ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №9

УДК 623.76

СИНТЕЗ АЛГОРИТМА СВЕРХРАЗРЕШЕНИЯ
В МАЛОЭЛЕМЕНТНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКЕ

В.Н. Ратушняк, Д.Д. Дмитриев, И.В. Тяпкин, А.Б. Гладышев

Сибирский федеральный университет,
660074, г Красноярск, пр-т Свободный 79

Статья поступила в редакцию 11 июня 2025 г.

Аннотация. В настоящее время активно развиваются БПЛА различных типов и тактика их применения в интересах как хозяйственной, так и оборонной деятельности государства. Одной из проблем, сдерживающей массовое применения БПЛА, является их навигационное обеспечение, предназначенное для безопасного выполнения одиночного или группового полета, а также посадки на необорудованные площадки. Современные бортовые навигационные системы на основе ГНСС-приемников, инерциальных, оптико-электронных и других систем не обеспечивают достаточной для выполнения группового полета точности измерения координат БПЛА. В качестве альтернативы предлагается навигационная угломерная система, основанная на применении адаптивных антенных решеток (АР) и обеспечивающая определение угловых координат отдельных БПЛА в группе или наземного радиомаяка (пеленги на источники радиоизлучения). Расчет пеленгационного рельефа и исследование алгоритма сверхразрешения проводились с применением реккурентного вычисления обратной корреляционной матрицы источников сигналов и расчета весового вектора по критерию максимума правдоподобия в программном обеспечении среды Matlab и специально разработанных программ-дополнений. Синтезирован алгоритм сверхразрешения в малоэлементной АР и с использованием разработанной модели построены диаграммы направленности (ДН) малоэлементной АР и ее пеленгационный рельеф для нескольких конфигураций.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, бортовая навигационная система, малоэлементные антенные решетки, угловое сверхразрешение, методы обработки сигналов.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-19-20070, https://rscf.ru/project/25-19-20070/, гранта Красноярского краевого фонда науки.

Автор для переписки: Ратушняк Василий Николаевич, oborona-81@yandex.ru

Литература

1. Порсев В. И., Гелесев А. И., Красько А. Г. Угловое сверхразрешение сигналов с использованием «виртуальных» антенных решеток //Вестник Концерна ВКО Алмаз-Антей. – 2019. – №. 4 (31). – С. 24-34.

2. Гершман А. Б., Ермолаев В. Т., Флаксман А. Г. Анализ сверхразрешения некоррелированных источников излучения в адаптивных антенных решетках //Изв. Вузов. Радиофизика. – 1988. – Т. 31. – №. 11. – С. 1374-1379.

3. Sergeev V. A., Bolkhovskaya O. V., Maltsev A. A. Testing the Hypothesis of a Plane Wavefront of a Signal Received by a Multi-Element Antenna Array //2022 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). – IEEE, 2022. – С. 1-5.

4. Bolkhovskaya O., Sergeev V., Maltsev A. Cramer-Rao Lower Bounds for the Task of Joint Estimation of Signal Initial Phase and AoA in Multi-Element Antenna Arrays //2023 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). – IEEE, 2023. – С. 1-6.

5. Кичко Я. В. Проблемы и перспективы развития группового применения беспилотных летательных аппаратов //Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании (АПИНО 2022). – 2022. – С. 565-568.

6. Сафонова А. В. Эффективные алгоритмы оценивания угловых координат источников радиоизлучения : дис. – Ряз. гос. радиотех. университет, Рязань, 2016.

7. Шимонин О.А. Разработка методов двумерного углового разрешения источников излучения в адаптивных антенных системах : Диссертация на соискание ученой степени к.ф-м.н., – Н.Новгород, 2022.

8. Чистяков В. А., Куприц В. Ю. Сверхразрешение в антенных решетках //Решетневские чтения. – 2016. – Т. 1. – №. 20. – С. 310-312.

9. Ratuschnyak V. N. et al. Electronic control of the antenna array direction pattern of the vertical atmospheric probing radar station //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2021. – Т. 1889. – №. 3. – С. 032020.

10. Нечаев Ю. Б., Макаров Е. С. Повышение точности пеленгации при использовании сверхразрешающих алгоритмов обработки //Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2008. – Т. 4. – №. 2. – С. 59-62.

11. Лаговский Б. А. Сверхразрешение на основе синтеза апертуры цифровыми антенными решетками //Антенны. – 2013. – №. 6. – С. 009-016.

12. Ратынский М. В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. – Радио и связь, 2003.

13. Дмитриев Д. Д., Тяпкин В. Н., Кремез Н. С. Методы адаптации фазированных антенных решеток к помехам в спутниковых радионавигационных системах //Радиотехника. – 2013. – №. 9. – С. 039-043.

14. Тяпкин В. Н. и др. Повышение эффективности подавления помех за счет коррекции частотных характеристик приемных каналов в навигационной аппаратуре потребителей //Космические аппараты и технологии. – 2018. – №. 1 (23). – С. 30-37.

15. Valery N. Tyapkin. et al. Space-time processing of signals in angle measurement navigation receivers //2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). – IEEE, 2016. – С. 1-5.

Для цитирования:

Ратушняк В.Н., Дмитриев Д.Д., Тяпкин И.В., Гладышев А.Б. Синтез алгоритма сверхразрешения в малоэлементной антенной решетке. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.9.7