А.И. Перов1

1 Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)

1 alexp@aha.ru

Постановка проблемы. Навигационная аппаратура потребителей (НАП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС) активно применяется в различных областях человеческой деятельности. Для повышения эффективности работы НАП в условиях воздействия помех в ней используются антенные решетки (АР), реализующие пространственно-временну́ю обработку сигналов, которая позволяет не только подавлять помеховые сигналы, но и определять угловые координаты источников излучения помеховых сигналов. Существующие на сегодняшний день алгоритмы оценки угловых координат источников излучения с использованием АР не учитывают специфику НАП СРНС, АР которых содержат небольшое число (от 4 до 8) антенных элементов (АЭ), находящихся друг от друга на расстоянии порядка половины длины волны несущего колебания в L-диа-пазоне. Следовательно, необходимо рассмотреть возможность использования известных алгоритмов определения угловых координат источников излучения с такими АР, а также исследовать характеристики точности угловых определений в этой аппаратуре. 

Цель. Проанализировать достижимые характеристики различных алгоритмов определения направлений на источники помеховых излучений в НАП СРНС с 7-элементной АР.

Результаты. Проведен анализ характеристик трех алгоритмов оценки угловых координат источников излучения помеховых сиг-налов в НАП СРНС с 7-элементной АР, использующих стандартный алгоритм формирования вектора весовых коэффициентов (ВВК), алгоритм Кейпона (Capon) формирования ВВК и алгоритм с использованием разложения ковариационной матрицы наблюдений по собственным векторам. В результате исследования установлено следующее: 1) при наличии одного источника излучения среднеквадратическая ошибка (СКО) оценки угловых координат с помощью рассмотренных алгоритмов практически одинакова; 2) с уменьшением угла места источника излучения СКО оценки угла места увеличивается; 3) при наличии от двух до шести источников излучения существенно лучшие характеристики точности оценки угловых координат для различных тактических ситуаций обеспечивает алгоритм с использованием разложения ковариационной матрицы наблюдений по собственным векторам; 4) значения СКО оценки угловых координат каждого из источников излучения в значительной степени зависят от отношения помеха/сигнал, углового рассогласования между направлениями на источники излучения и абсолютных значений углов прихода помеховых сигналов относительно плоскости АР (углов, близких к нормали к плоскости АР, и углов, близких к «горизонту» относительно плоскости АР). Показано, что с увеличением числа источников излучения ужесточаются требования к угловому разносу источников излучения по азимуту и углу места, при которых обеспечивается оценка угловых координат всех источников излучения, а также возрастают требования к отношению помеха/сигнал, при которых достигается заданное значение СКО оценки угловых координат.

Практическая значимость. Представленные результаты позволяют выбрать наиболее эффективный алгоритм оценки угловых координат источников излучения помеховых сигналов в НАП СРНС с АР.

Перов А.И. Анализ характеристик алгоритмов оценки направления на источники излучения в аппаратуре спутниковой навигации с антенными решетками // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 9. С. 5-20. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202509-01

1. Krim H., Viberg M. Sensor array: two decades later. LIDS-P-2282. 1995.
2. Haykin S., Ray Liu K.J. Handbook on array processing and sensor networks. John Wiley & Sons. 2009.
3. Van Trees H.L. Optimum array processing. John Wiley & Sons. 2002.
4. Монзиго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. М. Радио и связь. 1986.
5. Воробьев Н.В., Грязнов В.А. Многочастотные антенные решетки и их применение в радиотехнических системах. М.: Техносфера. 2024.
6. ГЛОНАСС. Модернизация и перспективы развития / Под ред. А.И. Перова. М.: Радиотехника. 2020.
7. Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / Edited by Peter J.G. Teunissen, Oliver Montenbruck. Springer International Publishing AG. 2017.
8. Godara C. Smart antennas. CRC Pres. 2004.
9. Johnson D.H., Dudgeon D.E. Array signal processing. Concepts and techniques. Prentice Hall. 1993.
10. Capon J. High resolution frequency-wavenumber spectral analysis // Proceedings of the IEEE. 1969. V. 57.