В.Ю. Семенов1

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (г. Нижний Новгород, Россия)

1 vitali.semenov@gmail.com

Постановка проблемы. В современных радиотелеметрических комплексах подсистема пеленгации необходима для улучшения качества принимаемой информации за счет сопровождения лучом диаграммы направленности (ДН) подвижных объектов, с которых передается телеметрия. Адаптивную оценку числа подвижных объектов в эфире, которая является дополнительным требованием, можно обеспечить за счет применения цифровой антенной решетки (ЦАР) с набором цифровых каналов как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях. Еще одна практически важная задача, решаемая в подобного рода комплексах, - функционирование подсистемы пеленгации в режиме реального времени, что достигается за счет использования алгоритма пеленгации, способного функционировать в случае короткой выборки при расчете корреляционной матрицы сигналов в каналах антенной решетки.

Цель. Предложить структуру пеленгатора из состава радиотелеметрического комплекса с автоматическим сопровождением объектов, а также представить метод цифровой обработки сигналов.

Результаты. Рассмотрена задача двумерной пеленгации в радиотелеметрическом комплексе с автоматическим сопровождением подвижных объектов на базе плоской ЦАР. Рассмотрен случай сверхразрешения, когда два объекта находятся в главном луче ДН и принимаемые сигналы от них являются коррелированными. Проанализирована возможность использования короткой выборки сигнала для измерения корреляционной матрицы в рассматриваемой задаче как наиболее перспективной для практического внедрения. Получено аналитическое выражение для двумерной псевдоспектральной функции пеленгации по коррелированным сигналам от подвижных объектов. Представлены результаты численного моделирования точности измерения азимута и угла места движущегося объекта сверхразрешающим методом минимального многочлена. Проведено сравнение с традиционным методом MUSIC, которое показало лучшую точность предложенного метода и лучшее разрешение двух объектов, находящихся в одном луче ДН.

Практическая значимость. Предложенный метод двумерной пеленгации в телеметрическом комплексе на основе цифровой антенной решетки работает в случае короткой выборки входного процесса и позволяет адаптивно измерять число целей в эфире, что особенно важно на практике для реализации алгоритма цифровой обработки сигнала на базе отечественных микросхем.

Семенов В.Ю. Метод двумерной пеленгации в телеметрическом комплексе на основе цифровой антенной решетки // Радио-техника. 2025. Т. 89. № 2. С. 102–113. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202502-14

1. Yang S., Zhenhua W., Zhe Y. Trends and Countermeasures of Next Generation Telemetry Technology Innovation // 2020 IEEE 3rd International Conference of Safe Production and Informatization (IICSPI). Chongqing City. China. 2020. Р. 7-12.
2. Chen S., Meng Y., Tu J., Wu L., Chen X., Qi T. Design and Implementation of Telemetry Simulation Equipment for Target Missile // 2023 IEEE 16th International Conference on Electronic Measurement & Instruments (ICEMI). Harbin. China. 2023. Р. 476-479.
3. Dianovský R., Pavol P, Bugaj M. The ground station for long-range monitoring flight control and operational data telemetry of unmanned aerial vehicles // Perner's Contacts. 2023. 18. 10.46585/pc.2023.1.2454.
4. Kirillov S.N., Pisaka P.S. Algorithm of Telemetry Information Weighting Signal Processing from Territorially-Distributed Receiving Stations. // 2018 XIV International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). Novosibirsk. Russia. 2018. Р. 197-201.
5. Леонович Г.И., Сорокин М.С., Крутов А.Ф. Низкочастотный радиотелеметрический канал на основе пространственно распределенной приемной антенной системы и ортогонального частотного мультиплексирования // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. №6-1. С. 48-51
6. Wang W., Zhang Y., Wang X., Xu H., Tian H. Design of Reconfigurable Real-Time Telemetry Monitoring and Quantitative Management System for Remote Sensing Satellite in Orbit // 2018 IEEE 3rd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference (IAEAC). Chongqing. China. 2018. Р. 1293-1297.
7. Aslanov G.K., Aslanov T.G., Kazibekov R.B., Musaibov R.R. Influence of transients in the information processing channel of the airport automatic radio direction finder on the direction finding accuracy // Информатика, телекоммуникации и управление. 2021. №14-3. С. 56–63.
8. Pralon M., Pralon L., Schulz D., Thoma R.S. On the performance of real dual-polarized antenna arrays for 2D unconditional direction of arrival estimation // Proceedings of the 10th European Conference on Antennas and Propagation. Apr. 2016. Р. 1–5.
9. Ferid H., Hatem C., Gharsallah A. Estimation of 2-D Direction of Arrival with an Extended Correlation Matrix // IAENG International Journal of Computer Science. 2007. Р. 255-260. 10.1109/WPNC.2007.353642.
10. Артюхин И.В., Ермолаев В.Т., Семенов В.Ю., Флаксман А.Г., Шмонин О.А. Двумерная пеленгация со сверхразрешением в автомобильном MIMO радаре в условиях коррелированности целей // Электросвязь. 2022. № 8. С. 45-52.
11. Флаксман А.Г., Семенов В.Ю., Ермолаев В.Т. Экспериментальное исследование двумерного подавления помех в активном радаре на базе адаптивной антенной решетки для случая короткой выборки // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2022. Т. 15. № 4. С. 5–16.
12. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Купцов В.В. Метод минимального многочлена для оценки параметров сигналов, принимаемых антенной решеткой» // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 1. С. 78-85.
13. Godara L.C. Smart antennas. CRC Press. 2004. 458 p.
14. Mengali U, Andrea A. Synchronization techniques for digital receivers. Plenum Press. 1997. 529 p.
15. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука. 1988. 552 с.