Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2020, № 4 · MATHEMATICAL MODELS IN RADIO ELECTRONICS PROBLEMS

Algorithm for pointing to a ground station of a phased array antenna beam of a communications repeater on a helicopter-type unmanned aerial vehicle

A.I. Sivov1, M.G. Aleshin1

1 Academy of the Federal Guard Service of the Russian Federation, Orel, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2020.4.5 UDC 621.396.677 EDN TJPGTL

Abstract

The algorithm for pointing to a ground station of a phased array antenna beam in conditions of instability of an unmanned aerial vehicle is described The search method with storing the extremum of the objective function allows maximizing the average signal-to-noise ratio at the receiver input. The angular instability, beam guidance parameters and the phase distribution in the phased array antenna elements are specified in a quaternion form. A triangular grid defined on the Eisenstein integers allows to increase the search step.

  • беспилотный летательный аппарат
  • фазированная антенная решетка
  • параметры наведения
  • кватернион
  • треугольная координатная сетка
  • unmanned aerial vehicle
  • phased array antenna
  • guidance parameters
  • quaternion
  • Triangular grid
Аннотация (на русском)

Алгоритм наведения луча фазированной антенной решетки на беспилотном летательном аппарате вертолетного типа

В статье рассмотрен алгоритм наведения луча фазированной антенной решетки (ФАР) на наземную станцию в условиях нестабильности беспилотного летательного аппарата (БПЛА). В алгоритме реализован метод поиска с запоминанием экстремума целевой функции, позволяющий максимизировать среднее отношение сигнал-шум на входе приемника ретранслятора связи. Угловая нестабильность пространственного положения БПЛА, параметры наведения луча и синтеза фазового распределения в элементах ФАР заданы в кватернионной форме. Увеличение шага поиска достигнуто за счет применения треугольной координатной сетки, заданной на поле Эйзенштейновых целых чисел, позволяющих представить поиск в виде сложения комплексных чисел.

For citation

Sivov A.I., Aleshin M.G. Algorithm for pointing to a ground station of a phased array antenna beam of a communications repeater on a helicopter-type unmanned aerial vehicle // Journal of Radio Electronics. – 2020. – No. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.4.5

References

  1. Алешин М.Г., Дьяконов С.В., Сивов А.Ю. Обоснование основных характеристик антенной системы и параметров управления мощностью передатчика ретранслятора связи на беспилотном летательном аппарате // Журнал радиоэлектроники. 2011. № 12. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/dec11/11/text.html.
  2. Алешин М.Г. Управление наведением антенной системы ретранслятора связи на беспилотном летательном аппарате // Телекоммуникации. 2012. № 2. С. 23-29.
  3. Алешин М.Г., Сивов А.Ю. Применение кватернионов в задачах наведения антенной системы ретранслятора связи на беспилотном летательном аппарате // Омский научный вестник: Серия "Приборы, машины и технологии". 2012. № 1(107). С. 310-313.
  4. Алешин М.Г., Сивов А.Ю. Применение математического аппарата кватернионов для расчета фазового распределения в элементах фазированной антенной решетки // Перспективы развития информационных технологий / Под общ. ред. С.С. Чернова. Новосибирск: Издательство "СИБПРИНТ". 2012. С. 197-202.
  5. Моисеев В.В. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами: монография. Казань: ГБУ "Республиканский центр мониторинга качества образования" (Серия "Современная прикладная математика и информатика"). 2013. 768 с.
  6. Челноков Ю.Н. Кватернионные модели и методы динамики, навигации и управления движением. М.: ФИЗМАТЛИБ. 2011. 560 с.
  7. Алешин М.Г., Сивов А.Ю. Алгоритм наведения антенной системы ретранслятора связи на беспилотном летательном аппарате по навигационным показаниям // Техника радиосвязи: Научно-технический сборник. Омск. 2012. Выпуск 17. С. 62-72.
  8. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. М.: Машиностроение. 1982. 216 с.
  9. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. М.: Радиосвязь. 1986. 448 с.
  10. Растригин Л.А. и др. Теория и применение случайного поиска. Рига: "Зинатне". 1969. - 305 с.
  11. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами. М.: Сов. радио. 1980. 232 с.
  12. Конвей Дж., Смит Д. О кватернионах и октавах, об их геометрии, арифметике и симметриях: пер. с англ. С. М. Львовского. М.: МЦНМО. 2009. 184 с.