 2 η N 2 ] T
Figure 00000094
- матрица размером N2×K2, индекс T обозначает транспонирование, определяют из уравнения измерений оценку вектора ξ ,
Figure 00000095
формируют из компонент оценки вектора ξ
Figure 00000062
оценку корреляционной матрицы излучений элементов разрешения Rss, определяют мощности и местоположения источников излучения по компонентам главной диагонали полученной матрицы, в которой значение i-го диагонального элемента равно оценке мощности излучения из i-го элемента разрешения, местоположение которого определяется координатным вектором r i
Figure 00000096
.
A method for determining the locations and powers of radiation sources by a single-position location-based station,
consisting in the fact that the controlled area of space is divided into small volumes of resolution elements by location, number them and fix the location of each resolution element, for example, using coordinate vectors r one
Figure 00000081
, r 2
Figure 00000082
, ..., r K
Figure 00000083
where K is the number
resolution elements in a controlled area of space, characterized in that a priori, prior to measurements, the attenuation coefficients of signals are determined due to propagation from each resolution element of a controlled area of space to a receiving antenna array (AP) of a location station α ( r k )
Figure 00000084
and the time intervals of the propagation of signals from each resolution element to each element AP τ kn , where k is the number of the resolution element, k = 1, 2, ..., K, n is the number of the AP element, n = 1, 2, ..., N, N - the number of AP elements; for all resolution elements and all AP elements, the spatial transform coefficients of the signals are determined w k n = α ( r k ) e - j ω τ k n ,
Figure 00000085
where ω is the carrier frequency of the source signals, j is the complex unit, the spatial correlation matrix of the received signals is measured at the aperture of the receiving AP
R x x = [ x one ( t ) x one * ( t ) ¯ x one ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x one ( t ) x N * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x one * ( t ) ¯ x 2 ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x 2 ( t ) x N * ( t ) ¯ ... ... ... ... x N ( t ) x one * ( t ) ¯ x N ( t ) x 2 * ( t ) ¯ ... x N ( t ) x N * ( t ) ¯ ] = [ z eleven z 12 ... z one N z 21 z 22 ... z 2 N ... ... ... ... z N one z N 2 ... z N N ] ,
Figure 00000086

where x i is the signal at the input of the ith element of AP, the index * denotes complex conjugation, the upper line denotes averaging, Z mi denotes the corresponding element of the matrix, for all matrix components R xx are equations of the form ς μ = z m i = η μ T ξ
Figure 00000087
, where m is the row number, i is the column number of the matrix R xx , m = 1, 2, ..., N, i = 1, 2, ..., N, µ = (m-1) N + i, η μ = [ w m one w i one * w m one w i 2 * ... w m one w i K * w m 2 w i one * w m 2 w i 2 * ... w m K w i K * ] T
Figure 00000088
,
ξ = [ ξ one ξ 2 ... ξ K 2 ] T
Figure 00000089
- a vector whose components are the components of the correlation matrix of radiation of resolution elements
R s s = [ s one ( t ) s one * ( t ) ¯ s one ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s one ( t ) s K * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s one * ( t ) ¯ s 2 ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s 2 ( t ) s K * ( t ) ¯ ... ... ... ... s K ( t ) s one * ( t ) ¯ s K ( t ) s 2 * ( t ) ¯ ... s K ( t ) s K * ( t ) ¯ ] = [ ξ one ξ 2 ... ξ K ξ K + one ξ K + 2 ... ξ 2 K ... ... ... ... ξ ( K - one ) K + one ξ ( K - one ) K + 2 ... ξ K 2 ]
Figure 00000090

where s i (t) is the source signal in the ith resolution element, and in the absence of a source in this resolution element s i (t) = 0, a vector-matrix equation of measurements is formed from the composed equations ς = θ ξ + n
Figure 00000091
where ς = [ ς one ς 2 ... ς N 2 ] T
Figure 00000092
- a measurement vector consisting of components of the correlation matrix of received signals R xx , n
Figure 00000093
- vector of measurement errors, θ [ η one η 2 ... η N 2 ] T
Figure 00000094
- a matrix of size N 2 × K 2 , the index T denotes transposition, the vector estimate is determined from the measurement equation ξ ,
Figure 00000095
form from the vector estimation components ξ
Figure 00000062
estimate the correlation matrix of the radiation of the resolution elements R ss , determine the power and location of the radiation sources according to the components of the main diagonal of the resulting matrix, in which the value of the i-th diagonal element is equal to the estimate of the radiation power from the i-th resolution element, the location of which is determined by the coordinate vector r i
Figure 00000096
.
RU2012125149/07A 2012-06-18 2012-06-18 Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station RU2499273C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125149/07A RU2499273C1 (en) 2012-06-18 2012-06-18 Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125149/07A RU2499273C1 (en) 2012-06-18 2012-06-18 Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2499273C1 true RU2499273C1 (en) 2013-11-20

Family

ID=49710205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012125149/07A RU2499273C1 (en) 2012-06-18 2012-06-18 Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499273C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115034075A (en) * 2022-06-22 2022-09-09 电子科技大学 Rapid and accurate prediction method for irregular antenna array vector gain directional diagram
RU2796396C1 (en) * 2022-12-08 2023-05-23 Александр Сергеевич Дмитриев Device for long-term continuous measurement of power density of non-ionizing electromagnetic radiation and total energy density
WO2024123213A1 (en) * 2022-12-08 2024-06-13 Александр Сергеевич Дмитриев Device for measuring the power density and total energy density of non-ionizing electromagnetic radiation
CN119087348A (en) * 2024-08-16 2024-12-06 中国电子科技集团公司第三十六研究所 A direct positioning method for radiation source
CN119644244A (en) * 2024-12-06 2025-03-18 电子科技大学 Combined positioning method for radiation source and scattering point

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6051967A (en) * 1995-09-08 2000-04-18 U.S. Philips Corporation Electric field measurement system
RU2204844C2 (en) * 2001-01-12 2003-05-20 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Device for measuring medium scattering function width
RU2251803C1 (en) * 2004-07-20 2005-05-10 Панов Владимир Петрович Method for determining information parameters and characteristics of transmitters radio signals
WO2005073752A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Nowcast Mobile Gmbh System and method for the recording transmission and analysis of data and information generated by electromagnetic radiation
RU67279U1 (en) * 2007-06-04 2007-10-10 Тихоокеанский военно-морской институт имени С.О. Макарова DEVICE FOR ESTIMATING SPATIAL CORRELATION PROPERTIES OF ELECTROMAGNETIC SIGNALS OF DECAMETER RANGE
EP2030029A2 (en) * 2006-05-31 2009-03-04 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for detecting em energy using surface plasmon polaritons
WO2011022197A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Arcom Digital, Llc Method and apparatus for detecting and locating leakage of digital signals
RU112446U1 (en) * 2011-05-16 2012-01-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аквамарин" PASSIVE RADIOELECTRONIC COMPLEX FOR ONE-POINT DETERMINATION OF HORIZONTAL COORDINATES AND OBJECTS OF MOTION OF THE OBJECT BY THE LINE-FILTRATION CALMAN-BUSSI METHOD
RU2444740C1 (en) * 2011-01-26 2012-03-10 Марина Витальевна Самойленко Method of determining position and power of radiation sources

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6051967A (en) * 1995-09-08 2000-04-18 U.S. Philips Corporation Electric field measurement system
RU2204844C2 (en) * 2001-01-12 2003-05-20 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Device for measuring medium scattering function width
WO2005073752A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Nowcast Mobile Gmbh System and method for the recording transmission and analysis of data and information generated by electromagnetic radiation
RU2251803C1 (en) * 2004-07-20 2005-05-10 Панов Владимир Петрович Method for determining information parameters and characteristics of transmitters radio signals
EP2030029A2 (en) * 2006-05-31 2009-03-04 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for detecting em energy using surface plasmon polaritons
RU67279U1 (en) * 2007-06-04 2007-10-10 Тихоокеанский военно-морской институт имени С.О. Макарова DEVICE FOR ESTIMATING SPATIAL CORRELATION PROPERTIES OF ELECTROMAGNETIC SIGNALS OF DECAMETER RANGE
WO2011022197A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Arcom Digital, Llc Method and apparatus for detecting and locating leakage of digital signals
RU2444740C1 (en) * 2011-01-26 2012-03-10 Марина Витальевна Самойленко Method of determining position and power of radiation sources
RU112446U1 (en) * 2011-05-16 2012-01-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аквамарин" PASSIVE RADIOELECTRONIC COMPLEX FOR ONE-POINT DETERMINATION OF HORIZONTAL COORDINATES AND OBJECTS OF MOTION OF THE OBJECT BY THE LINE-FILTRATION CALMAN-BUSSI METHOD

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115034075A (en) * 2022-06-22 2022-09-09 电子科技大学 Rapid and accurate prediction method for irregular antenna array vector gain directional diagram
CN115034075B (en) * 2022-06-22 2023-11-24 电子科技大学 Rapid and accurate prediction method for vector gain pattern of irregular antenna array
RU2796396C1 (en) * 2022-12-08 2023-05-23 Александр Сергеевич Дмитриев Device for long-term continuous measurement of power density of non-ionizing electromagnetic radiation and total energy density
WO2024123213A1 (en) * 2022-12-08 2024-06-13 Александр Сергеевич Дмитриев Device for measuring the power density and total energy density of non-ionizing electromagnetic radiation
RU225252U1 (en) * 2023-12-19 2024-04-16 Публичное акционерное общество "Россети Центр" (ПАО "Россети Центр") DEVICE FOR FIXING ELECTROMAGNETIC RADIATION
CN119087348A (en) * 2024-08-16 2024-12-06 中国电子科技集团公司第三十六研究所 A direct positioning method for radiation source
CN119644244A (en) * 2024-12-06 2025-03-18 电子科技大学 Combined positioning method for radiation source and scattering point

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1828803B1 (en) System and technique for calibrating radar arrays
RU2363010C2 (en) Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source and device to this end
CN113253234B (en) Signal processing method of target micro-deformation observation radar system and radar system
RU2682661C1 (en) Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture
RU2499273C1 (en) Method to detect locations and capacities of sources of radiation by single-position location station
RU2515179C1 (en) Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions
RU2704029C1 (en) Time method for determining range to a radio-frequency scanning source without bearing measurement
CN117368922A (en) Vehicle-mounted radar angle measurement method, terminal equipment and storage medium
CN111880168A (en) Target positioning method based on passive digital array radar
RU2204145C2 (en) Difference-range finding method of taking bearing to radio emission source and device for its realization
RU2444740C1 (en) Method of determining position and power of radiation sources
RU2623831C1 (en) Method of passive determining coordinates of moving radiation source
RU2231806C2 (en) Method for estimation of current co-ordinates of source of radio emission
RU2668566C2 (en) One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates
US20190219664A1 (en) System and method for range and angle determination to an array of radio receivers
RU2392634C1 (en) Method for definition of directions to radiation sources and angular discrimination of sources
US8730765B2 (en) Method and device for measuring a profile of the ground
RU2379707C1 (en) Method for surface observation by onboard radio-ir-radar connected with radar
CN109061592A (en) Compressed sensing based multi-point transmitting millimetre-wave radar direction-finding method
RU2572357C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth's surface in on-board four-channel doppler radar set
RU2305851C2 (en) Method for determining coordinates of radio emission source
EP4369025B1 (en) Mimo radar-signal processing device, reception-signal processing device thereof, and method for discriminating propagation mode of reception-signal vector of interest
CN118837841A (en) Radar target angle measurement method, radar target angle measurement device and storage medium
RU2390038C2 (en) Method for detection of speed and motion direction for carrier of surveillance radar
RU2841647C1 (en) Method of determining range to moving radiation source using passive sonar

Legal Events

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

Effective date: 20180619