Пеленгаторные антенные решетки коротковолнового диапазона с высокоточным способом пеленгования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Васин, Антон Александрович
- Специальность ВАК РФ05.12.07
- Количество страниц 146
Оглавление диссертации кандидат технических наук Васин, Антон Александрович
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений
Введение
Глава 1. Пеленгаторные антенные решетки коротковолнового диапазона
1.1. Требования, предъявляемые к антенным решеткам современных радиопеленгаторов
1.2. Особенности радиопеленгования сигналов с помощью антенных решеток в коротковолновом диапазоне
1.3. Выводы
Глава 2. Методы определения параметров радиосигналов при помощи цифровых антенных решеток различной конфигурации
2.1. Постановка задачи радиопеленгования с использованием цифровых антенных решеток произвольной конфигурации
2.2. Особенности современных методов пеленгования сигналов с помощью антенных решеток разных конфигураций
2.3. Сравнительный анализ точностных характеристик спектральных методов в цифровых антенных решетках
2.4. Выводы
Глава 3. Цифровые антенные решетки с новым способом пеленгования сигналов в условиях многолучевого распространения волн
3.1. Особенности пеленгования сигналов в условиях многолучевого распространения волн на примере линейных эквидистантных антенных решеток
3.2. Обоснование способа определения параметров многолучевых сигналов с использованием сигнальных и шумовых собственных диаграмм направленности антенной решетки
3.3. Двумерное пеленгование с использованием сигнальной и шумовых собственных диаграмм направленности антенных решеток крестообразной и кольцевой конфигураций
3.4. Особенности цифровых антенных решеток для определения параметров широкополосных сигналов
3.5. Выводы
Глава 4. Результаты моделирования характеристик АР и точности пеленгования сигналов в условиях многолучевого распространения волн
4.1. Алгоритм определения параметров узкополосных сигналов при использовании собственных ДН АР
4.1.1. Пеленгование в горизонтальной плоскости по азимуту с помощью шумовых ДН АР
4.2. Результаты моделирования точности определения направлений прихода и амплитуд сигналов
4.3. Выводы
Глава 5. Влияние характеристик цифровых антенных решеток и параметров сигнально-помеховой обстановки на точность пеленгования
5.1. Влияние взаимодействия излучателей и других характеристик антенной решетки пеленгатора на точность пеленгования многолучевых сигналов
5.2. Исследование влияния интермодуляционных помех на точность пеленгования в антенных решетках КВ диапазона
5.2.1. Способы расширения динамического диапазона в тракте цифровых антенных решеток коротковолнового диапазона
5.2.2. Повышение точности пеленгования в цифровых антенных решетках
с использованием ВТСП фильтров
5.3. Выводы
Глава 6. Результаты имитационного моделирования точностных характеристик радиопеленгатора КВ диапазона с 16-элементной КАР
6.1. Модель 16-элементной кольцевой антенной решетки и пространственно-временной выборки, снимаемой с ее выходов
6.2. Результаты имитационного моделирования точностных характеристик радиопеленгатора КВ диапазона
6.3. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ААР адаптивная антенная решетка
АР антенная решетка
АС антенная система
АЦП аналого-цифровой преобразователь
ВЧ высокочастотный
ДД динамический диапазон
ДДИ динамический диапазон по интермодуляции
ДН диаграмма направленности
им интермодуляция
ИРИ источник радиоизлучения
кв коротковолновый
км корреляционная матрица
осш отношение мощности сигнала к мощности шума
РП радиопеленгатор
РС разрешающая способность
св собственный вектор
сдн собственная диаграмма направленности
сз собственное значение
ско среднеквадратическое отклонение
ЦАР цифровая антенная решетка
ЦОС цифровая обработка сигналов
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», 05.12.07 шифр ВАК
Теория и методы проектирования сверхширокополосных антенных систем аппаратуры радиопеленгации стационарного и мобильного базирования2011 год, доктор технических наук Рембовский, Юрий Анатольевич
Разработка метода построения станций мониторинга радиоэфира2007 год, кандидат технических наук Никонов, Владимир Николаевич
Адаптивные алгоритмы пространственной обработки сигналов, эффективные при случайных дестабилизирующих воздействиях2012 год, кандидат физико-математических наук Пешков, Илья Владимирович
Математическое обеспечение программно-методического комплекса проектирования радиопеленгаторных антенн, основанное на систематизации их эвристических и строгих моделей2007 год, кандидат технических наук Иванов, Александр Владимирович
Анализ углового сверхразрешения источников электромагнитного поля в многоканальных системах с малой апертурой2009 год, кандидат физико-математических наук Макаров, Евгений Сергеевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пеленгаторные антенные решетки коротковолнового диапазона с высокоточным способом пеленгования»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации
Задача определения параметров (направлений прихода и амплитуд) сигналов наземных источников радиоизлучения и осуществление радиомониторинга в коротковолновом диапазоне до настоящего времени остается весьма актуальной. Это связано со спецификой сигнально-помеховой обстановки в этом диапазоне и естественными особенностями распространения пеленгуемых сигналов одной частоты, поступающих на вход антенны, как правило, с нескольких направлений в условиях многолучевого распространения волн [1—3]. Кроме того, к принципиальным особенностям сигнально-помеховой обстановки, в которой приходится функционировать антенным устройствам радиопеленгаторов КВ диапазона, следует отнести существенный уровень помех во всей полосе частот в связи с резким ростом числа радиосредств не только военного, но и гражданского назначения, а также зачастую малый уровень полезного сигнала [4]. Перечисленные выше обстоятельства не позволяют считать задачу радиопеленгования в КВ диапазоне с помощью АР успешно решенной.
Наряду с широко известными пеленгаторными антеннами в последние годы интенсивно развивалось направление пеленгования КВ сигналов с помощью малоразмерных антенных решеток (АР) с цифровой обработкой информации. Такие антенные решетки для краткости в дальнейшем будем называть цифровыми антенными решетками (ЦАР). Заметим, что этот термин все более широко употребляется в литературе [5-7] для названия подобных АР. В задачах радиомониторинга в КВ диапазоне определенную сложность представляют вопросы двумерного пеленгования сигналов, поступающих на вход АР с направлений, характеризующихся малым угловым разносом в азимутальной (1 - 2°) и достаточно большим разносом в угломестной (25 - 40°) плоскостях. При этом наблюдается ситуация, когда в пределах главного лепестка диаграммы направленности (ДН) приемной антенны оказывается
несколько лучей. Это приводит к тому, что пространственное разделение источников по углу оказывается невозможным из-за малости электрических размеров антенны (от десятых долей до единиц длины волны пеленгуемых сигналов), что не позволяет эффективно осуществить пространственную фильтрацию принимаемых сигналов даже в адаптивных АР этого диапазона и является еще одним характерным ограничением, присущим процессу пеленгования в диапазоне коротких волн. Кроме того, ситуацию пеленгования сигналов с помощью АР в этом диапазоне осложняет явление многолучевости, которое приводит к сильной корреляции лучей, поступающих на вход АР от одного и того же источника [1-4].
Совершенствование методов пеленгования источников радиоизлучения (ИРИ) в значительной мере способствует также дальнейшему развитию теории адаптивной пространственной обработки сигналов и помех в многоканальных антенных системах [8].
Следует отметить, что задача высокоточного определения угловых координат многолучевых сигналов возникает не только в диапазоне коротких волн, но и в гораздо более высокочастотных диапазонах, которые используются, например, в системах спутниковой навигации, системах радиовидения и др. Например, для систем спутниковой навигации характерна ситуация, когда на вход приемного устройства поступает два сигнала - прямой и отраженный от земли. При этом на входе антенны наблюдаются сигналы с сильной корреляцией, которые трудно разделить из-за слабой направленности антенны. Это, в свою очередь, приводит к значительным ошибкам позиционирования [9].
Значительный вклад в развитие теории пеленгования с использованием антенных решеток в сложной сигнально-помеховой обстановке внесли следующие ученые: Черемисин О.П., Гершман А.Б., Караваев В.В., Дрогалин В.В., Marple S.L. JR, Capon J., Stoica P., Öftersten В., Viberg M., Kailath T., Kaveh M., Friedlander В., Weiss A., Manikas A., Pillai U., Wax M. Также вопросами
теории и разработки устройств в этой области занимаются такие специалисты, как Грешилов A.A., Виноградов А.Д., Нечаев Ю.Б., Бобрешов В.Г., Рембовский А.М., Ашихмин А.В, Вертоградов Г.Г., Шевченко Н.М., Хомсков Е.В., Хомсков А.Е., Сычев М.И. и другие.
Цели и задачи диссертации
Целью данной работы является исследование возможности использования малоразмерных антенных решеток (с базой от десятых долей до единиц длины волны пеленгуемых сигналов) для высокоточного (до 1°) пеленгования сигналов в условиях многолучевого распространения волн в КВ диапазоне, и разработка способа, направленного на повышение точности пеленгования многолучевых сигналов в таких антенных решетках.
Достижение указанной цели в диссертации предусматривает решение следующих основных задач:
1. обзор и анализ литературы по теории и технике пеленгаторных антенных решеток с целью выяснения требований, предъявляемых к ним для эффективного применения в современных радиопеленгаторах КВ диапазона, а также анализ условий, в которых приходится функционировать антенным устройствам радиопеленгаторов КВ диапазона;
2. аналитический обзор, сравнение и критический анализ современных методов пеленгования с целью дальнейшего развития наиболее перспективных из них;
3. разработка и обоснование квазидетерминированного способа определения количества, направлений прихода и комплексных амплитуд сигналов в условиях многолучевого распространения волн при помощи ЦАР, позволяющего повысить точностные характеристики существующих пеленгаторов путем анализа системы собственных ДН АР;
4. проведение численного моделирования и сравнительного анализа эффективности разрабатываемого способа и статистического метода, основанного на адаптивном алгоритме максимизации функции правдоподобия оценки параметров пеленгуемых сигналов, при условии действия на входе АР пространственного белого шума и точной оценки корреляционной матрицы;
5. определение влияния основных характеристик линейных и кольцевых АР КВ диапазона (формы комплексной ДН, входных сопротивлений отдельных излучателей), а также взаимодействия излучателей в этих решетках на точность пеленгования с помощью разрабатываемого способа;
6. исследование влияния конечности динамического диапазона приемного устройства на точность определения основных параметров сигналов с помощью предложенного способа;
7. проведение имитационного моделирования эффективности разработанного способа на 16-элементной пеленгаторной кольцевой антенной решетке (диаметр которой в нижней части диапазона рабочих частот составляет приблизительно 1/3 длины волны пеленгуемых сигналов).
Методы исследований, используемые для решения поставленных в диссертации задач, основываются на применении электродинамических методов теории антенн, численных методов математического анализа и моделирования, матричного аппарата линейной алгебры. Численные результаты, приведенные в работе, получены на основе компьютерного моделирования с использованием вычислительных алгоритмов, реализованных в математическом программном пакете МаАСаё.
Научная новизна работы
Научная новизна данной работы заключается в разработке и теоретическом обосновании высокоточного способа пеленгования узкополосных сигналов КВ диапазона по введенным N собственным ДН Л7-элементной АР с получением системы функциональных уравнений относительно этих ДН с целью определения количества многолучевых сигналов, направлений прихода и амплитуд этих сигналов. Алгоритм эквивалентен введению N — 1 суммарно-разностных ДН АР и определению направлений прихода многолучевых сигналов из условий максимизации и минимизации мощности, принимаемой по этим ДН. С использованием этого алгоритма проведено численное имитационное моделирование эффективности пеленгования для разных отношений сигнал/шум. Установлена степень влияния взаимодействия излучателей в АР КВ диапазона на точность определения параметров многолучевых сигналов. Проанализировано влияние ограниченности динамического диапазона входных цепей приемных устройств на точность пеленгования.
Практическая значимость результатов работы
Проведенные в процессе работы над диссертацией аналитические исследования разработанного способа определения параметров пеленгуемых сигналов и анализ результатов численного моделирования его точностных характеристик показали возможность применения этого способа на практике в радиопеленгаторах КВ диапазона с малоэлементными линейными, кольцевыми и крестообразными АР, функционирующими в условиях многолучевого распространения волн.
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов обуславливается обуславливается корректностью исходных положений и преобразований при составлении математических моделей сигнально-шумовой обстановки и пеленгаторных
антенных решеток и подтверждается в частных случаях совпадением результатов численного имитационного моделирования с результатами, известными из теории пеленгования, а также с результатами, полученными другими авторами в этой же области.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работы изложена на 146 машинописных страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, списка сокращений, списка принятых обозначений, списка литературы и четырех приложений. Иллюстративный материал представлен в виде 42 рисунков и 22 таблиц.
Первая глава содержит обзор и анализ материалов отечественных и зарубежных источников по тематике, связанной с особенностями построения пеленгаторных антенных решеток. Отмечается, что несмотря на множество работ, посвященных разработке антенных решеток для целей пеленгования, ряд вопросов по-прежнему остается недостаточно изученным. Также в этой главе приводится подробное описание проблем, с которыми приходится сталкиваться специалистам в области пеленгования в коротковолновом диапазоне, в том числе рассматривается несколько возможных моделей возникновения многолучевого распространения волн. Проведен анализ требований, предъявляемых к характеристикам антенных устройств современных радиопеленгаторов КВ диапазона.
Во второй главе производится постановка задачи пеленгования при помощи антенных решеток произвольной конфигурации, а также аналитический обзор наиболее перспективных существующих методов пеленгования и сравнение точностных характеристик, обеспечиваемых при использовании того или иного метода.
Третья глава содержит подробное описание разрабатываемого способа пеленгования многолучевых сигналов при помощи антенных решеток с линейной, крестообразной и кольцевой геометрией расположения излучателей.
Приводится схема реализации описываемого способа определения параметров сигналов в условиях многолучевого распространения волн. Исследуются основные закономерности изменения величины и структуры собственных сигнальных и шумовых значений и векторов корреляционной матрицы при наличии произвольного количества сильно коррелированных сигналов, падающих с различных направлений. Вводятся понятия сигнальных и шумовых собственных диаграмм направленности. Приводится обоснование разрабатываемого способа и основные теоретические соотношения, отражающие физическую суть этого способа. Отмечается, что определение направлений прихода многолучевых сигналов сводится к решению системы нелинейных уравнений, количество которых определяется количеством излучателей. При этом пеленгование М сигналов возможно в одной плоскости с помощью решетки, состоящей как минимум из М + 1 излучателей, а пеленгование в пространстве - с помощью АР, число элементов которой не менее 2М + 1. В этой же главе приводится краткое описание метода пеленгования, предложенного Черемисиным О.П. и основанного на адаптивном алгоритме максимизации функции правдоподобия оценки параметров сильно коррелированных сигналов.
В четвертой главе приводится описание алгоритмов пеленгования, позволяющих реализовать предложенный в главе 3 способ. Алгоритмы представлены в виде блок-схем с подробным описанием всех переменных, входящих в них. Результаты численного моделирования получены в предположении наличия на входе АР нормального белого шума. При этом исследуется форма собственных ДН АР для разных ситуаций, в которых меняется количество излучателей и параметры сигналов (направления и амплитуды), поступающих на вход АР. Также приводятся результаты сравнительной оценки эффективности разработанного способа и метода, предложенного Черемисиным О.П.
Пятая глава посвящена исследованию влияния характеристик цифровых антенных решеток на точность пеленгования новым способом. В частности, исследуется влияние эффекта взаимодействия излучателей в АР различных конфигураций, приводящего к изменению комплексных диаграмм направленности и входных сопротивлений отдельных излучателей. Отмечается, что неучет взаимодействия излучателей в процессе вычисления пеленгов с помощью разработанного способа ведет к появлению больших ошибок. В этой главе также рассматривается влияние конечности динамического диапазона приемного устройства (который в ЦАР определяется в основном разрядностью применяемых АЦП) на точность пеленгования, и указываются возможные пути устранения этого влияния.
В шестой главе приводятся результаты имитационного моделирования точностных характеристик разработанного способа пеленгования на основе пространственно-временных выборок, наблюдаемых на входе 16-элементной кольцевой антенной решетки радиопеленгатора. Эти выборки получены при различных отношениях сигнал/шум на входе АР. При этом предполагается, что в общем случае закон распределения шумов может отличаться от закона распределения белого шума. Полученные результаты свидетельствуют о том, что коррелированность принимаемых шумов приводит к ухудшению точности определения параметров пеленгуемых сигналов. Показано, что повысить точность пеленгования можно за счет разбиения АР на несколько непересекающихся подрешеток с последующим усреднением результатов пеленгации по каждой из подрешеток.
В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационной работы.
В приложении 1 установлена взаимосвязь системы (59), (60) функциональных уравнений и совокупностью суммарно-разностных ДН АР. В приложении 2 приведено спектральное разложение корреляционной матрицы по собственным значениям и собственным векторам для пространственно-
временных выборок, используемых при имитационном моделировании. Пример одной из этих выборок представлен в приложении 3. В приложении 4 показано, что алгоритм (59), разработанный в диссертации, при условии белого шума и точной оценки корреляционной матрицы сигналов на входе АР, совпадает с алгоритмом, представленным Черемисиным О.П. и полученным им на основе статистического подхода к оценке параметров когерентных сигналов.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Разработанный способ пеленгования узкополосных сигналов в КВ диапазоне с использованием малоэлементных антенных решеток с размером апертуры от десятых долей до единиц длин волн, основанный на спектральном разложении корреляционной матрицы сигналов, поступивших на вход 7У-элементной АР, по собственным векторам и использовании совокупности собственных диаграмм направленности АР, введение которых эквивалентно формированию N - 1 суммарно-разностных ДН, позволяет определить количество, направления прихода и амплитуды когерентных сигналов в условиях многолучевого распространения волн.
2. Алгоритм, реализующий разработанный способ определения параметров сигналов по собственным диаграммам направленности АР соответствующей конфигурации, позволяет при наличии на входе АР пространственного белого шума, некоррелированного как с полезными сигналами, так и между собой в соседних каналах приема, а также при условии точной оценки корреляционной матрицы пеленговать сигналы при достаточно низком ОСШ (-10 дБ и даже ниже).
3. Неточное задание характеристик направленности (ДН, КНД), а также входного сопротивления излучателей АР приводит к значительным ошибкам (до 10°) в определении направлений прихода пеленгуемых многолучевых сигналов. Показаны возможные пути компенсации этих ошибок, позволяющие
повысить точность определения углов прихода сигналов в малоэлементных АР до Io.
4. Ограниченность динамического диапазона входных цепей приемного устройства может приводить к появлению интермодуляционных помех, оказывающих существенное влияние на точность пеленгования. Использование высокодобротных фильтров с добротностью порядка 104— 105 на входах элементов АР позволяет ослабить это явление.
Апробация результатов работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 19-ой международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо-2009) (Севастополь, 14-18 сентября 2009 г.); VIII международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Санкт-Петербург, 15 - 18 сентября 2009 г.); III международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2009) (Суздаль, 22 - 24 сентября 2009 г.); III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, 26 - 30 октября 2009 г.); научно-технической конференции молодых ученых факультета №4 Московского Авиационного Института «Информационные технологии и радиоэлектронные системы» (Москва, 27 апреля 2010 г.); IV Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, 29 ноября - 3 декабря 2010 г.); X международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Самара, 11-17 сентября 2011 г.).
Результаты работы использованы в ОКР «Радиолампа-ТП».
Публикации
Основные результаты исследований, проведенных в процессе выполнения диссертационной работы, опубликованы в 14 печатных работах, из них 5 статей в журналах, включенных в перечень ВАК, 6 работ в материалах конференций, тезисы 2 докладов, 1 патент РФ.
Личный вклад
Выводы основных теоретических соотношений получены при непосредственном участии автора. Автор лично принимал участие в разработке нового способа пеленгования, программной реализации алгоритма, реализующего предложенный способ. Также автором проведены исследования точностных характеристик разработанного алгоритма и влияния на их величину параметров сигнально-шумовой обстановки и антенных устройств.
Похожие диссертационные работы по специальности «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», 05.12.07 шифр ВАК
Исследование и разработка сверхширокополосных антенн комплексов радиоконтроля2006 год, доктор технических наук Ашихмин, Александр Владимирович
Радиопеленгаторные антенные системы для малых беспилотных летательных аппаратов2021 год, кандидат наук Першин Павел Викторович
Разработка и исследование низкопрофильных излучающих радиотехнических устройств УВЧ-диапазона и адаптивных антенных решеток на их основе2006 год, кандидат технических наук Андреев, Роман Николаевич
Математическое моделирование вибраторных антенных решеток пеленгаторных программно-аппаратных комплексов с учетом электродинамического взаимодействия элементов конструкции2004 год, кандидат технических наук Ашихмин, Александр Владимирович
Пространственная обработка сигналов в цифровых антенных решетках2009 год, кандидат технических наук Чиркунова, Жанна Владимировна
Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Васин, Антон Александрович
Основные результаты работы опубликованы в 5 статьях [87, 88, 89, 91, 98] в научно-технических журналах, рекомендованных ВАК, и доложены на 7 конференциях [93-97, 99, 100]. На разработанный способ пеленгования получен патент РФ №2407026 «Способ пеленгации узкополосных радиосигналов КВ диапазона» [90]. ь I
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в целом приведенные в диссертации результаты можно рассматривать, как дальнейшее развитие методов определения направлений прихода многолучевых сигналов по совокупности суммарно-разностных ДН АР, формируемых в процессе цифровой обработки сигналов. Основные результаты диссертации сводятся к следующему:
1. Разработан и обоснован способ и алгоритм определения параметров (направлений прихода и амплитуд) сигналов для малоэлементных антенных решеток произвольной конфигурации с цифровой обработкой сигналов. Алгоритм обработки основан на спектральном разложении корреляционной матрицы входных данных и использовании собственных диаграмм направленности антенной решетки с последующим разделением совокупности имеющихся диаграмм на сигнальные и шумовые и получением функциональных уравнений относительно этих диаграмм направленности для определения количества многолучевых сигналов, направлений прихода и амплитуд этих сигналов. Указанный алгоритм эквивалентен введению N - 1 суммарно-разностных ДН ЛГ-элементной АР и определению угловых координат ИРИ из условий максимизации и минимизации мощности сигналов, приходящих с разных направлений и принимаемых по этим ДН. Алгоритм детализирован для линейных, крестообразных и кольцевых антенных решеток.
2. Показано, что при точной оценке корреляционной матрицы и наличии на входе антенной решетки пространственного белого шума возможно определение количества многолучевых сигналов, а также направлений и амплитуд двух и трех сигналов в малоэлементных АР (с базой от десятых долей до единиц длины волны пеленгуемых сигналов) при достаточно низком ОСШ (-10 дБ и ниже).
3. Установлено, что взаимное влияние излучателей в антенных решетках в КВ диапазоне существенно влияет на характеристики пеленгования разработанным способом. Задание диаграмм направленности и входных сопротивлений излучателей пеленгаторных антенных решеток без учета эффектов взаимодействия может приводить к значительным (до 10 градусов и более) ошибкам при пеленговании одного, а тем более двух и большего числа сигналов.
4. Исследовано влияние ограниченности динамического диапазона приемного устройства, приводящего к появлению интермодуляционных помех, на характеристики пеленгования, и предложены пути снижения этого влияния за счет использования высокодобротных фильтров с добротностью порядка 104.105.
5. Проведено имитационное моделирование точностных характеристик радиопеленгатора КВ диапазона с 16-элементной кольцевой антенной решеткой по пространственно-временным выборкам, представленным предприятием «СТЦ», и показана возможность определения угловых координат и амплитуд М лучей с высокой точностью (до 1°) даже при малом диаметре АР, составляющем приблизительно 1/3 длины волны, и при достаточно низком отношении сигнал-шум (-10 дБ). Результаты работы переданы в указанную выше организацию для использования в ОКР «Радиолампа-ТП».
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Васин, Антон Александрович, 2012 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Связь, 1972. - 336 с.
2. Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. - М.: Высшая школа, 1975. -280 с.
3. Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003. - 558 с.
4. Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи / Под ред. О.В. Головина. - М.: Горячая линия-Телеком, 2006 -598 с.
5. Евстропов Г. А., Иммореев И.Я. Цифровые методы формирования диаграмм направленности приемных антенных решеток // Проблемы антенной техники / Под ред. Л.Д. Бахраха, Д.И. Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1989. - 368 с.
6. Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского, А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004. - 488 с.
7. Слюсар В. Цифровые антенные решётки - будущее радиолокации // Электроника: наука, технология, бизнес, № 3, 2001.
8. Монзинго P.A. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию / Т.У. Миллер, P.A. Монзинго // М.: Радио и связь, 1986. - 447 с.
9. Вейцель A.B., Вейцель В.А., Татарников Д.В. Аппаратура высокоточного позиционирования по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем: Высокоточные антенны. Специальные методы повышения точности позиционирования / Под ред. М.И. Жодзишского. - М.: МАИ-ПРИНТ, 2010.-368 с.
10. Кукес И.С. Основы радиопеленгации / И.С. Кукес, М.Е. Старик. - М.: Сов. радио, 1964.-640 с.
11. Вартанесян В.А. Радиопеленгация / В.А. Вартанесян, Э.Ш. Гойхман, М.И. Рогаткин // М.: Воениздат, 1966. - 248 с.
12. Денисов В.П. Фазовые радиопеленгаторы / В.П. Денисов, Д.В. Дубинин. -Томск, 2002.-251 с.
13. Саидов А.С. Проектирование автоматических радиопеленгаторов / А.С. Саидов [и др.]. - М.: Радио и связь, 1997. - 160 с.
14. Рембовский A.M. Радиомониторинг: задачи, методы, средства / A.M. Рембовский, А.В. Ашихмин, В.А. Козьмин // М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 492 с.
15. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках // М.: Радио и связь, 2003. - 200 с.
16. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Методы оценивания параметров источников сигналов и помех, принимаемых антенной решеткой: Учебно-методический материал. Нижний Новгород, 2007, 98 с.
17. Advances in direction-of-arrival estimation / edited by S. Chandran. - Artech House, 2005. - 496 p.
18. Tuncer E. Classical and modern direction-of-arrival estimation / E. Tuncer, B. Friedlander. - Academic Press, 2009. - 456 p.
19. Foutz J. Narrowband direction of arrival estimation for antenna arrays (Synthesis lectures on antennas #8) / Foutz J., A. Spanias, M.K. Banavar. - Morgan & Claypool Publishers, 2008. - 82 p.
20. Naidu P.S. Sensor array signal processing. - CRC Press, 2000. - 472 p.
21. Jenkins H.H. Small-aperture radio direction-finding. - Artech House Publishers, 1991.-256 p.
22. Chen Z. Introduction to direction-of-arrival estimation / Z. Chen, G. Gokeda, Y. Yu. - Artech House Publishers, 2010.- 193 p.
23. Radio direction-finding and the resolution of multicomponent wave-fields / P.J.D. Gething, 1978. 329 p.
24. Марпл-мл. C.JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения // Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 584 с.
25. Гейбриел У.Ф. Спектральный анализ и методы сверхразрешения с использованием адаптивных решеток // ТИИЭР. - 1980. - Т. 68. - №6. - С. 19-32.
26. Робинсон Э.А. История развития теории спектрального оценивания // ТИИЭР. - 1982. - Т. 70. - №9. - С. 6-31.
27. Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения // ТИИЭР. - 1982. -Т. 70.-№9.-С. 126-138.
28. Мюнье Ж. Пространственный анализ в пассивных локационных системах с помощью адаптивных методов / Ж. Мюнье, Ж.Ю. Делиль // ТИИЭР. -1987.-Т. 75.-№11.-С. 21-37.
29. Кейпон Дж. Пространственно-временной спектральный анализ с высоким разрешением. ТИИЭР, 1969, №8.
30. Кей С.М., Марпл-мл. C.JI. Современные методы спектрального анализа: Обзор.// ТИИЭР, 1981, т.69, №11.
31. Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения // ТИИЭР. - 1982. -Т. 70.-№9.-С. 126-138.
I 32. Schmidt R. Multiple emitter location and signal parameter estimation // IEEE
: Trans. Antennas Propagation, vol. 34. - 1986. - no. 3. - pp. 276 - 280.
33. Friedlander B. Direction finding in the presence of mutual coupling / B. Friedlander, A. Weiss // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. -1991. - Vol. 39. - No. 3. - pp. 273-284.
34. Sleiman A., Manikas A. The Impact of Sensor Positioning on the Array Manifold // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2003. - Vol. 51. -No. 9.-pp. 2227-2237.
I 35. Viberg M. Performance Analysis of Direction Finding with large arrays and
I*:
I finite data / M. Viberg, B. Ottersten, A. Nehorai II IEEE Transactions on Signal
t Processing. - 1995. - Vol. 43. - No. 2. - pp. 469-476.
36. Doron M.A. Coherent wide-band processing for arbitrary array geometry / M.A. Doron, E. Doron, A J. Weiss // IEEE Transactions on Signal Processing. - 1995. -Vol. 41.-No. 1.-pp. 414-417.
37. Park H.R. A solution to the narrow-band coherency problem in multiple source location / H.R. Park, Y.-S. Kim // IEEE Transactions on Signal Processing. -1993. - Vol. 41. - No. 1. - pp. 473^76.
38. Weiss A.J. On the Cramer-Rao Bound for Direction Finding of Correlated signals / A.J. Weiss, B. Friedlander // IEEE Transactions on Signal Processing. -1993. - Vol. 41. - No. 1. - pp. 495-499.
39. Ng A.P.-C. Direction of Arrival Estimates in the presence of wavelength, gain, and phase errors // IEEE Transactions on Signal Processing. - 1995. - Vol. 43. -No. l.-pp. 225-232.
40. Weiss A.J. Direction of Arrival estimation using MODE with interpolated Arrays / A.J. Weiss, B. Friedlander, P. Stoica // IEEE Transactions on Signal Processing. - 1995. - Vol. 43. - No. 1. - pp. 296-300.
41. Liu T.-H. Azimuth and elevation direction finding using arbitrary array geometries / Liu T.-H., J.M. Mendel // IEEE Transactions on Signal Processing.
- 1998.-Vol. 46.-No. 7.-pp. 2061-2065.
42. Лим Дж.С. Новый алгоритм двумерного спектрального анализа, обеспечивающий высокую разрешающую способность / Дж.С. Лим, Ф.У. Доула // ТИИЭР. - 1983. - Т. 71. - №2. - С. 106-107.
43. Manikas A. Evaluation of superresolution array-techniques as applied to coherent sources / A. Manikas, T. Ratnarajah, J. Lee // International Journal of Electronics. - 1997. - Vol. 82. - No. l.-pp. 77-105.
44. Полрадж А. Оценивание параметров сигнала методом поворота подпространств / А. Полрадж, Р. Рой, Т. Кайлатх // ТИИЭР. - 1986. - Т. 74.
- №7. - С. 165-166.
45. Digital HF/VHF/UHF monitoring direction finder R&S DDFOxE // Data sheet, August, 2006.
46. HF/VHF/UHF DF antennas R&S ADDx // Data sheet, May, 2005.
47. Малышкин Г.С. Адаптивные алгоритмы для обнаружения и оценки параметров слабых сигналов в режиме шумопеленгования при наличии сильных мешающих источников звука. / Г.С. Малышкин, B.C. Мельканович // Успехи современной радиоэлектроники. - 2009. - №12. -С. 32-45.
48. Гершман А.Б. Адаптивное разрешение некоррелированных источников по координате. / А.Б. Гершман, А.Т. Ермолаев, А.Г. Флаксман // Изв. вузов. Радиофизика. - 1988. - №8. - С. 941-946.
49. Гершман А.Б. Анализ собственных чисел корреляционной матрицы входных колебаний адаптивной антенной решетки и возможности углового сверхразрешения в условиях коррелированных внешних источников излучений / А.Б. Гершман, В.Т. Ермолаев // Изв. вузов. Радиофизика. -1988. - №10. - С. 1236-1240.
50. Гершман А.Б. Анализ сверхразрешения некоррелированных источников излучения в адаптивных антенных решетках. / А.Б. Гершман, А.Т. Ермолаев, А.Г. Флаксман // Изв. вузов. Радиофизика. - 1988. - №11. - С. 1374-1379.
51. Ермолаев В.Т. Статистические характеристики критериев AIC и MDL в задаче оценки числа источников многомерных сигналов в случае короткой выборки. / В.Т. Ермолаев, A.A. Мальцев, К.В. Родюшкин // Изв. вузов. Радиофизика. -2001. -№12. - С. 1062-1069.
52. Шифрин Я.С. О синтезе разностных диаграмм направленности с глубокими провалами в заданных секторах при наличии флуктуаций тока в элементах антенной решетки / Я.С. Шифрин, Л.Г. Корниенко, A.A. Бычков // Радиотехника и электроника. - 1981. - Т. 26. - №3. - С. 513-523.
53. Черемисин О.П. Эффективность адаптивных методов пеленгации помех. // Радиотехника и электроника. - 1989. - вып. 9. - С. 1850-1861.
54. Мороз A.B. Анализ собственных значений выборочной корреляционной матрицы процесса из двух комплексных экспонент и аддитивного белого гауссовского шума. / Н.Г. Есакова, A.B. Мороз // Радиотехника и электроника. - 1990. - №5. - С. 1014-1020.
55. Волочков Е.Б. Сверхразрешение по угловым координатам когерентных источников при помощи плоской антенной решетки на основе нелинейных методов спектрального анализа. / Е.Б. Волочков, В.Н. Гармаш // Радиотехника и электроника. - 1992. - №8. - С. 1413-1422.
56. Черемисин О.П. Адаптивная пеленгация источников интенсивных сигналов в многоканальных системах. // Радиотехника и электроника. -1992. - №12. - С. 2199-2209.
57. Армизонов А.Н. Применение метода максимального правдоподобия к обработке сигналов в фазовых пеленгаторах с плоскими антенными решетками / А.Н. Армизонов, В.П. Денисов // Радиотехника и электроника. - 1995.-№5.-С. 727-733.
58. Черемисин О.П. Адаптивные алгоритмы обработки сигналов в многоканальных приемных системах с антенными решетками. / Радиотехника и электроника. - 2006. - №9. - С. 1087-1098.
59. Добырн В.В. Эффективность применения сверхразрешающих спектральных оценок в бортовых угломерных фазированных антенных решетках. / В.В. Добырн, A.B. Немов // Радиотехника. - 1999. - №9. - С. 65-67.
60. Аджемов С.С. Исследование алгоритмов сверхразрешения в адаптивных антенных решетках. / С.С. Аджемов, Г.О. Бокк, А.Г. Зайцев [и др.] // Радиотехника. - 2000. - №11. - С. 66-71.
61. Аджемов С.С. Различение близкорасположенных по направлениям гауссовских источников методами пространственно-временной обработки. / С.С. Аджемов, Г.О. Бокк, Ю.С. Бондарев [и др.] // Радиотехника. - 2000. -№11.-С. 52-56.
62. Коновалов JI.И. Определение угловых координат источников излучения с использованием плоской эквидистантной антенной решетки по методу максимального правдоподобия / Л.И. Коновалов, И.Д. Меркуленко // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1988. - т. 31. - №1. - С. 6-12.
63. Бондаренко Б.Ф. Разрешающая способность алгоритма MUSIC / Б.Ф. Бондаренко, С.Ю. Платонов, И.Н. Сащук // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -2001. -№1.- С. 51-60.
64. Фрост III О.Л. Алгоритм линейно-ограниченной обработки сигналов в адаптивной решетке // ТИИЭР. - 1972. - Т. 65. - №8. - С. 5-16.
65. Андреев А.Ю., Вертоградов Г.Г., Иванов Н.М., Шевченко В.Н., Щербинин В.И. Принципы создания широкополосного одноточечного моноимпульсного пеленгатора-дальномера КВ-диапазона // Научно-технический сборник «Радиоконтроль» ГКБ «Связь», 2002, вып. 5, с. 20 -35.
66. Грешилов A.A., Лебедев А.Л., Плохута П.А. Многосигнальная пеленгация источников радиоизлучения на одной частоте как некорректная задача // Успехи современной радиоэлектроники, 2008, №3, с. 30 - 46.
67. Грешилов A.A., Плохута П.А. Многосигнальная пеленгация источников радиоизлучения на одной частоте // Вопросы защиты информации, 2008, №1, с. 61-67.
68. Грешилов A.A., Лебедев А.Л. Определение пеленгов источников радиоизлучения на одной несущей частоте методами векторной оптимизации // Вопросы защиты информации, 2009, №1, с. 19-25.
69. Берсенев Е.В., Вертоградов Г.Г., Иванов Н.М., Шевченко В.Н. Адаптивный метод глобальной оптимизации при оценивании направления на источники радиоизлучения в условиях многолучевости для антенных решеток произвольной конфигурации // Научно-технический сборник «Радиоконтроль» ГКБ «Связь», 2002, вып. 5.
70. Нечаев Ю.Б., Макаров Е.С., Зотов С.А. Методы сверхразрешения в задачах радиопеленгации // Информационные процессы и технологии в обществе и экономике, 2006, №3, с. 12 - 26.
71. Нечаев Ю.Б., Макаров Е.С., Зотов С.А. Сверхразрешающие алгоритмы в задаче азимутальной радиопеленгации с использованием кольцевых антенных решеток // Антенны, 2007, №7, с. 29 - 34.
72. Нечаев Ю.Б., Макаров Е.С. Радиопеленгация в КВ-диапазоне с использованием линейных АР на основе сверхразрешающих алгоритмов обработки // Антенны, 2008, №7-8, с. 111 - 121.
73. Сычев М.И. Пространственно-временная обработка радиосигналов на основе параметрического спектрального анализа // Антенны, 2001, №1, с. 70 - 77.
74. Сычев М.И. Оценивание числа и угловых координат близко расположенных источников излучения по пространственно-временной выборке на выходе прямоугольной антенной решетки // Радиотехника и электроника, 1995, №4, с. 565 - 577.
75. Сычев М.И. Оценивание числа близко расположенных источников излучения по пространственно-временной выборке // Радиотехника и электроника, 1992, т. 37, №10, с. 1807 - 1815.
76. Дрогалин В.В. и др. Алгоритмы оценивания угловых координат источников излучений, основанные на методах спектрального анализа // Успехи современной радиоэлектроники, 1998, №2, с. 3 - 17.
77. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц // М.: Наука. - 1962.
78. Wax M. Spatio-temporal spectral analysis by eigenstructure methods / M. Wax, T. Shan, T. Kailath // IEEE Trans. Signal Processing. - 1984. - Vol. 32. - No. 4. -pp. 817-827.
79. Wang H. Coherent signal-subspace processing for the detection and estimation of angles of arrival of multiple wide-band sources / H. Wang, M. Kaveh // IEEE Trans. Signal Processing. - 1985. - Vol. 33. - No. 4. - pp. 823-831.
80. Марков Г.Т., Сазонов Д.M. Антенны. Учебник. - М.: Энергия, 1975. - 528 с.
81. Айзенберг Г.З, Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г. Коротковолновые антенны / Под ред. Г.З. Айзенберга. - М.: Радио и связь, 1985.-536 с.
82. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток: Учебное пособие для вузов / Д.И. Воскресенский, В.И. Степаненко, B.C. Филиппов и др. Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радиотехника, 2003. - 632 с.
83. Давыдов А.С. Высокотемпературная сверхпроводимость. - К.: Наук, думка, 1990, 174 с.
84. Hong, Lancaster. Microstrip Filters for RF-Microwave Applications, John Wiley & Sons, 2001,482 p.
85. Вл.М.Мухортов, B.A.Следков, В.М.Мухортов. Высокотемпературные сверхпроводники в современной аппаратуре связи (перспективы применения и состояние исследований). Часть I и II. - Микросистемная техника, 2002, № 8-9.
86. Патентное изобретение РФ №2170489. Приоритет от 31.07.2000г. Высокодобротный контур высокочастотного диапазона / Пономарев Л.И., Ганицев А.Ю., Жуков А.С., Павлов С.А., Парафин А.Е., Владимиров В.В., Летяго А.Д., Паршиков В.В.
87. Пономарев Л.И., Васин А.А. Высокоточная пеленгация многолучевых сигналов с использованием малоэлементных антенных решеток коротковолнового диапазона // Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56. № 3. С. 330 - 345. (Перевод: Ponomarev L. I., Vasin A. A. High-accuracy direction finding in multipath environment with short-wave antenna arrays comprising a small number of elements // Journal of Communications Technology and Electronics. 2011. Vol. 56. № 3. P. 304 - 319.)
88. Пономарев Л.И., Васин A.A. Влияние взаимодействия излучателей в антенных решетках пеленгаторов на точность пеленгования многолучевых сигналов в коротковолновом диапазоне // Антенны. 2011. № 3. С. 69 - 78.
89. Пономарев Л.И., Васин A.A., Терехин О.В., Капускин С.А. Эффективность использования высокотемпературных сверхпроводниковых фильтров в радиопеленгаторах коротковолнового диапазона // Вестник МАИ. 2011. Т. 18. № 1. С. 150- 158.
90. Патент № 2407026. Пономарев Л.И., Паршиков В.В., Васин A.A., Терехин О.В. Способ пеленгации узкополосных радиосигналов КВ диапазона. Опубликован 20.12.2010. Бюл. № 35.
91. Пономарев Л.И., Васин A.A. Высокоточная пеленгация многолучевых сигналов в коротковолновом диапазоне // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. Т. 12. № 3. С. 91 - 99.
92. Пономарев Л.И., Васин A.A. Пеленгация многолучевых сигналов в КВ диапазоне // Материалы 19-ой международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо-2009), т. 2, с. 403 -404, Севастополь, Крым, Украина, 14-18 сентября 2009 г.
93. Пономарев Л.И., Паршиков В.В., Терехин О.В., Васин A.A. Цифровой способ высокоточной пеленгации сигналов // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова, серия «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации», вып. 3, с. 84 - 88, опубликованные по результатам проведения третьей международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2009), Суздаль, 22 - 24 сентября 2009 г.
94. Пономарев Л.И., Васин A.A. Высокоточная пеленгация многолучевых сигналов с использованием малоэлементных антенных решеток КВ диапазона // Труды III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь», т. 2, с. 54 - 58, Москва, 26 - 30 октября 2009 г.
95. Васин A.A. Способ определения направлений прихода и амплитуд многолучевых сигналов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых ученых факультета № 4, проводимой в рамках научно-практической конференции молодых ученых и студентов МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2010», Москва, 27 апреля 2010 г.
96. Васин A.A., Милосердов A.C. Исследование влияния взаимодействия излучателей в антенной решетке пеленгатора на точность определения направлений прихода волн // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых ученых факультета № 4, проводимой в рамках научно-практической конференции молодых ученых и студентов МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2010», Москва, 27 апреля 2010 г.
97. Пономарев Л.И., Васин A.A., Милосердов A.C. Исследование влияния взаимодействия излучателей в антенной решётке пеленгатора на точность определения направлений прихода сигналов // Доклады IV Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» (электронный сборник), с. 868 - 872, Москва, 29 ноября - 3 декабря 2010 г.
98. Пономарев Л.И., Паршиков В.В., Васин A.A. Использование технологии MIMO для повышения спектральной эффективности радиорелейной линии связи // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. № 8. С. 17-21.
99. Пономарев Л.И., Васин A.A. Исследование устойчивости высокоточного способа пеленгования к различного рода ошибкам // Материалы X международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», с. 69 - 71, Самара, 11-17 сентября 2011 г.
100. Васин A.A., Милосердов A.C. Особенности пеленгования источников широкополосных сигналов с использованием антенных решеток // Материалы X международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», с. 75 - 77, Самара, 11-17 сентября 2011 г.
136
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.