CC BY
3
УДК 621.391.962
Статистичш оцшки точности монсимпульсного пеленгування джерел радювипромшювання двоканальними фазовими пристроями
Войт,ко В. В.1, 1льницький А. 1?, 1льяшов О. А.3, Стейскал А. Б.\ Марченко А. О.4
1Науково-досл!диий ¡еститут Мшштерства оборони Укра'ши, м. Кшв 21нститут телекомушкацшиих систем КП1 ¡м. Ггоря СЯкорського, м. Кшв 3Цеитральиий науково-дослщний ¡иститут Збройиих Сил Укра'ши, м. Кшв 41иститут сиещальиого зв'язку та захисту шформацй КП1 ¡м. Ггоря С!корського, м. Кшв
E-mail: vilalik_ v_ иаШ.иа
У статт! наведено виимтлешш результате розрахупку та апал!зу залежпост! статнстнч1шх оцшок точпост пеленгування джерел радювипромшюваппя двокапалышмн фазовими мошнмпульспими пеленгаторами в середовищ! телекомушкагцйпих мереж шд час ведеш1я радюмошторипгу. Використаппя мошнмпульспого двокапалыюго фазометричпого методу пелепгуваппя джерел радювипромшювап-пя забезпечуе отримаппя пезмщепих. ефектив1шх i оптималышх оцшок з задапою ймов!ршстю та мнпмалышми математичпим очшуваппям i диспероею. Отримаш оцшки можуть бути використа-ni для розробки пових i удоскопалеш1я 1спуючих метод!в мошнмпульспого пелепгуваппя джерел радювипромшювання з подалыним синтезом схем та пристрош i'x реал1зацп.
Клюноаг слова: статистичпа оцшка: джерело радювипромшюваппя: сигнал: база пелепгуваппя: в!дно-шеппя сигнал/шум: довжппа хвил1: пеленг: пристрш
DOI: 10.20535/RADAP.2020.81.30-37
Постановка проблеми у загаль-ному вигляд1
Одним з основных завдань при радюмошторингу (РМ) телекомушкацшних мереж i систем с розш-знавання i класифшащя ïx джерел радкжипромь шовання, а також визначення ïx мкцеположення ( пеленгування ), яке вщлшуеться в умовах частково! або noBiioï нсвизначеносп иарамстр1в вхщних си-гнал1в ввдомими методами (nopiBiramra з стал оном, дихотомп, структурно-систсмним та сигнатурно-системним методами тощо) [1 5].
Ненадежно ввд обраного методу, який при цьо-му використовуеться, процеси розшзнавання й кла-сифшацп засноваш на визначенш шформащйних ознак джерел радювииромпиовань (ДРВп) иль-Kicinix i яшених, загалышх та шдивщуалышх, на-лежносп i фазового стану тощо [1]. Тобто засобами РМ визначаються параметри сигнал1в ДРВп. на-приклад, несуча частота, тривалкть, иерюд або частота повторения, ширина спектра сигналу, девь ащя частоти, а також пеленг на джерело [4]. При цьому слад звернути особливу увагу, гцо у результат! РМ отримуються но значения иараметр1в вхщних сигнал1в, a ïx статистичш оцшки, яш noBiiinii задо-вольняти умовам Крамсра-Рао i бути незмщеними,
ефоктивними та оитималышми [6 12]. При цьому, практика ведения РМ евщчить, гцо згадаш оцшки параметр1в прнйнятнх сигнал1в noBinnii отримува-тися у масштаб! часу, наближоного до реального, тобто з максимальною швидюздяо i мпималышми часовими втратами: точшеть визначення оцшок па-раметр1в сигнатв ДРВп та ïx пеленпв повинна бути максимальною: iraoBipuicTb розшзнавання i класи-фшацп джерел та об'екпв не меншо задано! [1,4]. Тобто, иерел1чеш вимоги i наведеш вигце припу-гцення евщчать, гцо при РМ мае мшце проблемна ситуащя, яка обумовлена кнуючою супсречшстю хйж сучасннмн внмогамн до забозпечоння biicokoï швпдкодп, точносп i floCTOBipHOCTi у ироцей отримаппя ведомостей, даиих та шформацй i техшчними можливостями сучасних апаратних засоб1в спосте-роження.
1 Анал1з останшх дослщжень i публжацш
У ввдомих наукових джорелах з питаиь РМ i статистичнсм обробки результате втпрювання па-рамотр1в сигнатв ДРВп [1,2,4 18] зазначоно, що для отрнмання незмщених, ефоктивних i оптималь-НИХ ОЦШОК 3 ВИСОКОЮ flMOBipiliCTIO, TOHIliCTIO та
швидкод1яо доцшыю використовувати само moiioim-пульсш мотоди i способи. При цьому. в Tcnepiniiiifi час вказаш мотоди i способи розроблеш. в основному. для РМ радюлокащйних засоб1в i визначоння ïx мшцеположення за результатами полонгування. до враховуеться. що бшышеть парамотр1в ДРВп anpiopuo ведома (наприклад. носуча частота, три-валшть. перюд або частота повторения 1мпульав. ширина споктра сигналу. дов1ащя частоти. ввдноше-ння сигнал/шум тощо) [19 21]. Однак в середовшщ телекомушкацшних морож в умовах частково! або noBiioï невизначеноста параметр1в вхвдних сигнал1в мошямпульеш радюлокащйш мотоди РМ втрача-ють власну офектившеть i стають малопридатними [22].
В [23] запропоновано cnoci6 двоканального фазового мошямпульсного полонгування ДРВп станщя-ми РМ i npiiCTpifi його практично! роал1зацп [24].
CyTiiicTb способу полягас в наступному. Моно-1мпульсно полонгування ДРВп реал1зуеться побу-довою двобазового полонгатора з двома каналами полонгування: основним ("точним") та додатковим ("грубим"). Основний канал забозпочус необхедну TOHiiicTb отримання оцшок ведносного пеленгу. а додатковий усуноння неоднозначност ведпшв по-ленив, що виникае в основному тракть Груба fî* i точна Д* оцшки пеленгу отримуються за рахунок сформованих дискримшацшних (пеленгацшних) характеристик (ДХ) нелшшного тангенщалыгого типу в основному i додатковому каналах. ввдповедно. а усуноння неоднозначност визначоння точно! ощнки пеленгу Д* здшснюеться за критер1ем мшмуму модуля р1з1шц1 значонь пеленпв. отриманих ДХ точного i грубого канал1в:
fî* = fî*якщо - fî*i | = min,
(1)
де 0*, Д*4 — ощнки пеленпв у грубому \ точному каналах пеленгатора; г = 2,... - кщькшть нео-диозначиих ведлшв полеигу в точному каналь яка заложить вед сшвведношоння фазометрично! бази точного каналу пеленгування ¿т та довжини хвшп несучого коливання вхедного сигналу Ад.
Точшсть ощнки пеленгу визначаеться 11 диспер-ейето [23.24]:
А|
2-K2d,T q2cos2Рт
Як видно з (2). мптпзащя диспорсп ощнки може бути забозпечона ращоналышм вибором таких па-раметр1в: несучо! частоти вхедного сигналу ве-личини фазометрично! бази dx, необхедним р1внем ведношення сигнал/шум q2. Однак питания анал1зу залежносп точносп полонгування ДРВп вед зазна-чених парамотр1в при статистичному оцшюванш у ведомих лиературних джорелах [4 6. 10. 12. 14 16] поки що залишаються ведкритими.
На педстав1 наводеного. мотою й основним змь стом статт1 с висвилення результате анал1зу за-ложноста статистичних оцшок точносп полонгування ДРВп двоканалышми фазовими мошямпульсни-ми пеленгаторами в середовшщ телекомушкацшних морож в умовах ведения РМ.
2 Виклад основного матер1алу
Для досягнення мети стати розглянемо характер змши величини диспорсп ощнки пеленгу i проанал1зуемо ведповедш залежноста при фшеова-них та 3Miiiinix значениях парамотр1в. якими вона визначасться.
Як видно з виразу (2). иаводеному вищо. величина диспорсп оцшки пеленгу D(fî*) суттево заложить як вед ведношення сигнал/шум за потужшетю q2, так i вед кута fî надходження сигналу, а також вед точносп визначоння несучо! частоти вхедного сигналу ws та встановлено! величини фазометрично! бази dx ■
На рис. 1 (тут i дал1 yci розрахунки i графши за-ложностей отримано в середовшщ MathCAD) наведено ciMefiCTBO кривих залежносп диспорсп ощнки ведносного пеленгу D(fî*) вед напряму на ДРВп (кута) fî надходження сигналу для фшеованих значонь ведношення сигнал/шум за потужшетю q2, розрахо-ваних за виразом (2).
3 граф1чних заложиостей видно, що мпималыи значения диспорсп знаходяться у напряму нормат до фазометрично! бази антенно! систоми пеленгатора (fî = 0) i зростають при збшыпенш кута надходження сигналу.
(2)
де _ ощнка довжини хвшп вхедного сигналу з миттевою несучою частотою шз, що ведома, або виьпрюеться окремо; <1т - величина фазометрично! бази точного каналу пеленгатора; q2 = ^2/(2стщ) вщношення сигнал/шум за потужшетю на вход1 пеленгатора.
При цьому. для забезпечення нозм1щеноет1. офе-ктивноет1 та оптимальноста оцшок пеленгу ця дис-порс1я (а також \ математично очшування) повинна мати мпималыю значения [7.8.10.12].
D(P*) 120 90 60 30
qi2=5
Я22= 10
q32= 20
10 20 30 в, град
Рис. 1. Заложшсть диспорсп ощнки вщносного пеленгу *) в1д напряму на ДРВп fî для ф1ксованпх значень в1дношення сигнал/шум за потужн1стю q
2
При цьому абсолютна величина диспорсп зворо-тно пропорщйна вадношоншо сигнал/шум, що бшьш наочно показано на графшу залежност1 D(fî*) в1д
ц1 у напряму иормал1 до бази аптеипо! системи (рис. 2).
О(Р-)
75
60 45 30 15
Р=0
Р=0
2 3
5 6 агк
вання Е(р*) та дисперсгя И(р*) оцшок пелеигу будуть визиачатися точшшо 1 за такими виразами [23,24]:
1 4
Е(П = И(*г)]Е + -Ж
г=1 ^ *
^кв
(3)
Е
де сткв _ дисиерсш шуму у квадратурных каналах пеленгатора:
)
1
сткв+
+ Е
г<3
( д213* 4 1 [дх.дх,1 °кв
(4)
10 20 30 40 50 60 q2
Рис. 2. Заложшсть дисперсп оцшки ввдносного пеленгу П(@*) в1д вщношення сигнал/шум ц1
Диспсрсгя оцшки, а отже точшеть визиачеиия ввдносного пеленгу на ДРВп для фазових пеленга-тор1в, також заложить вщ розм1р1в ввдносно! бази !х аитенио! системи ¿/А. У напряму нормэип до фазо-метрично! бази = 0) при ввдношенш сигнал/шум д1 = 10 ця залежшеть мае впгляд, наведений на рис. 3, з якого видно, гцо для шдвшцоння точност полонгування розхйри вщносно! фазометрично! бази пеленгатора ¿/А необхщно збшынувати.
о(р*)
75 60 45 30 15
де другий доданок право! частини виразу (4), що враховус нолшшшеть ДХ, матимо вигляд:
1
4
2 ¿Д ,
2Ас
'кв
'кв
2гд2у\ 1 -
СОЭ Р* -±-)
Б1 '
2-пй СО8 Р*
(5)
де в - амшптуда прийнятого сигналу; с! - величина фазометрично! бази пеленгатора; <р - р1зниця фаз у каналах пеленгатора.
Однак ця особлившть вже описана в [23, 24] 1 додаткового пояснения не потробуе.
3 урахуванням наведеного, макснмалышй ви-граш у точност пеленгування можна оцшити шляхом пор1вняння диспорсш у грубому й точному каналах за загалышм виразом (2):
К
Р(Р*) )
(1 _ (1 \<1Г ) \ ат/
(6)
Рис. 3. Заложшсть дисперсп оцшки ввдносного пеленгу И(0*) ввд велнчпнп ввдносно! фазометрично!
бази ¿/А при ввдношенш сигнал/шум ц1 = 10
С.шд в1дуитити, що вираз (2) коректний лише для невелико!', достатньо лшшно! дшянки функцп ДХ, що знаходиться навколо нормат до бази пеленгатора. Для збшыноння розхпру ша дшянки та уточнения результате, отриманих за !х допомогою, у розклад1 функцп Р _ /(х^), г = 3 в ряд Тейлора треба враховувати 1 третй, нолпшишй квадрати-чиий член. У цьому випадку математичие очшу-
1ишими словами, виграш у точност пеленгування в1д застосування двобазово! схемп фазового пеленгатора, виражоний через ввдношення сере-дньоквадратпчнпх похибок (СКП) канатв грубого 1 точного пеленгування, дор1внюс зворотному ввд-ношоншо величин фазометричних баз цих канатв, що вказус на можлившть оцпповання стуиеня шдви-гцення точност пеленгування через сшвввдношоння баз та обумовлюе впмогу гцодо забезпечення максимально! р1зииш величии фазометричних баз канал1в грубого й точного пеленгування.
3 шшого боку, для усунення неоднозначност пеленгування при вибор1 одиозиачиого 1 точного значения пеленгу за критер1см (1) нообхвдно, гцоб дов1рчий штервал, обумовлений СКП ар* визиачеиия пеленгу у канал1 грубого пеленгування, не перевнгцував ширину однозначно! дшянки ДХ каналу точного пеленгування. Дсшрчий 1нтервал оцшки пеленгу у канат грубого пеленгування обираеться за правилом "трьох сигм", при цьому, значения фун-кцп 1д/3 * у вираз1 ( ) не повинне перевпгцуватн
)
Е
1
1
X
1
4
величину ±^/2, тобто:
2^т , Ф я | | я
<-
1
4 |в1п(3а^*)
(7)
сприятливих умовах: при прийом1 потужних си-гнатв або на малих вщстанях, коли ведношення сигнал/шум дуже велика величина, що забезпечуе псщлбну точшсть грубих оцшок пеленгу.
Як видно, отримана нер1вшсть (7) с умовою забезпечення перекриття дов1рчого шторвалу ощнки пеленгу грубого каналу однозначною дшянкою ДХ точного каналу. Заложшсть граничных розмь р1в ведносно1 бази каналу точного полонгування вед заданих значонь СКП ощнки пеленга у канат грубого полонгування. що розрахована за виразом (7). наведена на рис. 4.
Рис. 4. Заложшсть ведносно1 бази точного каналу полонгування вед СКП полонгування у грубому канат
3 анатзу рис. 4 видно, що найбшыний виграш вед застосування каналу точного полонгування будо спостор1гатись в облает мпималышх значонь СКП пеленгування грубого каналу арг. Але надшна робота пеленгатора при величин! бази каналу точного пеленгування, що дор1внюе ¿т = , потребуе, як видно з рис. 4, забезпечення величини СКП полонгування у грубому канал1 не бшыпе 1°, що не завжди можливо роатзувати на практищ.
Для анатзу характеру залежноста диспор-с1Т ощнки пеленга в канат грубого полонгування, для ведношень сигнал/шум за потужшетю д2 = (45 ю, 100 та 1000) за виразом ( ) проведет роз-рахунки та побудоваш графши залежносп ведпо-ведно! СКП грубих оцшок пеленгу арг = у/ (рис. 5), з яких видно, що СКП грубого полонгування стдг мае досить широку горизонтальну дь ляпку в межах сектору ±10° 1 бшыпе, але досягае прийнятпих величин (1 — 3°) лише при ведпошепш сигнал/шум ц2 к 100... 1000, що не завжди забезпе-чуеться па практищ. Тому використання у якосп каналу точного полонгування схомп фазового пеленгатора з базою ¿т = 0,5доцшьно лише у
Рис. 5. Заложшсть СКП ощпок пеленгу каналу грубого полонгування вед величини ведносного пеленгу при фшеованому ведношенш сигнал/шум
Заложшсть СКП пеленгування ар вед ц2 уздовж нормат до фшеованих фазометричних баз полонгування ¿ = (0,5; 1;2;3;5)А^, що розрахована за виразом (7), наведена на рис. 6.
Анатз наведоних граф1чних залежностой свед-чить, що в реалышх умовах роботи пеленгатора при ведношенш сигнал/шум ц2 к 10 для досягнення прийнятнем точносп втпрювань у фазовому траки грубого полонгування нсобхедно обирати ведносну базу не меншу за величину с! > 2А^. Очевидно, що на таких базах без суворого обмежоння сектору при-йому канал грубого полонгування втрачае здатшеть до виконання своя основнсм функщ1 усуноння нооднозначност втпрювання пеленгу.
Рис. 6. Заложшсть СКП оцшок пеленгу вед ведно-шення сигнал/шум за потужшетю для фшеованих баз пеленгування й = (0,5; 1; 2; 3; 5) Ад
Таким чином, вимога щодо однозначносп грубих оцшок пеленгу фазовим методом у максимально можливому ссктор1 супоречнть вимехй1х достатньо! ТОЧНОСТЬ НООбх1Д1ГО1 для надпитого усуноння ноодно-значносп втпрювань у канат точного полонгування при малих значениях ведношення сигнал/шум.
Це протщнччя можпа вирпнувати двома шляхами. Перший використанням багатобазових (ввд трьох i бшыне) фазомотричних схем, яш вщлзня-ються значною складшстю та високими вимогами до щентичносп значнси кшькосп схомних елемен-tíb i вузл1в у nopiBiraiiiii Í3 двобазовою. Другий побудовою каналу грубого полонгування на 6a3Í iiiHioro. бшын простого у роатзаци мошямпульсно-го методу, наприклад амшптудного. Нсобхвдшсть обможоння соктору прийому на базах, що псрсви-щують величину d > Xs/2, иотребуе використання наиравлених антен i забезпечус умови для реаль зацп амшптудного методу пеленгування. де для створення амшптудно1 дискримшацпшсм характеристики oci антен пеленгатора noBiiinii бути розведеш приблизно на кут 0 = де = ЬД@ - ширина д1аграми наиравленоста антен на piBiii 0.5. Однак щ питания виходять за моли дано! стати i можуть бути розглянути окремо.
3 Перспективи подальшого розвитку дослщження
Одним з наирям1в подалыних дослщжень ложна вважати вщлшення завдання розроблення ком-6iiiOBanoro амшптудно-фазового методу (способу) пеленгування з проведениям синтезу структурних схем пристроТв. що проводять мошямпульсно пеленгу вання ДРВп телекомушкацшних мереж. яш забезпечують отрнмання оптимально! оцшки вщ-носного пеленгу за критер1ем максимально! прав-допод1бноста, проведения анал1зу та оцпповання ïx яшених показннк1в.
Висновки
1. Проблемна ситуащя, яка обумовлена icnyio-чою супоречшстю mdk сучасними вимогами до забезпечення biicokoï швидкодп, точноста та fl0CT0BÍpii0CTÍ шд час радюмошторингу дже-рел радювииромпповань, i техшчними можли-востями сучасних апаратних засоб1в спосте-реження, може бути вщлшена використаииям мошямиульсних рожтпв визначення параме-TpiB вхщних сигнал1в та ïx пеленгування.
2. Використання мошямпульсного двоканально-го фазометричного методу пеленгування за-безиечус отрнмання незмщених, ефективних i оптималышх оцшок пеленгу на джерела радювипромпиовання з заданою fiMOBipnicTio та мпималышми математнчннм очшуванням i дисперйяо.
3. Мппм1защя математичного очжування i диспорсп статистичних ощпок пеленгу на дже-рело радювииромпповання при застосуванш
двокаиального фазометричного методу може бути забезпечена ращоналышм вибором величини фазомотричних баз грубого \ точного ка-нал1в та заложить вщ вщношоння сигнал/шум на вход1 пеленгатора \ точносп втпрювання несучо! частоти.
4. Виграш у точносп пелоигуваиия при засто-суванш двобазових фазових пелонгатор1в ви-значатимоться вщношенням соредньоквадра-тичних похнбок канал1в грубого \ точного полонгування та дор1вшоб: зворотному вщношон-шо величин фазомотричних баз обох канал1в.
5. Мпималыи середньоквадратичш похибки \ ма-ксималып величини сектору прийому при ви-користанш двобазових фазових пелоигатор1в забезпочуються тшьки при великих значениях вщношення сигнал/шум. При малих вщношо-ннях сигнал/шум двобазовнй фазовнй пеленгатор втрачае здатшеть до виконання власних функщй, що иотребуе подальшого вдоскона-лоння мошямиульсних метод1в полонгування (наприклад розробки та застосування комбшо-ваного амшптудно-фазового методу або способу та синтезу схем його практично! реал1защ1).
Перелж посилань
1. Рембовский Л. М. Радиомошггорииг задачи, методы, средства / Л. М. Рембовский, Л. В. Лшихмии, В. Л. Козьмии; иод ред. Л. М. Рембовского. М. : Горячая линия Телеком. '2010. 624 с.
2. Радзиевский В.Г. Обработка сверхширокоиолосных сигналов и помех. / В.Г. Радзиевский, 11.Л.Трифонов. М.: Радиотехника. 2009. 288 с.
3. Ширмаи Я.Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации / Я. Д. Ширмаи. В. Н. Маижос. М. : Радио и связь. 1981. 416 с.
4. Слободяшок 11. В. Довщиик з радюмошторингу / 11. В. Слободяшок, В. Г. Благодарный, В. С. Стуиак; шд. заг. ред. 11. В. Слободяшока. Шжин : ТОВ «Видавиицтво «Лсиект-Полпраф», 2008. 588 с.
о. Tuncer Т., Friedlander В. Classical and Modern Direction-of-Arrival Estimation. Academic Press, 2009, 456 p.
6. Y. Meng, P. Stoica and К. M. Wong (1997) Estimation of the directions of arrival of spatially dispersed signals in array processing, 1EE Proc. Radar, Sonar Navigat., vol. 143,"no. 1, pp. 1 9.
7. L. Zhang, Y. Liu, .1. Yu and K. Liu (2018) Low-Complexity Spatial Parameter Estimation for Coherently Distributed Linear Chirp Source, in IEEE Access, vol. 6, pp. 75843-75854.
8. Нечаев Ю. В., Пешков 1. В. i Фортуиова Н. Л. (2018) Оцшка rpauuui Крамера-Рао вииуклих аитеииих ре-шггок з иаиравлеиими виаиромшювачами для радю-иелеигацп, Ысмик НТУУ "Kill". Сергя Радютехнта, Радюшюратобудування, 0(75), с. 16-24.
9. Войтко В. В., 1лышцький Л. 1. Математичиа модель ироцесу вшпрюваиия muttkboï частоты джерел радш-вциромшюваиия фазометричиими иристроями iinep-фереищйиого типу. Biennis НТУУ "КШ". Сергя Padio-технта, Радюапаратобудування. '2017. № 70. с. 17-22. doit 10.20535/RADAP.2017.70.17-22.
10. Светозаров В.В. Основы статистической обработки результатов измерений / В.В. Светозаров. М.: МИФИ, 2005. 400 с.
11. Логачев C.B. Досшджеиия метчшв ¡д<штифжаци ра-дютехиичшх BUMipiB при суировод! близько розта-шованих об:ек'Ив / C.B. Логачев, Г.В. Худов, Р.В. Дзюбчук / 36ipiiuK пауковых ираць М<.итомирського BiflcbKOBOi'o шституту ¡Meiii С.П. Корольова. 2013. №8. с. 47 53.
12. Ткалич В..il. Обработка результатов технических измерений / В..il. Ткалич, Р.Я. Лобковская. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. 72 с.
13. Павлюк В. В. Шдходи до нобудови багатокаиалышх ирограмиовизиачених комилеков радшкоитролю те-лекомушкащшшх мереж / В.В. Павлюк //Системи обробки тфорлшци. 2018. № 2(153). С. 144-151. DOl: 10.30748/soi.2018.153.18.
14. Jackson R. Direction of arrival estimation using directive antennas in uniform circular arrays / Jackson Brad R., Sreeraman Rajan, Bruce J. Liao and Sichun Wang // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. Vol. 63, no. 2. pp. 736-747.
15. Mohammadi S. Direction of Arrival Estimation in Conformai Microstrip Patch Array Antenna / S. Mohammadi, A. Ohani, S. H. Sedighy // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. Vol. 66, lss.1. pp. 511 515.
16. Tsyporenko V. V. Development of direct method of direction finding with two-dimensional correlative processing of spatial signal / V. V. Tsyporenko, V. O. Tsyporenko // EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. Information and controlling system. 2016. Vol 6, №9(84). pp. 63 70.
17. Цииореико В. В., Цииореико В. Г., Чухов В. В. i Андреев О. В. (2018) Аиа.;пз точиост! безиошукового цифрового методу кор<^;1ящйио-штерферометрцчиого иелеигувания з двовшприою корелящйиою обробкою иросторового сигналу, BicuuK НТУУ "КШ". Сергя Padi.omexiii.Ka, Радюапаратобудування, 0(72), с. 23-31.
18. Jian Y. Long baseline direction finding and localization algorithms for noise radiation source / Y. Jian, C. Wangjie, L. Lei, N. Xiaokang // Proc. of the 12th International Conference Signal Processing (1CSP). 2014. 19 23 Oct. pp. 52 57.
19. Роде Д.P. Введение в моноимпульсную радиолокацию / Пер. с англ. В.М.Герасимова, иод ред. Л.Д.Вахраха. М.: Сов.радио, 1960/ 160 с.
20. Wiesbeck W. Radar 2020: The Future of Radar Systems / W. Wiesbeck, Sit L., M. Younis, T. Rommel, O. Krieger and A. Moreira // International Ceoscience and Remote Sensing Symposium (1CARSS), At Milano, 2015.
21. Cook B. Real-Time Radar-Based Tracking and State Estimation of Multiple Non-Conformant Aircraf / B. Cook, T. Arnett, O. Macmann, M. Kumar // SciTech Forum, Crapevine, Texas, 9 - 13 January 2017.
22. Леонов А.И. Моноимиульсная радиолокация. / А.И.Леоиов, К.И.Фомичев. M.: Сов. радио, 1970. 392 с.
23. Войтко В.В., 1лышцький А.1., Казаров A.A. Cnocifi двокаиалыюго фазового мошнмиульсиого иелеигуваи-ия джерел радшвииромшюваиия стаищямц радшмош-ториш'у. Докларащйиий патент JY" 107503 на корисну модель U 2015 12210. Вюл. №11 вщ 10.06.2016 р.
24. Войтко В.В., 1лышцький А.1., Казаров A.A. llpucrpifl двокаиалыклч) одиобазово1'о мошнмиульсиого BUMipio-ваиия иелеш'у lia джерело рад1овииром1шова1шя стаищями радшмошториигу на uecv4ifl часто'1'i вх1диих cui4ia.;iiB. Докларащйиий иатеит № 122275 на корисну модель U 2017 08068. Вюл. №24, 26.12.2017 р.
References
[1] Rembovskij A. M. ed., Ashimhin A. V. and Koz:min V. A. (2010) tiadiom.imi.tori.iig: zadachi, melody, sredst.ua, Moskow, Ooryachaya liniya - Telekom, 624 p.
[2] Radzievskij V. O. and P. A. Trifonov (2009) Obrabolka sverhshirokopolosnyh signalou i. pomekh, Moskow, Radi-otekhnika, 288 p.
[3] Shirman YA. D. and Manzhos V. N. (1981) Teoriya i. t.ekhiiika obrabot.ki radiolokat.sioimoy iiiformat.sii, Moskow, Radio i svyaz\ 416 p.
[4] Slobodyanyuk P. V. eds., Blagodarnii V. O. and Stupak V. S. (2008) Vouidiiik z radiomoiiitoriiigu [Reference of radio monitoring]. Nizhin, Aspekt-Poligraf, 588 p.
[5] Tuncer T. and Friedlander B. (2009) Classical and Modern Virect.ioii-of-Arri.ual Estimation, Academic Press, 456 p.
[6] Meng Y., Stoica P. and Wong K. (1996) Estimation of the directions of arrival of spatially dispersed signals in array processing. 1EE Proceedings - Radar, Sonar and Navigation, Vol. 143, Iss. 1, pp. 1-9. DOl: 10.1049/ip-rsn:19960170.
[7] Zhang L., Liu Y., Yu J. and Liu K. (2018) Low-Complexity Spatial Parameter Estimation for Coherently Distributed Linear Chirp Source. IEEE Access, Vol. 6, pp."75843-75854. DOl: 10.1109/access.2018.2883530.
[8] Nechaev Y. B., Peshkov 1. V. and Fortunova N. A. (2018) Evaluating Cramer-Rao Bound for Conformal Antenna Arrays with Directional Emitters for Doa-Estimation. Visnyk NTUU KP1 Seriia - tiadiotekhni-ka tiadioaparatobuduvannia, Iss. 75, pp. 16-24. DOl: 10.20535/radap.2018.75.16-24.
[9] Voitko V. V. and llnytskyi A. 1. (2017) Mathematical model of instantaneous frequency measuring process of radioemission phasemeasuring sources by interference type devices. Visnyk NTUU KP1 Seriia - tiadiotekhni-ka tiadioaparatobuduvannia, no. 70, pp. 17-22. doi: 10.20535/RADAP.2017.70.17-22.
[10] Svetozarov V. V. (2005) Osnovy statisticheskoj obrabotki rezul:tatov izmerenij, Moskow, M1F1, 400 p.
[11] Logachov S. V., Hudov C. V. and Dz:ubchuk R. V. (2013) The research of the methods for identification of radiotechnical measurements accompanied by closely located space objects. Problemy stvorennia, vyprobuvannia, zastosuvannia t.a ekspluatatsii. skladnykh i.nform.atsii.nykh system, No 8, pp. 47-53. (in Ukrainian).
[12] Tkalich V. L. and Lobkovskaya R. Ya. (2011) Obrabotka rezul:tatov tekhnicheskih izmerenij, SPb, SPbCli 1TMO, 72 p.
[13] Pavlyuk V. V. ("2018) Approaches to the construction of multi-channel software defined radio control system for the telecommunication networks. Information processing systems. no. 2(153). pp. 144-151. DOl: 10.30748/soi.2018.153.18.
[14] Jackson B. R.. Rajan S.. Liao B. .1. and Wang S. (2015) Direction of Arrival Estimation Using Directive Antennas in Uniform Circular Arrays. IEEE 'lYansactions on Antennas and Propagation. Vol. 63. Iss. 2. pp. 736-747. DOl: 10.1109/tap.2014.2384044.
[151 Mohammadi S.. Ohani A. and Sedighy S.H. (2018) Direction-of-Arrival Estimation in Conformai Microstrip Patch Array Antenna. IEEE 'lYansactions on Antennas and Propagation. Vol. 66. Iss. 1. pp. 511-515. DOl: 10.1109/tap.2017.2772085.
[16] Thyporenko V. and Tsyporenko V. (2016) Development of direct method of direction finding with two-dimensional correlative processing of spatial signal. Eastern-European ■Journal of Enterprise Technologies. Vol. 6. Iss. 9 (84). pp. 63-70. DOl: 10.15587/1729-4061.2016.85599.
[17] Thyporenko V. V., Tsyporenko V. G.. Chukhov V. V. and Andreiev O. V. (2018) Analysis of Accuracy of Direct Digital Method of Correlative-lnterferometric Direction Finding with Two-Dimensional Correlative Processing of Spatial Signal. Visnyk NTUIJ KP1 Seriia - Radi-otekhnika tiadioaparatobuduuannia, Iss. 72. pp. 23-31. DOl: 10.20535/radap.2018.72.23-31.
[18] Yang .1.. Chen W.. Li L. and Ni X. (2014) Long baseline direction finding and localization algorithms for noise radiation source. 2014 12th International Conference on Signal Processing (1CSP), pp. 52 57. DOl: 10.1109/icosp.2014.7014968.
[19] Rods D. R. (1960) Vvedeniye v monoimpul:snuyu radi-olokatsiyu Moskow. Sov.radio. 160 p.
[20] Wiesbeck W.. Sit L.. Younis M.. Rommel T.. Krieger G. and Moreira A. (2015) Radar 2020: The future of radar systems. 2015 IEEE International Geosci-ence and Remote Sensing Symposium (IGAtiSS). DOl: 10.1109/igarss.2015.7325731.
[21] Cook B.. Arnett T. .1.. Macmann O. and Kumar M. (2017) Real-Time Radar-Based Tracking and State Estimation of Multiple Non-Conformant Aircraft. A1AA Information Systems-AIAA Infotech # Aerospace. DOl: 10.2514/6.2017-1133.
[22] Leonov A. 1. and Fomichev K. 1. (1970) Monoimpui'snava radiolokatsiya. Moskow. Sov. radio. 392 p.
[23] Voytko V. V., ll:nyts:kyy A. 1. and Kazarov A. A.
(2016) Sposib dvokanal:noho fazovoho monoimpul'snoho pelenhuvannya dzherel radiovyprominyuvannya stantsi-yamy radiomonitorynhu. Patent UA107503.
[24] Voytko V. V'., ll:nyts:kyy A. 1. and Kazarov A. A.
(2017) Prystriy dvokanal:noho odnobazovoho monoi-mpul'snoho vymiryuvannya pelenhu na dzherelo radiovyprominyuvannya stantsiyamy radiomonitorynhu na nesuchiy chastoti vkhidnykh syhnaliv. Patent UA122275.
Статистические оценки точности моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучения двухканальными фазовыми устройствами
Войтко В. В., Ильницкий А. И., Ильяшов А. А., Стейскал А. В., Марченко А. А.
В статье приведены результаты расчета и анализа зависимости статистических оценок точности пеленгования источников радиоизлучения двухканальными фазовыми мопоимпульспыми пеленгаторами в среде телекоммуникационных сетей при ведении радиомопи-торипга. Использование мопоимпульспого двухкапаль-пого фазометричного метода пеленгования источников радиоизлучений обеспечивает получение несмещенных, эффективных и оптимальных оценок с заданной вероятностью и минимальными математическим ожиданием и дисперсией. Полученные оценки могут быть использованы для разработки новых и совершенствования существующих методов мопоимпульспого пеленгования источников радиоизлучения с последующим синтезом схем и устройств их реализации.
Ключевые слова: статистическая оценка, источник радиоизлучения, сигнал, база пеленгования, отношение сигнал / шум. длина волны, пеленг, устройство
Statistical Estimates of the Accuracy of Mono-Pulse Direction Finding of Sources of Radioemission by DualChannel Phase Devices
Voitko V. V., Bnyckij A. I., Iliashov O.A., SteiikalA.B., Marchenko A. O.
Formulation of the problem in general. The practice of radio monitoring indicates that, information should be obtained on a time-to-real scale, with maximum speed and minimum time loss: the accuracy of the estimation of the parameters of the radioemission sources and their bearings should be maximized: the probability of recognizing and classifying sources and objects is no less than a given one. This confirms the existence of a problematic situation. which is caused by the existing contradiction between modern requirements for ensuring high speed, accuracy and reliability in the process of obtaining information, data and information and technical capabilities of modern radio monitoring facilities.
Analysis of recent researches and publications. Currently, mono-pulse routing techniques are mainly designed to monitor radar signals where most of the signal parameters are known (example, carrier frequency, duration, period or frequency of pulse repetition, signal spectrum width, frequency deviation, signal to noise ratio). But in the conditions of partial or complete uncertainty of parameters, mono-pulse radar methods lose their efficiency and become unsuitable.
Presenting the main material. The statistical estimates of the accuracy of the mono-pulse two-channel phasomet.ric direction finding method, which provides unbiased, efficient and optimal estimates with a given probability and minimal mathematical expectation and variance, are calculated. The gain in the accuracy of direction finding when using two-phase phase direction finders will be determined by the
ratio of the mean squared errors of the coarse and precise direction channels and equal to the inverse of the magnitudes of the phasometric bases of both channels.
Conclusion. The use of mono-impulse dual-channel phase-finding method and defining the parameters of radioemission sources ensure unbiased, efficient and optimal estimates with a given probability and minimal mathematical expectation and variance. The minimization of the mathematical expectation and variance of the statistical estimates of the parameters of radio sources when using the two-channel phasometric method can be assured by rational choice of the magnitude of the phasometric bases of coarse and accurate channels and depends on the signal-to-noise
ratio at the input of the direction finder and the accuracy of the carrier frequency measurement.
The perspectives of future researches. One of the directions of further researches can be considered the solution of the problem of development of the combined amplitudephase method of bearing with synthesis of structural circuits of devices conducting mono-impulse bearing of sources of radio emission of telecommunication networks, which provide optimal estimation of relative radiation analysis evaluation of their quality indicators.
Key words: statistical estimation, radio emission source, signal, bearing base, signal-to-noise ratio, wavelength, bearing, device
