CC BY
58
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛЬНОГО ПОДПРОСТРАНСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА ИСТОЧНИКОВ УЗКОПОЛОСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ
Чистяков Виталий Александрович
аспирант 1 курса Сибирского Федерального Университета Института инженерной физики и радиоэлектроники 660074, РФ, Красноярский край, Красноярск, ул. Академика Киренского 28
E-mail: [email protected]
USING A SIGNAL SUB-SPACE FOR QUANTITY DETERMINATION OF THE NARROW-BAND SIGNAL RADIO-SOURCES
Vitaliy Chistyakov
Postgraduate student of the 1st year of the Siberian Federal University Institute of engineering physics and radio electronics 660074, Russia, Krasnoyarsk territory, Krasnoyarsk, st. Akademika Kirenskogo 28
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается метод определения числа источников узкополосных радиосигналов, идея которого основывается на использовании сигнального подпространства. В основе метода лежит оценка собственных векторов корреляционной матрицы сигналов, поступающих на вход линейной активной фазированной антенной решетки с числом элементов равным 14. В работе представлен анализ работы, а также показаны результаты моделирования метода определения числа источников радиосигналов.
ABSTRACT
The article considers a method for determining the number of sources of narrowband radio signals, the idea of which is based on the use of a signal subspace. The method is based on the estimation of the eigenvalues of the correlation matrix of the signals arriving at the input of a linear active phased array antenna with a number of elements equal to 14. This paper presents an analysis of the operation, and also shows the results of modeling the method for determining the number of radio signal sources.
Ключевые слова: источник радиосигналов, узкополосный сигнал, спектр, корреляционная матрица, фазированная антенная решетка, радиолокатор, пеленг.
Keywords: radio signal source, narrowband signal, spectrum, correlation matrix, phased array, radar, bearing.
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
Главной задачей радиолокации является определение координат различных источников радиосигналов, начиная от персональных сотовых телефонов и заканчивая военными истребителями пятого поколения. Однако определение числа источников играет не менее важную роль.
Современные радиолокационные системы все больше используют цифровые фазированные антенные решетки (ЦФАР), которые состоят из идентичных излучателей, одинаково расположенных в пространстве. Как правило, форма фазированной антенной решетки представляет собой линейную решетку, элементы которой с постоянным шагом расположены вдоль ее оси [1]. Использование ЦФАР позволяет применять сложные математические алгоритмы для решения задач определения числа радиоисточников.
Одним из таких алгоритмов является метод сигнального подпространства, суть которого состоит в
оценке корреляционной матрицы сигналов, поступающих на вход антенной системы, с последующим разложением ее на собственные вектора. Данный алгоритм использует последовательный способ сканирования пространства и является проекционным [3,4].
Для определения числа источников радиосигналов, необходимо знать число собственных векторов корреляционной матрицы входных сигналов, которые определяют сигнальное подпространство [2].
Поэтому, для определения числа источников радиосигнала необходимо верно оценить количество собственных векторов, значения которых должны превышать порог, в качестве которого выступает мощность внутреннего шума аппаратуры [5,6].
Для моделирования и анализа работы метода, используется математическая модель линейной фазированной антенной решетки с числом элементов 14. В качестве радиосигналов, используется синусоида. Параметры сигналов представлены в таблице 1.
Библиографическое описание: Чистяков В.А. Использование сигнального подпространства для определения числа источников узкополосных радиосигналов // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2018. № 6(51). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6079
Таблица 1.
Параметры сигналов источников радиоизлучения
Номер сигнала Азимут, гр. Частота, МГц. Мощность, дБ.
Сигнал 1 0 35 30
Сигнал 2 7 10 15
Сигнал 3 -3 27 10
Сигнал 4 1 4 -20
Примечание: собственный шум аппаратуры: -60 дБ.
Моделируя работу метода, была получена гистограмма собственных векторов корреляционной матрицы, рисунок 1.
Рисунок 1. Гистограмма собственных векторов корреляционной матрицы
Анализируя рисунок 1 видно, что у собственных векторов, значения которых выше установленного порога, равняются числу сигналов поступивших на вход фазированной антенной решетки.
Следующим шагом рассмотрим работу алгоритма в случае, когда азимут сигналов 1 и 2 будет одинаков. Результат представлен на рисунке 2.
Рисунок 2. Гистограмма собственных векторов корреляционной матрицы в случае равенства угловых
координат двух из четырех сигналов
В случае, когда угловые составляющие сигналов будут совпадать, метод не позволит различить отдельно взятые сигналы, что приводит к неверной работе всей радиолокационной станции.
В ходе эксперимента установлено, что разница углов сигнала 1 и сигнала 2 для успешной работы алгоритма должна составлять не менее 0,8 градуса, рисунок 3.
Собственные вектора
и
2 4 6 В 10 12 14 16 13
Число элементов ЦФАР
Рисунок 3. Гистограмма собственных векторов корреляционной матрицы Список литературы:
1. Воскресенский Д.И., Канащенкова А.И. Активные фазированные антенные решетки. М.: Радиотехника, 2004. 490 с.
2. Душко И. В. Пространственная обработка радиолокационных сигналов малогабаритной РЛС в условиях множественных переотражений на фоне активных шумовых помех: дис. ... канд. физ. мат. наук. НН., 2010. 148 с.
3. Зотов С.А. Методы сверхразрешения в задачах радиопеленгации // Информационные процессы и технологии в обществе и экономике. 2006. №3. С. 12-26.
4. Ратынский М. В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Изд-во Радио и связь, 2003. 200 с.
5. Сидоренко К.А. Разработка методик и алгоритмов повышения быстродействия определения угловых координат априорно неопределенных источников радиоизлучения: дисс... док. тех. наук. Омск, 2013. 127 с.
6. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2002. 608 с.
