А.С. Давыденко 1, Е.Н. Попов 2, И.А. Цикин 3

1 ООО «Специальный технологический центр» (Санкт-Петербург, Россия)

2,3 Высшая школа прикладной физики и космических технологий,

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

1 adavydenko@stc-spb.ru; 2 evgeniy.retc@gmail.com; 3 tsikin@mail.spbstu.ru

Постановка проблемы. В современных системах радиопеленгации со сверхразрешением особую актуальность приобрела проблема пеленгации высокодинамичных источников радиоизлучения (ИРИ). При этом в условиях повышенных требований к массогабаритным характеристикам пеленгаторов особый интерес представляет реализация методов, основанных на использовании антенных решеток с малым числом элементов.

Цель. Оценить достижимую точность при заданной разрешающей способности в зависимости от параметров движения ИРИ при реализации пеленгаторов, основанных на методе МUSIC и использующих антенные решетки с малым числом элементов.

Результаты. На основе разработанной имитационной модели пеленгатора получены зависимости ошибок измерений пеленгов подвижных ИРИ и разрешающей способности в широком диапазоне значений отношений сигнал/шум и времени анализа при различных значениях скорости изменения пеленгов для пеленгаторов с четырех- и шестиэлементными антенными решетками.

Практическая значимость. Разработанные требования к основным параметрам пеленгатора могут быть использованы при проектирования реального устройства. Полученные оценки точности и разрешающей способности позволяют предварительно оценить потенциальную эффективность пеленгатора.

Давыденко А.С., Попов Е.Н., Цикин И.А. Пеленгация высокодинамичных объектов на основе метода MUSIC при использовании антенных решеток с малым числом элементов// Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(24). С. 5−16. DOI: 10.18127/j00338486-202012(24)-01.

1. TranX. L., Veselý, J., DvořákF., Le T.B. Subarray incoherency compensation for DOA estimation of 8-element antenna array //2017 International Conference on Military Technologies (ICMT). IEEE. 2017. Р. 662−665.
2. Nagy L., Szalay Z. Radar target as distributed source for DOA estimation //The 8th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2014). IEEE. 2014. Р. 2323−2327.
3. Shamaei K., Khalife J., Kassas Z.M. A joint TOA and DOA approach for positioning with LTE signals //2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (PLANS). IEEE. 2018. Р. 81−91.
4. Ашихмин А.В., Козьмин В.А., Негробов В.В., Пастернак Ю.Г., Рембовский Ю.А. Анализ перспективных направлений развития методов оценки угловых координат источников радиоизлучения //Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. Т. 5. № 9.
5. Мелихова А.П., Цикин И.А. Алгоритмы принятия решения при пеленгационном методе контроля целостности навигационного поля //Радиотехника. 2018. № 1. С. 63−75.
6. Гладышева М.А., Немов А.В. Модификация метода ESPRIT для обработки данных в плоских фазированных антенных решетках //Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2016. № 4.
7. Zhang S., Xu D., Li Y. Comparison of Several DOA Methods Based on Spatial Spectrum Estimation //2017 International Conference on Computer Technology, Electronics and Communication (ICCTEC). IEEE. 2017. Р. 145−148.
8. Jaafer Z., Goli S., Elameer A.S. Best Performance Analysis of DOA Estimation Algorithms //2018 1st Annual International Conference on Information and Sciences (AiCIS). IEEE. 2018. Р. 235−239.
9. Москалец Н.В. Сравнительный анализ методов оценки направления прихода сигналов //Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. «Радиотехника». 2017. Вып.188. С.126–135. 
10. Amine I.M., Seddik B. 2-D DOA estimation using MUSIC algorithm with uniform circular array //2016 4th IEEE International Colloquium on Information Science and Technology (CiSt). IEEE. 2016. Р. 850−853.
11. Beizuo Z., Xiong X., Xiaofei Z. DOA and polarization estimation with reduced-dimensional MUSIC algorithm for L-shaped electromagnetic vector sensor array //2019 IEEE 4th International Conference on Signal and Image Processing (ICSIP). IEEE. 2019. Р. 61−64.
12. Borkar A.N. Performance of MUSIC Algorithms for DOA Estimation for Coherent And Non Coherent Detection //2019 3rd International conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology (ICECA). IEEE. 2019. Р. 1355−1359.
13. Minjie W., Tianzhen M., Jingjian H., Xiaofa Z., Naichang Y. DOA estimation of partially polarized signals using conjugate MUSIC //2017 13th IEEE International Conference on Electronic Measurement & Instruments (ICEMI). IEEE. 2017. Р. 410−414.
14. Kim J.,Lee J., Kim H., Park Y. M., Choi J., Hwang K.C., Kim S. Performance analysis of DOA estimation in the presence of mutual coupling for UAV //2016 IEEE International Conference on Network Infrastructure and Digital Content (IC-NIDC). IEEE. 2016. Р. 254−256.
15. Lin X., Zhang X., He L.,  Zheng W. Multiple emitters localization by UAV with nested linear array: System scheme and 2D-DOA estimation algorithm //China Communications. 2020. V. 17. № 3. P. 117−130.
16. Сухов И.А., Акимов В.П. Метод повышения разрешающей способности пеленгатора с кольцевой антенной решеткой при использовании алгоритма MUSIC //Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2013. № 3(174).
17. Цикин И.А., Щербинина Е.А. Потенциальная точность оценки углов ориентации на основе анализа функции правдоподобия сигналов GPS на элементах приемной антенной решетки // Радиотехника. 2016. № 12. С. 144−149.
18. Чистяков В.А., Куприц В.Ю. Сверхразрешение в антенных решетках // Решетневские чтения. 2016. Т. 1. № 20. С. 310−312.
19. Карманов Ю.Т., Заляцкая И.И. Математическая модель алгоритмов пеленгования источников радиоизлучения фазокорреляционными пеленгаторами с пространственным распределением элементов пеленгационной решетки // Вест- ник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2012. № 35.
20. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. 2003.
21. Balanis C.A., Ioannides P.I. Introduction to smart antennas // Synthesis Lectures on Antennas. 2007. V. 2. № 1. P. 1−175.
22. Van Trees H.L. Optimum array processing: Part IV of detection, estimation, and modulation theory. John Wiley & Sons. 2004.