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
2024, № 12 · RADAR INFORMATION METHODS AND ELEMENTS

Application of the cosine mismatch criterion when accounting the Rayleigh noise in the problem of monopulse direction finding

Y.E. Chumankin1, O.A. Morozov1

1 Lobachevsky State University, Nizhnii Novgorod, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2024.12.17 UDC 621.396 EDN EXKKED

Abstract

The aim of the work is to develop a modified algorithm for passive monopulse direction finding and to estimate the precision of this algorithm. A non-zero average value of the amplitude error of the recorded signals is a feature of the input data for the problem of direction finding. It is proposed to estimate and take into account the average value of the amplitude error, while estimating bearing. The proposed solution is based on optimizing the cosine mismatch function between the measured and estimated amplitudes. To increase the computational efficiency of the method, a partial analytical optimization of the cosine mismatch by the average amplitude error was performed. The result of modeling shows that it is advisable to use the proposed mismatch function, when the signal-to-noise ratio is less than 15 dB. To improve performance the obtained analytical expression of the average amplitude error should be used. The proposed method makes it possible to provide a bearing error not exceeding ~ 0.1 of the beam width of the radiation pattern with a signal-to-noise ratio of ~ 6 dB.

  • satellite communication system
  • radiation pattern
  • cosine mismatch
  • Rayleigh noise
Аннотация (на русском)

Применение критерия косинусного рассогласования при учёте наличия рэлеевского шума в задаче моноимпульсной пеленгации

Целью работы является разработка модифицированного алгоритма пассивной моноимпульсной пеленгации, позволяющего повысить точность пеленгации, и оценка погрешности данного алгоритма на основе компьютерного моделирования. Особенностью исходных данных для пеленгации является наличие ненулевого среднего значения погрешности амплитуд зарегистрированных сигналов. В работе предлагается помимо пеленга ( az , el ) оценивать и учитывать среднее значение погрешности амплитуд. Предлагаемое решение задачи пеленгации основано на оптимизации функции косинусного рассогласования между измеряемыми и оцениваемыми по диаграмме направленности антенной системы амплитудами. Для повышения вычислительной эффективности метода выполнена частичная аналитическая оптимизация косинусного рассогласования по средней погрешности амплитуд. Результаты численных экспериментов показывают, что при значении отношения сигнал/шум менее 15 дБ целесообразно пользоваться пеленгацией с использованием предложенной функции рассогласования. Для повышения быстродействия при сохранении сопоставимой точности следует использовать аналитическое выражение средней погрешности амплитуд, полученное в данной статье. Предложенный метод позволяет обеспечить погрешность пеленгации не превосходящую ~ 0,1 ширины луча диаграммы направленности антенной системы при отношении сигнал/шум ~ 6 дБ.

For citation

Chumankin Y.E., Morozov O.A. Application of the cosine mismatch criterion when accounting the Rayleigh noise in the problem of monopulse direction finding // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.12.17

References

  1. Леонов А.И. Моноимпульсная радиолокация. - Рипол Классик, 2013. - 312 С.
  2. Логинов А.А., Морозов О.А., Семенова М.Ю. Алгоритмы повышения точности оценки пеленга в задаче амплитудной моноимпульсной пассивной локации //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2010. - №. 5-2. - С. 358-362.
  3. Артюхин И.В. и др. Алгоритм оценки углов прихода сигналов в системе распределенных некогерентных автомобильных радаров //Журнал радиоэлектроники. - 2023. - Т. 4. - С. 1-20. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.4.2
  4. Логинов А.А. и др. Метод оценки числа источников излучения в задаче амплитудной моноимпульсной пеленгации //Известия вузов. Радиофизика. - 2013. - Т. 56. - №. 7. - С. 505-513.
  5. Семенова М.Ю. и др. Метод выбора конфигурации приемных каналов пассивной моноимпульсной антенной системы //Вестник Нижегородского университета им. НИ Лобачевского. - 2014. - №. 3-1. - С. 18-23.
  6. Морозов О.А, Фидельман В.Р., Чуманкин Ю.Е. Метод оценки изменения направлений главных максимумов диаграммы направленности многолучевой антенны в задаче пассивной пеленгации //Известия высших учебных заведений. Радиофизика. - 2022. - Т. 65. - № 2. - С. 758-767.
  7. Краснов Ф.В. Оценка оптимального количества тематик в тематической модели: подход на основе качества кластеров //International Journal of Open Information Technologies. - 2019. - Т. 7. - №. 2. - С. 8-15.
  8. Ahmad G.Comparative Optical Analysis of Offset Reflector Antenna in GRASP //Proceedings of World Academy of Science, Engineering and Technology. - 2008. - Т. 35. https://doi.org/10.5281/zenodo.1075915
  9. Дамбраускас А.П. Симплексный поиск - М.: Энергия, 1979. - 176 С.