Е.А. Ищенко1, Ю.Г. Пастернак2, В.А. Пендюрин3, С.М. Фёдоров4

1,2,4 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

3 АО НПП «Автоматизированные системы связи» (г. Воронеж, Россия)

1 kursk1998@yandex.ru; 2 pasternakyg@mail.ru; 3 pva@acc-npp.com; 4 fedorov_sm@mail.ru

Постановка проблемы. Реализация высокомобильных комплексов пеленгации на основе БПЛА является актуальной задачей. Однако установленные на БПЛА антенные системы снижают его аэродинамическую эффективность и, как следствие, уменьшают продолжительность функционирования и дальности полетов. Для решения данной проблемы используются обтекатели, которые не всегда могут быть реализованы на основе диэлектрически прозрачных материалов. Все это в совокупности с электрическим характером рассеяния волн вблизи БПЛА приводит к искажению характеристик поля, значительно усложняющими пеленгацию.

Цель. Представить метод оценки устойчивости пеленгации с применением виртуальных магнитных диполей, сформированных на основе векторных антенн, помещенных в диэлектрически непрозрачные обтекатели.

Результаты. Рассмотрена возможность удешевления конструкции корпусов пеленгации путем использования непрозрачных материалов (например, аддитивных), которые значительно дешевле прозрачных материалов путем применения виртуальных магнитных диполей. Предложен метод виртуальных антенных решеток на основе виртуальных магнитных диполей, которые формируются на основе векторных антенн для повышения точности пеленгации. Исследовано влияние корпусов обтекателей на характеристики пеленгов с применением стандартных методов пеленгации на основе электрических диполей и разработанного метода. Получены картины пеленгов электромагнитных волн, определены статистические показатели, а также обнаружены области частот, в которых применение виртуальных антенны решеток обеспечивает наиболее стабильный пеленг с точки зрения обеспечения высокоточной и мобильной пеленгации путем применения БПЛА. Выполнена оценка статистических показателей пеленгов и определены области диапазона частот, наиболее подверженные искажениям ввиду характеристик корпуса-носителя и обтекателя.

Практическая значимость. Разработанный метод, благодаря применению малых векторных антенных элементов, помещенных в обтекатель, обеспечивает высокую точность пеленгации и стабильность пеленга при использовании непрозрачных материалов для изготовления обтекателя, а также позволяет сохранить аэродинамическую эффективность БПЛА, что особенно важно для высокомобильных и скоростных объектов.

Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М. Оценка устойчивости пеленгации виртуальными магнитными диполями при использовании диэлектрически непрозрачного обтекателя радиопеленгатора // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 7. С. 50-54. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202407-10

1. Sun B., Tan B., Ashraf M., Valkama M., Lohan E. S. Embedding the Localization and Imaging Functions in Mobile Systems: An Airport Surveillance Use Case // IEEE Open Journal of the Communications Society. 2022. V. 3. Р. 1656-1671.
2. Tarkowski M., Kulas L. RSS-Based DoA Estimation for ESPAR Antennas Using Support Vector Machine // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. V. 18. № 4. 2019. P. 561-565.
3. Musicant A., Almog B., Oxenfeld N., Shavit R. Vector Sensor Antenna Design for VHF Band // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. V. 14. 2015. P. 1404-1407.
4. Duplouy J., Morlaas C., Aubert H., Potier P., Pouliguen P., Djoma C. Reconfigurable Grounded Vector Antenna for 3D Electromagnetic Direction-Finding Applications // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. V. 17. № 2. 2018. P. 197-200.
5. Dawood H. S., El-Khobby H. A., Elnaby M. M. A., Hussein A. H. Optimized VAA Based Synthesis of Elliptical Cylindrical Antenna Array for SLL Reduction and Beam Thinning Using Minimum Number of Elements // IEEE Access. V. 9. 2021. P. 50949-50960.
6. Lim J. -S., Song J., Sung K. -M. Forward-backward time varying forgetting factor Kalman filter based DOA estimation algorithm for UAV (Unmanned Aerial Vehicle) autolanding. // 2002 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 2002. P. IV-3964-IV-3967.
7. Chen Y., Jie Q., Zhang Y., Shu F., Zhan X., Yan S., Cai W., Wang X., Sun Z., Zhang P. Two Rapid Power Iterative DOA Estimators for UAV Emitter Using Massive/Ultra-Massive Receive Array // Drones. 2023. V. 7. № 6. Р. 361.
8. Ashikhmin V., Ishchenko E.A., Pasternak Y.G., Pershin P.V., Sivash M.A., Fedorov S.M. Design of Virtual Magnetic Dipole Antenna Array to Reduce the Systematic Bearing Error Caused by Wave Diffraction on the Antenna System and its Carrier Body // 2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC). Moscow. Russia. 2020. P. 111-114.