Способ контроля излучения источника в заданном направлении Российский патент 2020 года по МПК G01S5/04 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в многоканальных моноимпульсных обнаружителях-пеленгаторах систем радиомониторинга для решения задач радиоконтроля источников радиоизлучения (ИРИ).

Известны способы контроля источников радиоизлучения, основанные на азимутальном пеленговании ИРИ, представленные в [1], в которых рассматривается задача идентификации в одноэтапном варианте непосредственно по сигналам антенн $${\dot{S}}_n$$. Сигналы принимаются на фоне независимых шумов одинаковой дисперсией σ² в каналах приема и одинаковой интенсивности. Правило идентификации ИРИ в шумах известной и неизвестной интенсивности предполагает сравнение решающих статистик с пороговым уровнем h:

$$\frac{Z(\widehat{\theta })-Z({\theta }_0)}{{\sigma }^2}<h$$ , (1)

$$\frac{E-Z(\widehat{\theta })}{E-Z({\theta }_0)}>h$$ , (2)

где:

$$Z(\widehat{\theta })$$ – максимального значения углового спектра принятых сигналов,

Z(θ₀)– значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления,

θ – направление азимута на ИРИ,

E – суммарная энергия принятых радиосигналов,

h – порог, выбираемый исходя из критерия Неймана-Пирсона, обеспечивающий требуемую вероятность правильной идентификации.

Однако указанные способы контроля излучения источника в заданном направлении предполагают выполнение процедуры пеленгования, что требует значительных вычислительных затрат и приводит к снижению быстродействия систем радиоконтроля.

Наиболее близким к представленному, является способ [2], принятый далее в качестве прототипа, предполагающий оценивание значения глобального максимума углового спектра и измерение значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления и сравнение с порогом, по результатам чего судят о приходе радиоизлучения с заданного направления.

Данный способ предполагает выполнение следующих процедур:

1. Прием радиоизлучения с помощью N антенн и N-канального приемного устройства.

2. Синхронное преобразование радиосигналов всех каналов приема с получением их квадратурных составляющих, перемножение отсчетов радиосигналов на их сопряженные значения, накопление результатов перемножения за время наблюдения по совокупности антенн. Мгновенное значение радиосигнала n-й антенны ($$n=0\mathrm{...}N-1$$ в момент времени τ=0,1,2,…) представляет собой смесь принятого радиосигнала ИРИ и шума:

$${\dot{S}}_{n,\tau }={\dot{A}}_{\tau }\cdot {\dot{D}}_n({\theta }_n,{\beta }_n)+{\dot{\xi }}_{n,{\tau }^{\text{'}}}$$ (3)

где $${\dot{A}}_{\tau }$$ – комплексная огибающая радиосигнала в фазовом центре антенной решетки,

θ_n, β_n – азимут и угол места, соответственно, направления на ИРИ,

$${\dot{\xi }}_{n,{\tau }^{\text{'}}}$$ – вектор аддитивного шума.

3. Вычисление значений энергий и взаимной энергий радиосигналов принятых антеннами по формулам

$$E_n={\displaystyle \sum _{\tau }{\dot{S}}_{n,\tau }\cdot S_{n\text{'},\tau }^{*}}$$ , (4)

$${\dot{Z}}_{n,n^{\text{'}}}={\displaystyle \sum _{\tau }{\dot{S}}_{n,\tau }\cdot S_{n,{\tau }^{\text{'}}}^{*}}$$ (5)

4. Измерение значений углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления путем взвешенного суммирования энергии и взаимной энергии с весами, определяемыми характеристиками направленности антенн по формуле

$$Z(\theta ,\beta )=\frac{{\displaystyle \sum _{n=1}^N{E}_n\cdot {\left|{\dot{D}}_n(\theta ,\beta )\right|}^2+2\cdot \mathrm{Re}({\displaystyle \sum _{n=1}^{N-1}{\displaystyle \sum _{n^{\text{'}}=n+1}^N{\dot{Z}}_{n,n^{\text{'}}}\cdot D_n^{*}(\theta ,\beta )}}\cdot {\dot{D}}_n(\theta ,\beta )}}{{\displaystyle \sum _{n=1}^N{\left|{\dot{D}}_n(\theta ,\beta )\right|}^2}}$$ , (6)

где $${\dot{D}}_n(\theta ,\beta )$$– комплексный коэффициент направленности n-й антенны,

E_n – энергия радиосигнала, принятого n-й антенной,

$${\dot{Z}}_{n,n^{\prime }}$$ – взаимная энергия радиосигналов, принятых антеннами n и $$n^{\prime }$$.

5. Вычисление максимального значения углового спектра $$Z({\theta }_{\max },{\beta }_{\max })$$ по возможным направлениям прихода радиоволны по формуле

$$Z({\theta }_{\max },{\beta }_{\max })=\frac{{\displaystyle \sum _n{E}_n}+2({\displaystyle \sum _{n=1}^{N-1}{\displaystyle \sum _{n\text{'}=n+1}^N\left|{\dot{Z}}_{n,n\text{'}}\right|}})}{N}$$ (7)

6. Вычисление значения углового спектра $$Z({\theta }_0,{\beta }_0)$$ с заданного направления прихода радиоволны по формуле

$$Z({\theta }_0,{\beta }_0)=\frac{{\displaystyle \sum _{n=1}^N{E}_n\cdot {\left|{\dot{D}}_n({\theta }_0,{\beta }_0)\right|}^2+2\cdot \mathrm{Re}({\displaystyle \sum _{n=1}^{N-1}{\displaystyle \sum _{n^{\text{'}}=n+1}^N{\dot{Z}}_{n,n^{\text{'}}}\cdot D_n^{*}({\theta }_0,{\beta }_0)}}\cdot {\dot{D}}_n({\theta }_0,{\beta }_0)}}{{\displaystyle \sum _{n=1}^N{\left|{\dot{D}}_n({\theta }_0,{\beta }_0)\right|}^2}}$$ (8)

7. Формирование решающей статистики $$\Lambda$$ как отношения разности суммарной энергии сигналов E и максимального значения углового спектра Z(θ_max, β_max) к разности суммарной энергии и значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления Z(θ₀, β₀):

$$\Lambda =\frac{\text{E}-{\text{Z(θ}}_{\text{max}}{\text{,β}}_{\text{max}}\text{)}}{\text{E}-{\text{Z(θ}}_{\text{0}}{\text{,β}}_{\text{0}}\text{)}}$$ (9)

E – суммарная энергия принятых радиосигналов,

Z(θ_max, β_max) – максимального значения углового спектра принятых сигналов,

Z(θ₀, β₀) – значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления.

8. Сравнение решающей статистики Λ с порогом h.

9. Принятие решения о наличии радиоизлучения с заданного направления в случае выполнения неравенства

Λ > h . (10)

Если порог h превышен, принимают решение о наличии радиоизлучения с заданного (эталонного) направления, в противном случае – о приходе радиоизлучения с направления, отличного от эталонного.

Основными недостатками прототипа являются следующие:

1. Решающая статистика (9) способа справедлива, когда антенны обнаружителя-пеленгатора являются идентичными и ненаправленными, а их диаграммы направленности имеют единичную амплитуду, не зависящую от направления прихода радиоволны ИРИ, описываются функциями вида

$${\dot{D}}_n^l=\exp \left(\text{i}\frac{2\pi R}{{\lambda }_n}{\varphi }_l\left(\theta ,\beta \right)\right)$$ , (11)

где R – радиус антенной системы,

λ_n – длина волны излучения,

ϕ_l(θ, β) – фазирующая функция, зависящая от параметров конфигурации антенной системы,

θ – азимут направления на источник,

i – мнимая единица.

В общем случае при наличии взаимных влияний в антенной системе обнаружителя-пеленгатора, а также в случае использования амплитудно-направленных антенных элементов выражение (9) для решающей статистики становится не справедливым, что приводит к ухудшению показателей эффективности прототипа.

2. Выражение (9) для решающей статистики обнаружения не учитывает наличие межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций, обусловленных наличием в реальных условиях приема радиосигналов внешних помех.

3. Для технической реализации способа прототипа необходимо обеспечить согласованный прием сигнала контролируемых ИРИ с шириной их спектра. Однако большинство современных обнаружителей-пеленгаторов являются широкополосными, с полосой мгновенного анализа на несколько порядков превышающих ширину сигнала, что требует реализации дополнительной процедуры поиска и обнаружения сигнала в спектральной области. Использование узкополосного приемника для решения задачи контроля приводит к существенному усложнению аппаратуры.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности контроля ИРИ с помощью многоканальных моноимпульсных обнаружителей-пеленгаторов.

Достигаемый технический результат – повышение эффективности идентификации сигналов источника радиоизлучения за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижения уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенных вблизи заданного направления в реальных условиях неизвестной интенсивности шума и различии амплитуд принятых сигналов с выходов антенн с произвольными характеристиками направленности антенных элементов.

В результате решения поставленной задачи предлагаемый способ контроля излучения источника в заданном направлении включает выполнение следующих процедур:

1. Прием радиоизлучения с помощью N антенн и N-канального приемного устройства.

2. Синхронное преобразование радиосигналов всех каналов приема с получением их квадратурных составляющих, перемножение отсчетов радиосигналов на их сопряженные значения, накопление результатов перемножения за время наблюдения по совокупности антенн. Мгновенное значение радиосигнала n-й антенны ($$n=0\mathrm{...}N-1$$ в момент времени τ=0,1,2,…) представляет собой смесь принятого радиосигнала источника радиоизлучения и шума:

$${\dot{S}}_{n,\tau }={\dot{A}}_{\tau }\cdot {\dot{D}}_n({\theta }_n,{\beta }_n)+{\dot{\xi }}_{n,{\tau }^{\text{'}}}$$

где $${\dot{A}}_{\tau }$$– комплексная огибающая радиосигнала в фазовом центре антенной решетки,

θ_n, β_n – соответственно азимут и угол места направления на источник излучения,

$${\dot{\xi }}_{n,{\tau }^{\text{'}}}$$ – вектор аддитивного гауссовского шума с матрицей коэффициентов корреляции $$\dot{Q}$$ (в случае некоррелированного шума матрица становится диагональной единичной).

3. Вычисление значений энергий (4) и взаимной энергий (5) радиосигналов принятых антеннами по формулам

$$E_n={\displaystyle \sum _{\tau }{\dot{S}}_{n,\tau }\cdot S_{n\text{'},\tau }^{*}}$$

$${\dot{Z}}_{n,n^{\text{'}}}={\displaystyle \sum _{\tau }{\dot{S}}_{n,\tau }\cdot S_{n,{\tau }^{\text{'}}}^{*}}$$

4. Для каждого контролируемого частотного участка выделяемой полосы мгновенного анализа, подлежащего идентификации, выполняется формирование величин (4)-(9), измерение значений углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций по формуле

$$Z(\theta ,\beta )=\frac{D^H(\theta ,\beta )\cdot {\dot{Q}}^{-1}\cdot \dot{W}\cdot Q^{-1}\cdot D(\theta ,\beta )}{D^H(\theta ,\beta )\cdot Q^{-1}\cdot D(\theta ,\beta )}$$ , (12)

где $$\dot{W}$$ – матрица взаимных энергий, накопленная по спектральным компонентам радиосигнала, с элементами $${\dot{W}}_{n,n}=E_n$$, $${\dot{W}}_{n,n^{\prime }}={\dot{Z}}_{n,n^{\text{'}}}$$.

5. Вычисление максимального значения углового спектра Z(θ_max,β_max) по возможным направлениям прихода радиоволны:

$$Z({\theta }_{\max },{\beta }_{\max })=\sqrt{tr(Q^{-1}\cdot \dot{W}\cdot Q^{-1}\cdot \dot{W})}$$ , (13)

где tr(^⋅) – оператор следа матрицы (сумма диагональных элементов), $$tr(\dot{W})={\displaystyle \sum _n{\dot{W}}_{n,n}}$$.

6. Вычисление значения углового спектра Z(θ₀, β₀) с заданного направления прихода радиоволны:

$$Z({\theta }_0,{\beta }_0)=\frac{D^H({\theta }_0,{\beta }_0)\cdot Q^{-1}\cdot \dot{W}\cdot Q^{-1}\cdot D({\theta }_0,{\beta }_0)}{D^H({\theta }_0,{\beta }_0)\cdot Q^{-1}\cdot D({\theta }_0,{\beta }_0)}$$ (14)

7. Формирование решающей статистики как отношения разности следа от произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума ($$\dot{W}\cdot Q^{-1}$$) и максимального значения углового спектра к разности следа от $$\dot{W}\cdot Q^{-1}$$ и значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления

$$\Lambda =\frac{tr(\dot{W}\cdot Q^{-1})-Z({\theta }_{\max },{\beta }_{\max })}{tr(\dot{W}\cdot Q^{-1})-Z({\theta }_0,{\beta }_0)}$$ , (15)

где Z(θ_max, β_max) – максимальные значения углового спектра принятых сигналов,

Z(θ₀, β₀) – значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления.

8. Сравнение решающей статистики Λ с порогом h.

9. Принятие решения о наличии радиоизлучения с заданного направления в случае выполнения неравенства.

Предлагаемый способ контроля излучения источника в заданном направлении лишен перечисленных выше недостатков прототипа, а именно:

1. Решающая статистика (15) предлагаемого способа справедлива в случае антенной системы с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов, в частности в используемом в прототипе предположении, когда антенны обнаружителя-пеленгатора являются идентичными и ненаправленными. Это позволяет использовать предлагаемый способ в реальных условиях функционирования обнаружителей-пеленгаторов, когда имеют место взаимные влияния антенн друг на друга.

2. Выражение (15) для решающей статистики контроля излучения источника в заданном направлении предлагаемого способа учитывает наличие межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций, обусловленных наличием в реальных условиях внешних помех, что позволяет при разработке обнаружителей-пеленгаторов проводить анализ достижимых показателей эффективности обнаружения сигналов ИРИ в условиях насыщенной электромагнитной обстановки, а также учитывать наличие корреляции помех в реальных условиях функционирования обнаружителей-пеленгаторов.

3. Прием сигнала осуществляется в широкой полосе частот мгновенного анализа, что дает возможность одновременного контроля нескольких ИРИ в заданных направлениях.

4. В случае выполнения неравенства (10) (принятие решения о наличии радиоизлучения с заданного направления) накопление матрицы взаимных энергий в каждом измерении комплексных амплитуд сигналов выполнятся по правилу $$\dot{W}={\dot{W}}_{исх}+{\dot{W}}_{идентиф.}$$, ($${\dot{W}}_{исх}$$ – матрица взаимных энергий, накопленная по результатам предыдущих процедур идентификации; $${\dot{W}}_{идентиф.}$$ – матрица взаимных энергий, вычисленная при выполнении текущей процедуры идентификации источника радиосигнала с заданного направления), что повышает вероятность правильной идентификации излучения источника с заданного направления за счет увеличения содержащегося в наблюдаемых данных объема информации о радиосигнале контролируемого ИРИ.

Предложенный способ обеспечивает повышение эффективности идентификации за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижение уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенного вблизи заданного направления, а также при неизвестной интенсивности шума.

Схема для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 1. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит:

1.1-1.N – многоканальная антенная система,

2 – радиоприемное устройство,

3 – измеритель энергии,

4 – блок определения модуля,

5 – коммутатор,

6 – запоминающее устройство (ЗУ),

7 – анализатор углового спектра,

8 – устройство определения максимума,

9.1, 9.2 – запоминающие ячейки,

10 – накапливающий сумматор,

11 – решающее устройство,

12 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП),

13 – оперативное запоминающее устройство,

14.1, 14.2 – умножители,

15.1, 15.2 – накапливающие сумматоры.

Устройство работает следующим образом.

Антенны 1.1…1.N подключены к входам радиоприемного устройства 2 и через его выход к входам измерителя энергии 3, первый выход которого через блок определения модуля 4 соединен с первым входом коммутатора 5 и непосредственно со вторым его входом. Выход коммутатора 5 подключен к первому входу анализатора многосигнального углового спектра 7, ко второму входу которого подключен второй выход измерителя энергии 3, а к третьему входу – выход запоминающего устройства 6. Выход анализатора многосигнального углового спектра 7 соединен с входом устройства определения максимума 8 и входом запоминающей ячейки 9.1. Устройство определения максимума 8 своим выходом подключено к входу запоминающей ячейки 9.2. Второй выход измерителя энергии 3 соединен с входом накапливающего сумматора 10. Выходы запоминающей ячейки 9.1, запоминающей ячейки 9.2 и накапливающего сумматора 10 подключены соответственно к первому, второму и третьему входам решающего устройства 11. Аналого-цифровой преобразователь 12 в составе измерителя энергии 3 со стороны выходов соединен с соответствующими входами оперативного запоминающего устройства 13, первый выход которого подключен к первому входу умножителя 14.1, а второй – ко второму входу умножителя 14.1, первому и второму входу умножителя 14.2, выход умножителя 14.1 соединен с входом накапливающего сумматора 15.1, а выход умножителя 14.2 – с входом накапливающего сумматора 15.2. Выходы накапливающих сумматоров 15.1, 15.2 являются первым и вторым выходами измерителя энергии 3, а выходы решающего устройства 11 – выходом устройства в целом. Еще по одному выходу накапливающих сумматоров 15.1 и 15.2 могут использоваться дополнительно.

Число антенн 1.1, 1.2 … 1.N составляет N ≥ 3. Радиоприемное устройство 2 многоканальное, число каналов равно числу антенн N. Измеритель энергии 3 обеспечивает измерение энергии радиосигналов, принятых каждой антенной, и взаимной энергии радиосигналов пар различных антенн. Аналого-цифровой преобразователь 12 в составе измерителя энергии 3 рассчитан на синхронное преобразование радиосигналов всех каналов приема с получением их квадратурных составляющих с записью результатов в оперативное запоминающее устройство 13. Анализатор углового спектра 7 обеспечивает измерение значений углового спектра по формуле (14).

Устройством определения максимума 8 вычисляется максимальное по возможным направлениям прихода радиоволн значение $$M_0(\widehat{\theta },\widehat{\beta })$$ по формуле (15) и фиксируется в запоминающей ячейке 9.2. Измеренное значение многосигнального углового спектра в заданном направлении M₀(θ_k, β_k) заносится в запоминающую ячейку 9.1 в момент поступления его с выхода анализатора многосигнального углового спектра 7. По результатам выполненных измерений в решающем устройстве 11 определяют разность следа (суммы диагональных элементов) квадрата нормированной матрицы взаимных энергий и максимального значения многосигнального углового спектра, разность квадрата следа данной матрицы и значения многосигнального углового спектра принятых радиосигналов с заданных направлений, а также отношение этих разностей с образованием решающей статистики по формуле (17). На завершающей стадии отношение разностей сравнивают с порогом, формула (18). Если порог h превышен, принимают решение о приходе радиоизлучения с заданных направлений, а в противном случае о приходе радиоизлучения с направлений, отличных от эталонных.

РЕАЛИЗАЦИЯ

На фиг. 2, 3 представлены результаты статистического моделирования для семиэлементной (N = 7) эквидистантной кольцевой антенной решетки при отношении радиуса ЭКАР к длине волны R/λ = 1 и отношении сигнал/шум (ОСШ) 10 дБ. Анализ статистических характеристик распределения обеих решающих статистик, вычисленных по формулам (9) и (15) был проведен в пакете моделирования Matlab. При статистическом моделировании число статистических испытаний выбиралось равным 10⁸, количество накоплений взаимных спектров сигналов полагалось равным 3.

В каждом статистическом эксперименте по одинаковым исходным данным вычислялись величины, соответствующие решающим статистикам прототипа (12):

$$\Lambda =\frac{\text{E}-Z({\theta }_{\max },{\beta }_{\max })}{\text{E}-Z({\theta }_0,{\beta }_0)}$$

и предложенного изобретения (7):

$$\Lambda =\frac{tr(\dot{W}\cdot Q^{-1})-Z({\theta }_{\max },{\beta }_{\max })}{tr(\dot{W}\cdot Q^{-1})-Z({\theta }_0,{\beta }_0)}$$ .

Одним из отличительных признаков прототипа, является учет влияния межканальной корреляции аддитивного шума на решающую статистику способа. В качестве примера, при проведении моделирования формировался коррелированный вектор гауссовского шума с матрицей коэффициентов корреляции, элементы которой имеют вид

$$Q_{i,\mathrm{mod}(i+r,N)}=\exp (-\left|r\right|),\text{ i}=\overline{\text{1}\mathrm{...}\text{N-1}},\text{ r}=\text{0}\mathrm{...}\text{floor(}\frac{\text{N}}{\text{2}})$$ .

Матрица Q имеет вид:

$$Q=\begin{array}{ccccccc}1& 0.368& 0.135& 0.05& 0.05& 0.135& 0.368\\ 0.368& 1& 0.368& 0.135& 0.05& 0.05& 0.135\\ 0.135& 0.368& 1& 0.368& 0.135& 0.05& 0.05\\ 0.05& 0.135& 0.368& 1& 0.368& 0.135& 0.05\\ 0.05& 0.05& 0.135& 0.368& 1& 0.368& 0.135\\ 0.135& 0.05& 0.05& 0.135& 0.368& 1& 0.368\\ 0.368& 0.135& 0.05& 0.05& 0.135& 0.368& 1\end{array}$$ (14)

С целью учета возможного в реальных условиях приема различия амплитуд сигналов, принимаемых различными антеннами, амплитуды в каналах приемника изменялись по закону

$$A={10}^{0.05\cdot (n-6)},n=\overline{\mathrm{0,}N-1},N=7$$ .

На фиг. 2-4 приведены зависимости вероятности $$P$$ идентификации источника излучения к эталону от углового расстояния до него ΔΘ (ΔΘ – угловое расстояние до ИРИ), с шагом ΔΘ = 1 градус. Кривая № 1 (сплошная линия) соответствует прототипу контроля ИРИ с заданного направления (по формуле (12)), кривая № 2 (пунктирная линия) – соответствует предлагаемому способу (по формуле (9)). На фиг. 2 приведены зависимости для АС с идентичными ненаправленными АЭ. Порог принятия решения об отождествлении принимаемого сигнала ИРИ с контролируемым для обеспечения вероятности правильной идентификации 0,97 равен 0,55 для сравнения с решающей статистикой, сформированной по формуле (7), и равен 0,4 – для сравнения со статистикой (9).

На фиг. 3 приведены зависимости для АС с идентичными направленными АЭ. Порог принятия решения об отождествлении принимаемого сигнала ИРИ с контролируемым, для обеспечения вероятности правильной идентификации 0,97 равен 0,7 для сравнения с решающей статистикой, сформированной по формуле (7), и равен 0,45 – для сравнения со статистикой (9).

Из представленных зависимостей видно, что в сравнении с прототипом предлагаемый способ контроля излучения источника в заданном направлении при одинаковой вероятности правильной идентификации и фиксированном отношении сигнал/шум обеспечивает меньшую вероятность идентификации в случае, если направление прихода предполагаемого сигнала отличатся от контролируемого направления. И наоборот, при одинаковой вероятности ложной идентификации предложенный способ обеспечивает требуемую вероятность правильной идентификации при меньшем (по сравнению с прототипом) отношении сигнал/шум, что обеспечивает повышение показателей эффективного контроля ИРИ в условиях реальной насыщенной электромагнитной обстановки.

На фиг. 4 приведены зависимости вероятности P идентификации источника излучения к эталону от углового расстояния до него ΔΘ для АС с идентичными ненаправленными АЭ и единичной диагональной матрицей коэффициентов корреляции при отношении радиуса ЭКАР к длине волны R/λ = 1 и различном ОСШ: 15 дБ – кривая № 1, 10 дБ – кривая № 2, 5 дБ – кривая № 3.

На фиг. 5 приведены зависимости вероятности P идентификации источника излучения к эталону от углового расстояния до него ΔΘ для АС с идентичными ненаправленными АЭ и единичной матрицей коэффициентов корреляции при ОСШ равном 15 дБ и различном отношении радиуса ЭКАР к длине волны: R/λ = 0,3 – кривая № 1, R/λ = 0,5 – кривая № 2, R/λ = 1 – кривая № 3.

Порог принятия решения об отождествлении принимаемого сигнала ИРИ с контролируемым для обеспечения вероятности правильной идентификации 0,95, при моделировании зависимостей 4-5, принимался равным 0,45.

Разрешающая способность способа контроля излучения источника в заданном направлении зависит как от отношения сигнал/шум, так и от отношения радиуса ЭКАР к длине волны. Из зависимостей 4-5 видно, что вероятность правильной идентификации источника с заданного направления увеличивается с ростом отношений сигнал/шум и R/λ.

Предлагаемый способ контроля излучения источника в заданном направлении обеспечивает повышение эффективности идентификации нескольких источников частотно-неразделимых сигналов за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижения уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенных вблизи заданных направлений в реальных условиях неизвестной интенсивности шума и различии амплитуд принятых сигналов с выходов антенн с произвольными характеристиками направленности антенных элементов. Способ справедлив для антенных систем с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов, в результате чего обеспечивается инвариантность решающей статистики к изменению соотношений уровней сигналов в каналах, в том числе обусловленных взаимными влияниями в антенной системе.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Уфаев В.А. Способы определения местоположения и пространственной идентификации источников радиоизлучений, М.: Воронеж, 2017. с.235-239.

2. Патент РФ №2294546 «Способ идентификации радиоизлучения» / Уфаев В.А., 2005.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в многоканальных моноимпульсных обнаружителях-пеленгаторах систем радиомониторинга для решения задач радиоконтроля источников радиоизлучения. Технический результат состоит в повышении эффективности идентификации нескольких источников частотно-неразделимых сигналов за счет стабилизации уровня правильной идентификации и снижения уровня ложной идентификации источников радиоизлучения, расположенных вблизи заданных направлений, в реальных условиях при неизвестной интенсивности шума и различии амплитуд принятых сигналов с выходов антенн с произвольными характеристиками направленности. Способ справедлив для антенных систем с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов, в результате чего обеспечивается инвариантность решающей статистики к изменению соотношений уровней сигналов в каналах, в том числе обусловленных взаимными влияниями в антенной системе. 5 ил.

Способ контроля излучения источника в заданном направлении, включающий прием радиоизлучения с помощью N антенн и N-канального приемного устройства (где N > 2), вычисление максимального значения углового спектра по возможным направлениям прихода радиоволны, вычисление значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления, формирование решающей статистики как отношения разности следа от произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума и максимального значения углового спектра к разности следа от произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума и значения углового спектра принятых радиосигналов с заданного направления, сравнение ее с порогом, по результатам чего судят о приходе радиоизлучения с заданного направления, отличающийся тем, что максимальное значение углового спектра вычисляют как квадратный корень следа квадрата произведения матрицы взаимных энергий на обратную матрицу коэффициентов корреляции шума, при этом решающая статистика учитывает влияние межканальной корреляции аддитивного шума и инвариантна к структуре и характеристикам направленности антенных элементов антенной системы, обеспечивает одновременный контроль в текущей полосе мгновенного анализа нескольких источников радиоизлучения в реальных условиях функционирования многоканального обнаружителя-пеленгатора, характеризующихся различными уровнями принимаемых сигналов.