CC BY
960
16 декабря 2011 г. 10:23
T-Comm #9-2010______________________________________(Технологии информационного общества)
Современные методы пеленгации источников излучения диапазона УВЧ. Преимущества и недостатки
Приводится обзор современных методов пеленгации источников радиоизлучения для диапазона УВЧ. В качестве наглядных примеров рассматриваются прототипы. реализующие различные методы. Приводятся ключевые достоинства и недостатки методов, а также их особенности которые ограничивают применение того или иного метода пеленгации, рассмотрены аспекты возможности их применения в автоматизированных средствах автоматизированном радиомониторинга.
Сухацкнй С.В.. МТУСИ
Ширин О.Л.. д.т.н.. профессор
Введение
В настоящее время наблюдается стабильно возрастающее осложнение радиоэлектронной обстановки. В первую очередь оно связано с продолжающимся техническим прогрессом средств радиосвязи. Этот прогресс, в свою очередь стимулирует развитие средств автоматизированного радиомониторинга (АРМ). Аппаратура АРМ, к числу которой принадлежит аппаратура автоматизированного пеленгования, получила широкое применение как надежный инструмент решения задач самых различных направлений: от управления и оптимизации использования радиочастотного спектра до контроля раднообстановки при проведении контртеррористических операций. Она служит базой технических мероприятий по противодействию несанкционированному съему информации, в том числе специальных исследований побочных электромагнитных излучений и наводок [1].
Перечень задач, решаемых с помощью средств АРМ, включает папорамный спектральный анализ; выявление и анализ радиоизлучений для идентификации источников сигналов и помех; пеленгование; определение местоположения источников радиоизлучений; измерение напряженности электромагнитного поля или плотности потока мощности; оценка параметров радиосигналов; технический анализ радиосигналов; мониторинг радиоканалов [2].
Наиболее распространенные методы пеленгования
К настоящему времени средства АРМ реализуют самые различные методы пеленгования, отличающиеся по множеству факторов - начиная от сферы применения и условий эксплуатации и заканчивая перечнем реализованных функций. При этом развитие техники пеленгования не имеет четко выраженной направленности в совершенствовании какого-либо количественного или качественного показателя. Гак. наряду с разработкой прогрессивных высокоразрешающих методов пеленгации ятя решения определенного круга задач радиомоннторинга довольно успешно применяются
102
средства пеленгации, разработанные несколько десятилетий назад. В данной статье будут рассмотрены наиболее примечательные методы пеленгования, а также примеры нх реализации.
Как правило, современное оборудование радиомо-ииторинга создается с позиций системного подхода и представляет собой систему аппаратно-программных средств, объединенных общим замыслом. Однако, в определенных ситуациях, когда средства АРМ используются либо для решения узкого круга задач, либо в особых условиях, используется оборудование, при разработке которого некоторые критерии функциональности особенно выделяются, и зачастую - в убыток качества обеспечения остальных.
К наиболее распространенным в настоящее время методам пеленгования относятся:
1. методы, которые реализуются на основе механически подвижных, вращающихся антенн:
a. пеленгаторы по максимуму сигнала;
b. пеленгаторы по минимуму сигнала;
c. доплеровские пеленгаторы;
2. двухканальное автоматическое пеленгование (пеленгаторы Эдкока/Ватсона-Ватта);
3. квазндоплсровское пеленгование;
4. фазовые интерферометры;
5. корреляционные интерферометрические измерители (КИИ);
6. алгоритмы высокого разрешения MUSIC и ESPRIT.
Каждый из используемых методов пеленгования имеет свои достоинства и недостатки.
Независимо от метода построения системы радиопеленгования. их объединяет обобщенная структура, которая представлена на рис. 1.
YIT
Амтємная Рал*оприеммь<й Устройство устройство
систем* гр«ст ot|>u6om» отс£ра»«ми"
Рис. 1. Обобщенная структурная схема системы радиопе-ленговаиия
В технике радиопеленговании, как и в любом другом радиотехническом устройстве, исполнение радиоприемного тракта имеет два принципиальных способа обработки сигналов: аналоговый и цифровой.
Радиоприемный блок, как правило, содержит от одного до трех каналов приема. Антенные элементы подключаются к трактам приема последовательно с помощью высокочастотных коммутаторов, который является основным элементом антенной системы.
Для методов пеленгации, оперирующих мощностью сигнала, достаточно использовать одноканальиое приемное устройство. При этом наиболее часто они применяются в виде переносных средств радиомониторинга. Оконечным блоком отображения результатов в таких средствах зачастую является либо индикатор мощности сигнала (для носимых изделий) либо метки лимба (для пеленгаторов на основе вращающихся антенн с ДН в виде кардиоиды). Достоинствами таких систем является их простота реализации и эксплуатации, малая стоимость. а главное - возможность использования в условиях, недоступных для мобильных средств АРМ. Основным же недостатком является невозможность автоматизации процесса пеленгации, то есть необходимость постоянной работы оператора. Также такие методы могут уступать в точности, чувствительности и как таковой возможности проведения постобработки.
Следует отмстить следующее: несмотря на то, что современные средства пеленгования трудно представить без цифровой обработки, и обшей тенденцией развития радиоприемных устройств является как можно более раннее преобразование сигнала в цифровую форму, использование полностью аналогового приемного устройства до сих пор также используется. Это в первую очередь касается некоторых изделий специального назначения, используемых в жестких условиях, где за счет простоты исполнения и возможности использования штатных средств радиосвязи в качестве радиоприемного устройства (к примеру - радиостанций) удается получить высоконадежную систему пеленгования. Однако частота использования таких устройств неуклонно сокращается.
Что касается двухканальных автоматических пеленгаторов Эдкока Ватсона-Ватта, фазовых интерферометров. КИИ или реализующих алгоритмы с высоким раз-
решением устройств, то радиоприемный тракт выполняется многоканальным. Гак в КИИ антенный коммутатор осуществляет подключение любых двух АЭ решетки на два своих выхода - коммутируемый и опорный [11. В пеленгаторах, реализующих метод MUSIC или производные из него методы, число параллельных синхронных радиоприемных трактов соответствует числу антенных элементов, выборка сигнала принятого которыми используется в вычислениях пеленгов [5].
Тюнер обычно имеет число канатов, соответствующее количеству задействованных антенных элементов. Каждый из каналов приема включает блоки преселек-торов, смесителей и усилителей промежуточных частот (ПЧ). Для обеспечения когерентного приема на смесители обоих каналов подается один и тот же высокочастотный сигнал, формируемый блоком синтезаторов частот. В АЦП каждого из канатов осуществляется преобразование отфильтрованного аналогового сигнала в цифровой. Аналогично тюнеру, для обеспечения когерентности преобразуемых сигналов на оба модуль фильтрации и преобразования частоты подается одно и то же напряжение местного гетеродина, а АЦП синхронно управляются контроллером. Выборки цифрового сигнаїа. полученные в АЦП, сохраняются в памяти цифрового сигнального процессора (ЦСІІ). где производится их накопление и вычисление пеленга в соответствии с рассмотренным выше алгоритмом. Кроме вычисления пеленга, в функции ЦСГІ входит быстрый панорамный анализ, обнаружение работающих источников радиоизлучений по результатам спектрального анализа и т. д.
Помимо перечисленной аппаратуры, выполняющей основные функции, связанные с вычислением пеленга и измерением энергетических характеристик ЭМИ. в состав измерителя входят и дополнительные устройства, расширяющие его функциональные возможности. К ним относятся демодулятор для прослушивания принимаемого радиосигнала и звуковой процессор для оцифровки и сжатия звукового сигнала с выхода демодулятора с целью последующей его записи на жесткий диск ЭВМ, анализа звукового сигнала с выхода демодулятора для обнаружения в нем речевых сообщений, демодуляции цифровых сигналов и других функций.
О
о
о
0,1
о v о
о о
о
о
R&S'EBOWC/tt’
Prt5**CtO'
Ccnvwrr
W Е 1w |.
АЛ) С0ЧПГ
VlMf
F 4tr >ng «nd ам>лв cncttften
Рис. 4. Реализация радиоприемного блока и блока вычисления в методах КИИ и MUSIC
104
Лтература
1. Рсмбовский Л.М.. Лшихмин Л.В.. Кои.мин В.Л.
Радиомониторинг: ладами, методы, средства/Под редакцией А.М. Рембовского. - М: Горячая линня-Телеком. 2006. -492 с.
2. Справочник по радиоконтролю. МСЭ 2002. -Женева. 2004.
3. Spectrum Analyzers from Rohde & Schwarz. Product Overview http: /www2.rohde-schwarz.com/file_4031 / Spcktruma-nalysc bro en .pd Г.
4. Стандартизация функциональных и технических характеристик оборудования радиоконтроля / О.Б. Зубарев, Н.А. Логинов. А.А. Александров. А.П. Павлюк // Электросвязь. 1999. - № 9.
106
5. Introduction into Theory of Direction Finding. Radiomonitoring and Radiolocation 2000 2001. Rohde & Schwarz GmbH & Co. KCi Editor: Gerhard Kratschmer. HW-UKD.
6. Digital HF/VHF/UHF Monitoring Direction Hinder 2006. Rohde & Schwarz.
7. Transportable Monitoring and Direction Finding Systems 2004. Rohde & Schwarz.
X. Maurice kuakkernaat. N\o de Jon”. Matti llerben. Mobile high-resolution direction finding of multipath radio waves in azimuth and elevation 2005. The first annual ILLL BLNL-LUX DSP Valley Signal Processing Symposium.
9. X. Liang and Y.W.M. C'hia. New precision wideband direction finding antenna. 2001. It*I* Proc.-Microw. Antennas Propag. Vol. 148. №6. P. 363-364.
