В.С. Павлов1, А.Ю. Федоров2, П.И. Бакулина3

1,3 Московский филиал АО «ВНИИР-Прогресс» (Москва, Россия)

2 АО «ВНИИР-Прогресс» (г. Чебоксары, Россия)

1 Vpavlov@abselectro.ru; 2 ayfedorov@vniir.ru; 3 pshivrina@abselectro.ru

Постановка проблемы. Использование цифровой антенной решетки (ЦАР), размещенной на беспилотном летательном аппарате (БПЛА), для определения местоположения источника радиосигнала (ИР) является альтернативой классическому подходу с применением неподвижного многопозиционного комплекса радиоконтроля. К параметрам, определяющим погрешность измерения местоположения ИР относятся форма траектории движения БПЛА и погрешность определения его ориентации, а также диаграммы направленности (ДН) ЦАР. Необходимо рассмотреть потенциальные характеристики представленного в [1] алгоритма определения координат ИР, оптимального по критерию максимума функции правдоподобия.

Цель. Исследовать потенциальные характеристики алгоритма определения местоположения ИР с использованием ЦАР, расположенной на БПЛА.

Результаты. Проведено исследование характеристик алгоритма определения местоположения ИР с применением находящейся на БПЛА ЦАР. Выполнен аналитический расчет границы Рао-Крамера. Установлено, что основными параметрами, влияющим на погрешность определения координат ИР, являются форма траектории движения БПЛА и погрешность определения ориентации БПЛА.

Практическая значимость. Представленные результаты позволяют в ходе натурных испытаний выбрать оптимальную траекторию для исследования местности на наличие ИР.

Павлов В.С., Федоров А.Ю., Бакулина П.И. Потенциальные характеристики алгоритма определения местоположения источника радиосигнала // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 12. С. 98–109. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202512-12

1. Павлов В.С., Федоров А.Ю., Харисов В.Н., Шиврина П.И. Алгоритм определения местоположения источника радиосигнала // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского. 2024. № 12. С. 215-227.
2. Бакулев П.А. Радиолокационные системы: Учебник. М.: Радиотехника. 2007. 375 с.
3. Аль-Одхари А.Х., Фокин Г.А., Федоренко И.В., Рябенко Д.С., Лавров С.В. Исследование влияния геометрического распределения пунктов приема и источника радиоизлучения на точность позиционирования // Вестник Полоцкого гос. ун-та. Сер. С. Фундаментальные науки. 2017. № 4. С. 2-7.
4. Семенюк С.С., Христичан Е.В., Саниев Р.Р. Обоснование подхода к снижению вариативности геометрического фактора системы определения координат воздушных объектов с использованием технологии MLAT // Журнал Радиоэлектроники. 2021. № 4. URL: http://jre.cplire.ru/jre/apr21/14/text.pdf (дата обращения: 07.02.2025).
5. Семенюк С.С., Еремеев И.Ю., Козлов А.В., Косынкин А.И., Веселов И.Д. Выбор топологии измерений разностно-даль-номерной системы для определения местоположения источников радиоизлучения с фактически заданными положениями приемных точек // Журнал радиоэлектроники. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jun23/5/text.pdf (дата обращения: 07.02.2025).
6. Дворников С.В., Фокин Г.А., Аль-Одхари А.Х., Федоренко И.В. Исследование зависимости геометрического фактора топо-логии для разностно-дальномерного метода позиционирования // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника телевидения. 2017. № 2. С. 86-93.
7. Аль-Одхари А.Х. Исследование влияния геометрического фактора снижения точности позиционирования в разностно-дальномерном методе // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. СПб: СПбГУТ. 2017. С. 44-48.
8. Фокин Г.А., Аль-одхари А.Х. Обработка РДМ измерений для позиционирования с использованием беспилотных летатель-ных аппаратов // T-Comm. 2018. № 7.
9. Fokin G., Lazarev V. Positioning Accuracy Evaluation of radio emission sources using time difference of arrival and angle of arrival me-thods. Pt 2. 2D-Simulation // Proceedings of Telecommunication Universities. V. 5. P. 65-78. DOI:10.31854/1813-324X-2019-5-4-65-78.
10. Фокин Г.А., Лазарев В.О. Оценка точности позиционирования источника радиоизлучения разностно-дальномерными и угломерными методами. Ч. 3. 3D-Моделирование // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 2. C. 87-102.
11. Дубровин А.В. Потенциальная точность измерения направления на излучатель для пеленгационных средств с кольцевыми антенными решетками // Антенны. 2006. № 2. С. 29-31.
12. Нечаев Ю.Б., Пешков И.В. Оценка границы Крамера-Рао для 2D-радиопеленгации в плоских антенных решетках // Вестник НТУУ «КПИ». 2016. № 67. С. 12-17.
13. Пешков И.В. Минимизация нижней границы Крамера-Рао при проектировании антенных решеток с направленными излучателями для повышения точности оценки направления прихода сигнала // Журнал радиоэлектроники. 2022. № 2. http://jre.cplire.ru/jre/feb22/10/text.pdf (дата обращения: 07.02.2025).
14. Weiss A.J., Friedlander B. On the Cramer Rao bound for direction finding of correlated signals // Conference Record Twenty-Fourth Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers. 1990. P. 941-945. DOI: 10.1109/acssc.1990.523476.
15. Weiss A.J., Friedlander B. On the Cramer-Rao bound for direction finding of correlated signals // IEEE Transactions on Signal Processing. 1993. № 41(1). P. 495-499. DOI: 10.1109/tsp.1993.193187.
16. Mirkin A.N., Sibul L.H. Cramer-Rao bounds on angle estimation with a two-dimensional array // IEEE Transactions on Signal Processing, 1991. № 39(2). Р. 515–517. DOI: 10.1109/78.80843.
17. Nechaev Yu.B., Peshkov I.W., Fortunova N.A. Estimation of the Cramer-Rao bound for radio direction-finding on the azimuth and elevation of planar antenna arrays of the symmetric form // IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). 2018. P. 1-5. DOI: 10.1109/ewdts.2018.8524799.
18. Nechaev Yu.B., Peshkov I.W., Fortunova N.A. Evaluation and minimization of Cramer-Rao bound for conformal antenna arrays with directional emitters for DOA-Estimation // Progress in Electromagnetics Research. 2019. P. 139-154. DOI: 10.2528/PIERC18111802.
19. Nechaev Yu.B., Peshkov I.V. An approach of DOA-estimation accuracy improving via conformal antenna arrays with directional emitters // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. 2020. P. 1-6. DOI: 10.1109/ieeeconf48371.2020.90/.
20. Friedlander B. On the Cramer-Rao bound for sparse linear arrays // 54th Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers. 2020. P. 1255-1259, DOI: 10.1109/IEEECONF51394.2020.9443292.
21. Li S., Liu Y., You L., Wang W. Optimal three-dimensional antenna array for direction finding with geometric constraint // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 31948-31956, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2973820.
22. Nechaev Yu.B., Peshkov I.W. Novel planar antenna arrays geometries improving DOA estimation accuracy of narrowband sources on the azimuth // 42nd International Conference on Telecommunications and Signal Processing. 2019. P. 420-423.
23. Gazzah H., Marcos S. Cramer-Rao bounds for antenna array design // IEEE Transactions on Signal Processing, 2006. № 54(1). P. 336–345. DOI:10.1109/tsp.2005.861091.
24. Van Trees H.L. Detection, Estimation, and Modulation Theory. Part IV. Optimum Array Processing. John Wiley & Sons. 2004. P. 1470.