Точность оценки пеленга источника радиоизлучения при нерегулярной структуре спектра в полосе анализа пассивной системы местоопределения

Abstract

This paper deals with the angle-of-arrival passive location system consisting of mutually coherent circular antenna arrays implementing one-step maximum likelihood based estimation procedure. The question raised in the present paper is accuracy degradation due to the arbitrary positions of spectral components in the locator receiver bandwidth in comparison with Cramer-Rao Lower Bound for the case of Gaussian random radio emission. The well-known expression of angle estimator accuracy in the case of band-uniform spectrum is compared to the results obtained by the numerical statistical modeling; this allows one to evaluate the deterioration of the accuracy due to arbitrary positioned spectral components. The numerical modeling also provides the discussion for preliminary time-window filtration of the received signals in order to increase the accuracy of angle estimator. Thus it was shown that the common used windows such as Hann, Bartlett and Keiser-Bessel can be useful in the case of sparse arbitrary spectrum.

• passive locator
• circular antenna arrays
• one-step maximum likelihood estimation

Аннотация (на русском)

Точность оценки пеленга источника радиоизлучения при нерегулярной структуре спектра в полосе анализа пассивной системы местоопределения

В настоящей работе рассматривается пассивная система определения местоположения источника радиоизлучения, состоящая из узкобазовых подсистем, реализуемых взаимно когерентными кольцевыми антенными решётками; оценивание проводится с использованием оптимального одноэтапного алгоритма. В работе исследуется следующий вопрос: насколько уменьшается точность оценки пеленга по сравнению с нижней границей Крамера-Рао при условии произвольного расположения гармонических составляющих сигнала в полосе анализа пеленгационной системы для случая гауссовского случайного процесса. Проведенное имитационное статистическое моделирование позволило определить величину расхождения СКО, полученного по результатам моделирования, с СКО для случая равномерного спектра, для которого имеются описанные в литературе аналитические выражения потенциальной точности в явном виде. Также посредством моделирования в работе проводится исследование влияние предварительной оконной фильтрации сигнала со случайной структурой спектра на точность оценки пеленга: рассмотрены часто применяемые в спектральном анализе оконные функции и проведен сравнительный анализ характеристик точности определения местоположения в зависимости от отношения сигнал/шум на входе приёмника для каждой из них. Основные результаты доложены на 7-й Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь», Москва, ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, 2013 г.

For citation

References

1. Черняк В. С. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993.
2. Дубровин А. В., Сосулин Ю. Г. Одноэтапное оценивание местоположения источника радиоизлучения пассивной системой, состоящей из узкобазовых подсистем // Радиотехника и электроника, 2004, т. 49, № 2, с. 156-170.
3. C. H.Knapp, G.C. Carter, The Generalized Correlation Method for Estimation of Time Delay, IEEE Transaction on Acoustic, Speech and Signal Processing, 1976, vol. 24, No. 4, p. 320-327.
4. Дубровин А.В. Одноэтапные процедуры и пассивные системы определения координат источников радиоизлучений: автореферат диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук: 05.12.14. - Москва, 2007.
5. Дубровин А.В. Потенциальная точность пеленгования комплексами с антенными решетками, имеющими конфигурацию в виде набора произвольного числа колец // Радиотехника и электроника, 2006, т. 51, № 13, с. 268-270.
6. Дубровин А.В. Выбор оптимальной конфигурации антенной решетки, размещаемой на мачте, в мобильном комплексе пеленгования ОВЧ-УВЧ-диапазонов (20-3000 МГц) // Антенны, 2005, № 7-8, с. 49-52.
7. Шевгунов Т.Я. Влияние структуры спектра излучаемого сигнала на точность оценки направления на источник радиоизлучения // VII Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь», ИРЭ РАН, 2013, с. 35-39.