64305

Процес високоточного вимірювання параметрів джерел електромагнітного випромінювання за допомогою малобазових пасивних радіотехнічних систем

Автореферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Бурхливий розвиток нових технологій в галузях радіотехніки обчислювальної техніки і програмного забезпечення тенденція ускладнення структури сигналів джерел електромагнітного випромінювання ДЕВ підвищення їх скритності та ущільнення радіочастотного ресурсу...

Украинкский

2014-07-04

15.73 MB

0 чел.

22

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

АНТОНЮК ВОЛОДИМИР ПАВЛОВИЧ

УДК 621.396.969.4

МЕТОДИ 

Спеціальність 05.12.17радіотехнічні та телевізійні системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у державному підприємстві “Львівський науково - дослідний радіотехнічний інститут (Міністерство промислової політики України) та в Національному університетіЛьвівська політехніка” (Міністерство освіти і науки України).

Науковий керівник:    доктор технічних наук, професор,

                                     Заслужений працівник освіти України

         Прудиус Іван Никифорович, 

Національний університет "Львівська політехніка",

     директор інституту телекомунікацій, 

радіоелектроніки та електронної техніки.

     

Офіційні опоненти:      доктор технічних наук, професор, 

                                      Заслужений діяч науки і техніки України 

Слюсар Вадим Іванович,

                                      головний науковий співробітник Центрального   

науково-дослідного інституту озброєння та військової 

техніки Міністерства Оборони України, м. Київ.

                                      доктор фізико-математичних наук, 

старший науковий співробітник 

Куриляк Дозислав Богданович,

                                      завідувач відділу фізичних основ діагностики 

матеріалів Фізико-механічного інституту 

ім. Г.В. Карпенка НАН України, м. Львів.

Захист відбудеться 16 червня 2010 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.052.10 Національного університету "Львівська політехніка" за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 2, ауд.218.

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Національного університету "Львівська політехніка" за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 1.  

Автореферат розіслано 06 ” травня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, професор А.П.Бондарєв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Бурхливий розвиток нових технологій в галузях радіотехніки, обчислювальної техніки і програмного забезпечення, тенденція ускладнення структури сигналів джерел електромагнітного випромінювання (ДЕВ), підвищення їх скритності та ущільнення радіочастотного ресурсу диктують необхідність постійного розвитку пасивних радіотехнічних систем (ПРТС) контролю ДЕВ в напрямку підвищення їх ефективності.

Вагомий внесок в дослідження і розвиток ПРТС наземного розташування, зокрема кутомірних та різницево-далекомірних методів оцінки місцеположення ДЕВ і комбінації цих двох методів внесли українські і зарубіжні вчені Черняк B.C., Алмазов В.Б., Манжос В.Н., Седишев Ю.М., Кобзев А.В., Калюжний М.М., Клепфер Є.І., Прудиус І.Н., Кобзарев Ю.Б., Перегудов Ф.І., Цветнов В.В., Демин В.П., Куприянов А.И., Skolnik M.I., Siegel K.M., Lewis E.A., Tyler G.L., Pech V., Zarybnicky V., Chlost O., та інші.

В ряді робіт цих вчених показано, що ефективність ПРТС на основі різницево-далекомірних методів, або інакше диференційно-часових, які в іноземній літературі мають назву методів Time Difference of Arrival (TDOA), по інформативності, оперативності огляду великого просторового об’єму і точності вимірювання координат набагато вища ніж ПРТС на основі кутомірних методів. 

Однак слід зазначити, що незважаючи на останні досягнення в методах обробки і аналізу сигналів та методах оцінки місцеположення ДЕВ, сучасні ПРТС TDOA по ефективності наблизились до межі своїх можливостей. З однієї сторони, це пов’язано з відсутністю розв’язання наукової задачі щодо підвищення на декілька порядків точності вимірювання диференційного часу надходження невідомого сигналу в умовах впливу зовнішнього середовища поширення радіохвиль. З іншої сторони, це пов’язано з недосконалістю сучасних TDOA методів оцінки місцеположення ДЕВ.

Отже, розв’язання наукового завдання з удосконалення і розроблення нових методів підвищення ефективності ПРТС контролю ДЕВ пов’язано із удосконаленням і розробленням нових методів: оцінки координат великої кількості ДЕВ в реальному часі при довільному розташуванні приймальних пунктів системи, адаптивної просторової фільтрації сигналу на фоні завад дзеркального відбиття з відновленням у відфільтрованому сигналі амплітудно-фазових співвідношень прямого сигналу, вимірювання диференційного часу надходження сигналу в умовах впливу зовнішнього середовища поширення радіохвиль з похибками в декілька одиниць пікосекунд і  вимірювання баз системи з міліметровою точністю. Таким чином,  в дисертаційній роботі розв’язується важливе наукове завдання удосконалення і розроблення нових методів підвищення ефективності ПРТС контролю ДЕВ, яке і зумовлює її актуальність. 

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. У дисертації приведені результати теоретичних і практичних досліджень, виконаних автором у державному підприємстві "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут" і Національному університеті "Львівська політехніка" у відповідності з

галузевими та комерційними планами Міністерства промислової політики України та Державної компанії "Укрспецекспорт". Основні результати дисертаційної роботи отримані автором при виконанні дослідно-конструкторської роботи по темі "Астра" у відповідності з Договором комісії POE-30/046-2001 в рамках Контракту з іноземним замовникомH153UABJ/E017D15K POE-30/046-2001 від 5 вересня 2001р. по створенню пасивного трипозиційного трикоординатного комплексу виявлення і визначення місцеположення джерел випромінювання імпульсних радіосигналів, яка виконувалась під безпосереднім керівництвом автора в період з 2001р. по 2007р..

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційних досліджень є підвищення ефективності (підвищення точності вимірювання диференційного часу надходження сигналів до приймальних пунктів з одночасним зменшенням бази між довільно розташованими приймальними пунктами) багатопозиційних ПРТС контролю ДЕВ в реальних умовах експлуатації на основі аналізу, синтезу когерентної трипозиційної малобазової ПРТС, нових методів і алгоритмів первинної обробки сигналів та засобів їх реалізації. 

Задачі дослідження. Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі вирішуються наступні задачі:

  1.  Проведення порівняльного аналізу алгоритмів оцінки місцеположення ДЕВ в ПРТС TDOA та обґрунтування доцільності побудови малобазових систем.
  2.  Синтез загальної структури просторово-когерентної малобазової ПРТС при довільному розташуванні приймальних пунктів.
  3.  Розроблення методів адаптивної просторової фільтрації сигналу в режимі реального часу від ДЕВ, розташованого над поверхнею розділу двох середовищ і синтез адаптивного просторового фільтру (АПФ).
  4.  Розроблення методів вимірювання диференційного часу надходження невідомого сигналу до приймальних пунктів ПРТС TDOA з похибками вимірювання в декілька пікосекунд.
  5.  Розроблення високотехнологічних методів контролю геометрії розташування приймальних пунктів на розгорнутій позиції ПРТС з міліметровими похибками.
  6.  Проведення експериментальних досліджень окремих пристроїв, підсистем і системи в цілому з метою доведення достовірності теоретичних результатів дисертації та оцінки похибок вимірювань з використанням розроблених методів. 

Об'єктом дослідження є процес високоточного вимірювання параметрів джерел електромагнітного випромінювання за допомогою малобазових пасивних радіотехнічних систем. 

Предметом дослідження є нові методи та алгоритми оцінки координат джерел електромагнітного випромінювання просторово-когерентними пасивними радіотехнічними системами з малими базами та методи обробки сигналів.

Методи досліджень. В роботі використано методи теорії радіотехнічних систем, просторово-часової і статистичної теорії прийому радіотехнічних сигналів, спектрального аналізу, цифрової обробки сигналів, імітаційного моделювання, методи експериментальних досліджень і обробки їх результатів. 

Наукова новизна роботи полягає в наступному:  

  1.  Набули подальшого розвитку різницево-далекомірний метод та алгоритми прямої оцінки азимуту і дальності до ДЕВ за рахунок нових розв’язків системи нелінійних рівнянь, що дає можливість знизити вимоги щодо необхідності додержання абсолютної симетрії розташування приймальних пунктів просторово-когерентної трипозиційної різницево-далекомірно-кутомірної ПРТС з малими базами.
  2.  Вперше запропоновано метод адаптивної просторової фільтрації в реальному часі невідомого сигналу малої тривалості на фоні дзеркальних завад, який, на відміну від інших, в умовах дзеркального відбиття, дає можливість отримати у відфільтрованому сигналі амплітудні і фазові співвідношення прямого сигналу. 
  3.  Набули подальшого розвитку методи вимірювання диференційного часу надходження до приймальних пунктів невідомих сигналів по їх обвідній та обвідній їх взаємнокореляційної функції за рахунок уточнення результату по виміряних значеннях несучої частоти сигналів на інтервалі їх автокореляції та різниці фаз між ними, що дає можливість знизити похибки вимірювання до одиниць пікосекунд. 
  4.  Удосконалений метод вимірювання лінійних розмірів баз малобазової ПРТС шляхом застосування диференційного методу GPS- технологій, що дає можливість знизити похибку вимірювання до одиниць міліметрів.

Практичне значення одержаних результатів. 

  1.   На базі теоретичних досліджень, приведених в дисертаційній роботі, та нових рішень створений, випробуваний і поставлений замовнику експериментальний зразок просторово-когерентної малобазової різницево-далекомірно-кутомірної ПРТС контролю джерел електромагнітного випромінювання. 
  2.   Запропоновані методи випробування експериментального зразка просторово-когерентної трипозиційної різницево-далекомірно-кутомірної малобазової ПРТС контролю ДЕВ в реальних умовах експлуатації дали можливість суттєво спростити і здешевити процес випробування. 
  3.   Результати проведених дисертаційних досліджень з підвищення ефективності ПРТС контролю джерел електромагнітного випромінювання можуть знайти застосування в наукових і проектних організаціях і установах радіотехнічного профілю в Україні та за її межами.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно виконано всі теоретичні та експериментальні дослідження, що становлять основу дисертаційної роботи. Одноосібно автором опубліковані роботи [6 - 8, 10, 23, 25, 30]. У друкованих працях, опублікованих у співавторстві автору належать: в роботах [12, 21, 27, 31, 32, 36] висвітлив проблематику, пов’язану з задачею підвищення ефективності ПРТС контролю джерел електромагнітного випромінювання; в роботах [9, 11] запропонував відмінні ознаки формули винаходу; в роботах [16, 19, 33] сформулював основні технічні вимоги до апаратури; в роботах [3, 5, 24] провів синтез загальної структури побудови АПФ, проаналізував похибки вимірювання; в роботах [15, 17, 18] розробив формулу винаходу; в [13] провів аналіз прототипів

і запропонував спосіб уточнення диференційного часу надходження сигналу з невідомою частотою; в [26] показав можливість розширення смуги аналізу і підвищення роздільної здатності аналого-цифрового аналізатора; в роботах [1, 2, 4, 20, 28, 29] взяв участь в підготовці, проведенні експериментів і обробці отриманих результатів; в [14] провів аналіз похибок метрологічного контролю; в [22] провів аналіз мікромеханічних пристроїв; в [34, 35] розробив методику випробування системи.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційних досліджень доповідалися  та були обговорені на VIII і ХІ міжнародних науково-технічних симпозіумах "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовищаGPS i GIS - технології", Aлушта, 2003, 2006; другому і третьому міжнародних радіоелектронних форумах "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития", Харків, 2005, 2008; міжнародній науково-технічній конференції "Perspective Technologies and Methods in MEMS Design", MEMSTECH, с. Поляна, Закарпатської обл., 2006; міжнародному симпозіумі з радіолокаційної техніки "3rd Microwave & Radar Week in Poland", Вроцлав, Польща, 2008; міжнародній науково-технічній конференції "EMS Radio Electronic Mean Problems. Nineteent International Wroclaw Symposium and Exhibition", Вроцлав, Польща, 2008; міжнародній науковотехнічній конференції "Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science", с. Славськe, Львівської обл., 2008; першій Всеукраїнській науковопрактичній конференції "Перспективи розвитку озброєння і військової техніки в Збройних Силах України", Львів, 2008; другій науковотехнічній конференції "Перспективи розвитку озброєння і військової техніки Сухопутних Військ України", Львів, 2009; третій міжнародній науковій конференції "Urzadzenia i systemy radioelektroniczne", Варшава, Польща, 2009; сьомій міжнародній конференції "Теорія та техніка антен", Львів, 2009.

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 36 друкованих праць, з них 7 у фахових наукових виданнях переліку, затвердженого ВАК України, 15 тезах і доповідях на міжнародних конференціях, 3 авторських свідоцтвах СРСР, 9 патентах України  і в технічному звіті по ДКР. 

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаної літератури з 114 найменувань на 15 сторінках та  трьох додатків на 61 сторінці. Повний обсяг роботи складає 240 сторінок тексту, серед яких 148 сторінок основної частини, 57 рисунків (32 на 17 окремих сторінках), 7 таблиць (1 на окремій сторінці).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи та напрямки наукових досліджень. Сформульовані мета та задачі досліджень, викладена наукова новизна дисертаційної роботи, практична значимість отриманих результатів, а також їх зв'язок з науковими і комерційними планами державних установ і відомств. Приведені відомості про публікації, апробацію результатів дисертаційних досліджень і особистий вклад здобувача.

У першому розділі приведений порівняльний аналіз і класифікація різницево-далекомірних систем контролю ДЕВ. На основі порівняльного аналізу, проведеному в стислому історичному ракурсі відомих ПРТС TDOA, відмічені їх переваги та недоліки. 

Досліджені методи оцінки місцеположення джерел електромагнітного випромінювання в дво- і тривимірних ПРТС TDOA. Для TDOA методів проаналізовані методи розв'язку системи нелінійних рівнянь, які в залежності від геометричної конфігурації системи описують місцеположення ДЕВ на площині або в просторі. Показано, що алгоритми, які отримані в результаті розв'язку системи нелінійних рівнянь, не потребують ітеративних обчислень, дозволяють скоротити часові затрати на обчислення координат ДЕВ і уникнути можливих розбіжностей при отриманні кінцевого результату. Але, такі алгоритми передбачають необхідність абсолютної симетрії системи з розташуванням приймальних пунктів в одну лінію або при довільному розташуванні приймальних пунктів системинеобхідність розташування енергетичних центрів їх антен в одній площині x, y при z=0. Велика проблематичність практичної реалізації вказаних вимог зумовлює виникнення додаткових похибок вимірювання дальності до ДЕВ. Величина цих похибок нелінійно зростає при лінійному зміщенні координат місцеположення приймальних пунктів відносно позицій їх строгої симетрії. Так, наприклад, при зміщенні опорного приймального пункту по осі Х або Y на величину, яка рівна 5% від базової відстані, похибка вимірювання дальності наближається до 100%-го значення від виміряної дальності до ДЕВ. 

Відмічено, що проаналізовані TDOA методи оцінки місцеположення ДЕВ орієнтовані на реалізацію некогерентних систем з великими базами, які по своїй ефективності наблизились до межі своїх потенційних можливостей.

Виходячи із аналізу стану і перспектив розвитку методів TDOA в ПРТС контролю ДЕВ, в кінці розділу обґрунтовано доцільність побудови просторово-когерентних малобазових ПРТС на основі застосування методів TDOA для вимірювання азимуту і дальності шляхом вимірювання диференційного часу надходження невідомих сигналів до приймальних пунктів по їх обвідній, або обвідній їх взаємнокореляційної функції за рахунок уточнення результату по виміряних значеннях несучої частоти сигналів на інтервалі їх автокореляції та різниці фаз між ними та кутомірних методів для вимірювання кута місця ДЕВ .

 Другий розділ присвячений синтезу когерентної ПРТС з малою базою. В основу принципів побудови просторово-когерентної ПРТС з малою базою покладено методи виявлення сигналів без пошуку їх в просторі і часі, в тому числі різницево-далекомірний метод вимірювання азимуту і дальності до ДЕВ і кутомірні методи вимірювання кута місця. Для різницево-далекомірного методу, враховуючи проблематичність в забезпеченні абсолютної симетрії приймальних пунктів ПРТС, запропоновано два варіанти (рис.1, рис.2) їх довільного розташування. Для обох варіантів, шляхом розв’язання системи нелінійних рівнянь, виведені нові аналітичні вирази для прямих розрахунків азимуту і дальності від центру координат до ДЕВ.

Рис.1. Геометрія ПРТС з довільним розташуванням опорного приймального пункту

Рис.2. Геометрія ПРТС з довільним розташуванням бокових приймальних пунктів

Показано, що для першого варіанту (рис.1), при оцінці дальності  диференційний час надходження сигналів до бокових приймальних пунктів відносно центру координат необхідно визначати, як Δτ10 = Δτ1 + Δτ0 і Δτ20 = Δτ2 + Δτ0, де Δτ1, Δτ2 - диференційний час надходження сигналу до бокових приймальних пунктів відносно опорного приймального пункту, а , де x, y, zкоординати опорного приймального пункту О; dбаза від бокових приймальних пунктів до центру координат; β - азимут ДЕВ, який визначається згідно виразу:

                                                                                       (1)               

де Δτ12диференційний час надходження сигналу до першого бокового приймального пункту відносно другого; с  - швидкість поширення електромагнітних хвиль в вакуумі; εкут місця ДЕВ. Показано, що при такому підході, похибка оцінки азимуту ДЕВ не залежить від величини зміщення опорного приймального пункту відносно центру координат, а похибка оцінки дальності зменшується в 400 разів в порівнянні з алгоритмом, коли складова Δτ0 не враховується. Через технологічну складність оцінки параметрів зміщення опорного приймального пункту відносно уявного центру координат автором запропонований ще один варіант геометричної конфігурації ПРТС (рис.2) з розташуванням опорного приймального пункту в центрі координат і довільним розташуванням бокових приймальних пунктів. Всі вимірювання пов’язані з визначенням координат приймальних пунктів, довжин баз системи і їх нахилом до горизонтальної площини здійснюються в реальних умовах експлуатації GPS-приймачами, антени яких стаціонарно монтують на щоглах антенної гратки приймальних пунктів системи у строго визначених місцях. Для такої геометричної конфігурації системи автором розроблений новий алгоритм  прямого розрахунку азимуту і дальності від опорного приймального пункту до ДЕВ:

Дальності -                 ,                                         (2)

де d1, d2 –бази між опорним і першим та другим боковими приймальними пунктами відповідно; Δτі0 - диференційний час надходження сигналу до і-того бокового приймального пункту відносно опорного приймального пункту;

; xi, yi, ziкоординати і-того бокового приймального пункту.

Показано, що для усунення двозначності оцінок азимуту ДЕВ доцільно провести додаткову оцінку азимуту, згідно виведеного автором виразу: 

,          (3)

де φ1, φ2кути, на які повернуті перша і друга бази системи (рис.2) відносно осі X. Вираз (3) дає можливість отримати однозначність оцінки азимуту з похибкою, яка, в залежності від кутів φ1, φ2, може знаходитись в межах декількох градусів, але може бути значно меншою від раніше виведених оцінок , або , справедливих для обмежених діапазонів азимуту. При незначних відхиленнях бокових приймальних пунктів від осі Х (φ1, φ2  1о), вираз (3) можна застосовувати без наступного уточнення, оскільки похибки оцінки азимуту не перевищують при цьому сотої частки градуса. При (φ1, φ2 > 1о) для більш точної оцінки значення азимуту доцільно прийняти значення , якщо х - 1х - 2, або - значення , якщо х - 2 < х - 1. При 1 = 2 значення приймається інваріантно. Приведені методи і алгоритми, на відміну від методів і алгоритмів, проаналізованих в першому розділі, дають можливість знизити вимоги щодо необхідності додержання абсолютної симетрії розташування приймальних пунктів в різницево-далекомірній ПРТС з малими базами. 

Для першого і другого варіантів довільного розташування приймальних пунктів системи автором виведені аналітичні вирази для оцінки похибок вимірювання місцеположення ДЕВ. Виведені також аналітичні вирази для оцінки робочої зони системи. Показано, що для малобазової ПРТС з винесеним опорним пунктом (рис.1), мінімальне значення відносної СКП r оцінки дальності має місце на кутах  при n = 1, 3, 5, а максимальне - при n = 0, 2, 4, 6.. Показано, що для просторово-когерентної ПРТС з базами 200 м, її максимальна робоча зона сумірна з максимальною робочою зоною ПРТС TDOA"Vera" з базами 11 км. Для просторово-когерентної малобазової ПРТС з винесеними боковими приймальними пунктами (рис.2) проведено аналіз зміни границь її максимальної робочої зони в залежності від кутів відхилення баз від осі Х. Показано, що при однакових відхиленнях  баз в різних напрямках між приймальними пунктами на кут  відносно нормалі до осі 0Х, максимальна робоча зона просторово-когерентної малобазової ПРТС звужується приблизно на кут 0,5. Розміщення баз 

під кутом 45о до осі Х (Рис.3trace 2) призводить до зменшення і звуження максимальної робочої зони просторово-когерентної малобазової ПРТС та появи бокових пелюсток рівних основному з розворотом їхніх максимальних напрямків прийому сигналів під кутом 90о в обидві сторони відносно нормалі до осі Х і утворення глибокого провалу в напрямках під кутами 45о. Розміщення бокових приймальних пунктів строго на осях X і Y призводить до розділення максимальної 

Рис.3. Залежність максимальної робочої зони малобазової ПРТС від кута повороту баз 

робочої зони просторово-когерентної малобазової ПРТС на дві частини з розворотом їхніх максимальних напрямків прийому сигналів під кутом 45о в обидві сторони відносно нормалі до осі Х і утворення в напрямку нормалі глибокого провалу (Рис.3trace 3). В обох випадках ширина кожної із пелюсток звужується приблизно в два рази. При однакових відхиленнях баз в одному напрямку на кут  відносно нормалі до осі   ширина максимальної робочої зони просторово-когерентної малобазової ПРТС не змінюється, а здійснюється лише повертання осей ОХY системи координат відповідно на кут . Показано, що різниця в довжині баз на величину в 10%, а також перевищення (зниження) висоти встановлення фазових центрів антен в бокових приймальних пунктах відносно опорного на декілька метрів, не впливає суттєво на границі максимальної робочої зони просторово-когерентної малобазової ПРТС. На основі виведених виразів для оцінки координат ДЕВ в конфігурації просторово-когерентної малобазової різницево-далекомірно-кутомірної системи автором у співавторстві з Клепфером Є.І. та ін. розроблений і запатентований спосіб вимірювання координат об’єктів, що випромінюють радіочастотні сигнали, та пристрій, що його реалізує [12]. Технічна реалізація (рис.4) вказаного способу забезпечує просторову когерентність системи з малими базами і дає можливість вимірювання трьох координат ДЕВ при мінімальній кількості приймальних пунктів, що дорівнює трьом. 

Рис.4. Структурна схема просторово-когерентної малобазової ПРТС. 1опорний приймальний пункт; 2,3бокові приймальні пункти; 4Nелементна вертикальна антенна гратка; 5адаптивний просторовий фільтр; 6пристрій контролю і управління бокових приймальних пунктів; 7 - пристрій міжстанційного зв'язку і передачі даних бокових приймальних пунктів; 8пристрій

вимірювання параметрів сигналів і їх ідентифікації; 9пристрій оцінки місцеположення ДЕВ; 10пристрій відображення інформації і накопичення даних; 11пристрій контролю і управління опорного приймального пункту; 12пристрій міжстанційного зв'язку і передачі даних опорного приймального пункту.

Для синтезованої просторово-когерентної малобазової ПРТС наведено алгоритм роботи системи, згідно якого, після виявлення сигналів, оцінки їх несучої частоти і додаткової просторової фільтрації сигналів від ДЕВ, що спостерігаються на малих кутах місця, здійснюється вимірювання різниці часу надходження сигналів до приймальних пунктів з точністю до фази її несучої або проміжної частоти. Просторова когерентність системи забезпечується вимірюванням геометрії розташування приймальних пунктів з міліметровою точністю та періодичним калібруванням апаратури і ліній передачі сигналу від антен приймальних пунктів до вимірювача диференційного часу надходження сигналів і врахуванням всіх часових затримок, які були виміряні в процесі калібрування. Одночасно з просторовою фільтрацією сигналу здійснюється оцінка кута місця: фазовим методом на кутах місця ДЕВ3о і методом інтерферометра на кутах місця ДЕВ > 3о. Виведені автором аналітичні співвідношення дозволяють знайти компромісне рішення між допустимими значеннями зміщення приймальних пунктів відносно конфігурації симетричної системи, вибором довжин баз системи в залежності від похибок вимірювання координат ДЕВ і допустимою межею в деформації границь максимальної робочої зони системи в порівнянні з максимальною робочою зоною, яку б мала строго симетрична система. Крім цього, наведені аналітичні вирази прямого розрахунку азимуту і дальності дозволяють отримати оцінку місцеположення джерела випромінювання радіосигналів по кожному із виявлених імпульсів.

Третій розділ присвячений розробці і аналізу методів і алгоритмів первинної обробки сигналів. Показано, що в існуючих задачах адаптивної просторової фільтрації сигналів всі проаналізовані методи вирішують тільки проблему енергетичного заглушення завад, без врахування фазових співвідношень між прямим сигналом і сигналом на виході АПФ. Вплив когерентної дзеркальної завади на фазові співвідношення в сумарному сигналі, прийнятому антеною на приймальному пункті, зумовлює недопустимо великі похибки в оцінці диференційного часу надходження сигналу до приймальних пунктів. З урахуванням модельного представлення причин виникнення завад на малих кутах місця, запропоновано метод адаптивної просторової фільтрації сигналів на фоні дзеркальних завад, які виникають у випадках, приведених на рис.5. Метод полягає у відновленні в реальному часі амплітудних і фазових співвідношень прямого сигналу за результатами вимірювання значення комплексних напруг сигналів, прийнятих трьома антенними елементами (трьома підгратками антенної гратки) на кожному із приймальних пунктів. Для запропонованого способу виведені співвідношення, які зв’язують невідомі комплексну напругу прямого сигналу , комплексний коефіцієнт відбиття , різницю фази  між сигналами на входах АПФ через виміряні значення

комплексних напруг сигналів, прийнятих трьома антенними елементами (трьома підгратками антенної гратки):

, , , ,                   (4)

Рис.5.Модель виникнення дзеркальних завад на малих кутах місця

де, - комплексна напруга сигналу на виході антенного елементу (антенної підгратки), розташованого нижче на базу dг відносно центрального антенного елементу (центральної антенної підгратки), - комплексна напруга сигналу на виході центрального антенного елементу (центральної антенної підгратки), - комплексна напруга сигналу на виході антенного елементу (антенної підгратки), розташованого вище на базу dг відносно центрального антенного елементу (центральної антенної підгратки), - комплексна напруга прямого сигналу на виході кожного антенного елементу (антенної підгратки). Показано, що за наявною в АПФ інформацією при знаходженні ДЕВ на кутах місця нижче 3о, кут місця доцільно визначати фазовим методом у відповідності з виразом . Такий підхід дає можливість мінімізувати кількість приймальних пунктів системи до кількості координат, які необхідно виміряти. Для оцінки кута місця ДЕВ на кутах місця вище 3о запропоновано застосування методу інтерферометра з використанням тих самих антенних елементів вертикальної антенної гратки, що використовуються для формування діаграм спрямованості антени в каналах адаптивного просторового фільтру.

Для технічної реалізації запропонованого методу автором розроблена і проаналізована структурна схема АПФ (рис.6). Показано, що існують неробочі зони, при яких АПФ на виході не забезпечує амплітудно-фазових співвідношень, які відповідають прямому сигналу на його вході. Перша зона характерна для випадків, коли в складовій комплексного сигналу , комплексний коефіцієнт . Тобто, відповідає умові, коли пряма і дзеркально відбита електромагнітна хвиля в місці розташування центрального антенного елементу вертикальної антенної ґратки рівні по амплітуді і протилежні по фазі. Друга і третя  зони характерна для випадків дзеркального відбиття, коли  0, або  ≈ 0. Четверта зона характерна для випадків, коли ≈і протилежні по фазі. Максимальна кількість точок nmax з можливими викидами похибок, які прямують

до 

безмежності, в цьому випадку, визначається відношенням висоти підняття антени на приймальному пункті до довжини хвилі сигналу.

Рис.6. Структурна схема АПФ

Показано, що ширина відмічених зон залежить від динамічного діапазону адаптивного просторового фільтру і відношення сигнал/шум. У відмічених зонах похибка вимірювання різниці фаз α дуже чутлива до найменшої нестабільності амплітуд. При К1 = К2 = К3 =К синхронне збільшення або зменшення коефіцієнтів підсилення в трактах на однакову величину не впливає на ефективність роботи АПФ. Приведені похибки відтворення  параметрів прямого вхідного сигналу на виході АПФ в залежності від амплітудної і фазової нестабільності апаратури в каналах АПФ і від відношення сигнал/шум на вході приймальних пунктів. Показано, що для  відтворення амплітуди вихідного сигналу АПФ і оцінки кута місця з відносною похибкою до 10% відношення сигнал/шум на вході АПФ повинно бути не менше 15 дБ, а для відтворення фази з похибкою 1о÷2оне менше 30 дБ. 

На основі приведеного порівняльного аналізу методів вимірювання часових параметрів невідомих сигналів, автором запропоновано в методах вимірювання диференційного часу надходження сигналів до приймальних пунктів по їх обвідних або по максимуму обвідної взаємнокореляційної функції здійснювати додаткове уточнення отриманого результату по даних вимірювання фази в точці попереднього наближення. Для цього, в умовах апріорної невизначеності несучої частоти сигналу, запропоновано одночасно з вимірюванням фази сигналу додатково проводити оцінку середнього значення частоти спектру сигналу шляхом лінійного передбачення на інтервалі автокореляції сигналу. У порівнянні з розглянутими методами, даний метод дозволяє зменшити похибку вимірювання диференційного часу надходження сигналу до приймальних пунктів на три порядки і наблизити її до потенційно можливого мінімального значення  , де  - сумарна середньоквадратична похибка (СКП) оцінки диференційного часу надходження сигналу по даних оцінки несучої частоти сигналу та результатах фазових вимірів; qвідношення енергії сигналу до спектральної густини шуму; ωнесуча кругова частота імпульсного радіосигналу. На основі запропонованого методу автором у співавторстві з Григор’євою Л.В. і Клепфером Є.І. запатентований спосіб і варіант (рис.7) його технічної реалізації [13]. Узагальнений результат вимірювання диференційного часу надходження сигналу представляється, як , де  -  початкове наближення  диференційного часу надходження сигналу до приймальних пунктів,

виміряне по обвідній або обвідній взаємнокореляційної функції, ,  - різниця фази сигналу, прийнятого приймальними пунктами в точці оцінки попереднього наближення.

На інтервалі тривалості радіоімпульсу в декілька десятків наносекунд в умовах взаємного часового перехрещення радіоімпульсів від різних ДЕВ для оцінки частоти використано метод Проні. Це дало можливість на інтервалі тривалості імпульсу 45 нс виміряти несучу частоту сигналу 1,09 ГГц, з похибкою, яка не перевищує 100кГц при відношенні сигнал/шум 30 дБ. 

Рис.7. Вимірювач диференційного часу надходження сигналу до приймальних пунктів

Показано, що побудова синтезованої когерентної малобазовової ПРТС зумовлює необхідність визначення базових відстаней між приймальними пунктами  з міліметровою точністю. Доведено, що в умовах обмеженої видимості, методи на основі GPS-технологій мають велику перевагу над традиційними методами по міліметровій точності вимірювання на відстанях до двох тисяч метрів. Наведена методика вимірювання геометрії розташування приймальних пунктів в закритих приміщеннях з обмеженим доступом до антенних граток з застосуванням GPS-приймально-вимірювального наземного комплексу та аналітичні вирази для практичних розрахунків. Для сертифікації запропонованого методу вимірювання лінійних розмірів баз системи автором в співавторстві з Воронковим С.О., Івановим В.І. та ін.. розроблений і запатентований спосіб метрологічного контролю приймально-вимірювального наземного комплексу та пристрій для його здійснення [14].

Четвертий розділ присвячений експериментальним дослідженням виготовленого зразка синтезованої просторово-когерентної малобазової ПРТС. Основним завданням експериментальних досліджень є підтвердження розроблених в дисертації теоретичних положень щодо можливості підвищення ефективності багатопозиційних ПРТС контролю ДЕВ в реальних умовах експлуатації. 

Для експериментальних досліджень був виготовлений експериментальний зразок синтезованої просторово-когерентної малобазової ПРТС. 

Результати порівняння вимірювань з застосуванням GPSтехнологій і вимірювань прецизійним лазерним вимірювачем відстані ПЛД-1М

() показали перевагу в умовах поганої видимості при вимірюванні базових відстаней між приймальними пунктами на відстанях до 2000 м з похибками, які не перевищують 1 мм. Результати вимірювання диференційного часу надходження сигналу до приймальних пунктів зразком когерентної малобазової ПРТС по каліброваній імітації затримок сигналу за допомогою прецизійних кабелів не більше ніж на ±0,5% відрізняються від результатів, отриманих при ідентичних вимірюваннях векторним аналізатором Е8753ЕС, у якого СКП вимірювання цього параметру не перевищує 1 пс. За даними експериментальних  досліджень виявлена закономірна залежність стабільності результатів калібрування системи від температури в апаратних приміщеннях приймальних пунктів. Приведені результати оцінки нестабільності калібрування малобазової ПРТС в часі і від перепаду температури в апаратних приміщеннях (рис. 8) вказують на необхідність калібрування апаратури з періодичністю 510хв.

 За результатами проведених експериментів по стаціонарних і рухомих ДЕВ в процесі контролю за польотами літаків цивільної авіації вдалось виявити характерний вплив місцевих предметів і рельєфу місцевості в ближній зоні перед приймальними пунктами системи на СКП оцінки місцеположення ДЕВ і сформулювати вимоги щодо облаштування території в цій зоні. Результати експериментальних досліджень по стаціонарних і рухомих ДЕВ (рис.9) підтвердили теоретичні положення, викладені в дисертації щодо розв’язання наукового завдання з удосконалення і розроблення нових методів підвищення ефективності ПРТС контролю ДЕВ.

Рис.8. Графіки нестабільності результатів калібрування системи в часі 

Рис.9.  Результати експериментальних досліджень оцінки місцеположення ДЕВ (літака під умовним  номером 5201)

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі розв’язано наукове завдання з удосконалення і розроблення нових методів підвищення ефективності ПРТС контролю ДЕВ.

Основні наукові та практичні результати:

  1.  Проведено порівняльний аналіз та класифікацію різницево-далекомірних ПРТС контролю місцеположення ДЕВ, на основі якого обґрунтовано необхідність і напрямки пошуку нових шляхів розв'язання сформульованого наукового завдання. 
  2.  Набули подальшого розвитку різницево-далекомірний метод та алгоритми прямої оцінки азимуту і дальності до ДЕВ за рахунок нових розв’язків системи нелінійних рівнянь, що дає можливість знизити вимоги щодо необхідності додержання абсолютної симетрії розташування приймальних пунктів просторово-когерентної ПРТС з малими базами. Цей науковий результат, в сукупності з трьома іншими, дає можливість реалізувати просторово-когерентну різницево-далекомірно-кутомірну трипозиційну малобазову ПРТС, у якої на відміну від відомих систем з великими базами в десятки кілометрів між приймальними пунктами, для забезпечення аналогічних тактико-технічних характеристик, бази будуть становити всього 100 ÷ 430 метрів. При базах системи 600 метрів похибка вимірювання максимальної дальності 400 км зменшується майже в два рази, ніж у системі з базою 430 м
  3.  Вперше запропоновано метод адаптивної просторової фільтрації в реальному часі невідомого сигналу малої тривалості на фоні дзеркальних завад, який на відміну від інших, в умовах дзеркального відбиття, дає можливість отримати у відфільтрованому сигналі амплітудні і фазові співвідношення прямого сигналу на малих кутах місця від мінус 3о до 4,7о. 
  4.  Набули подальшого розвитку методи вимірювання диференційного часу надходження до приймальних пунктів невідомих сигналів по їх обвідній та обвідній їх взаємнокореляційної функції, за рахунок уточнення результату по виміряних значеннях несучої частоти сигналів на інтервалі їх автокореляції та різниці фаз між ними, що дає можливість знизити похибки вимірювання до одиниць пікосекунд. 
  5.  Удосконалено метод вимірювання лінійних розмірів баз малобазової ПРТС шляхом застосування диференційного методу GPS- технологій, що дає можливість знизити похибку вимірювання до одиниць міліметрів. Даний науковий результат дає можливість мінімізувати СКП вимірювання диференційного часу надходження сигналу, яка зумовлена неточністю вимірювання баз системи до величини, що не перевищує 3,36 Е-12 с.

На базі теоретичних досліджень, приведених в дисертаційній роботі, та сукупності одержаних наукових результатів створений, випробуваний і поставлений замовнику експериментальний зразок просторово-когерентної малобазової ПРТС контролю джерел електромагнітного випромінювання. Результати випробування експериментального зразка підтвердили теоретичні положення, викладені в дисертації щодо розв’язання наукового завдання з

  1.  удосконалення і розроблення нових методів підвищення ефективності ПРТС контролю ДЕВ.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

  1.  Клепфер Є. Можливості визначення відносного місцеположення з міліметровою точністю / Клепфер Є., Іванов В., Антонюк В., та ін. // Зб. наукових праць Західного наукового товариства "Сучасні досягнення геодезичної науки і виробництва" –Львів: "Ліга-прес", 2004.С.384. 
  2.  Клепфер Є. Питання точності визначення відносного місцеположення на основі GPS-технологій / Клепфер Є., Іванов В., Антонюк В.,та ін. // Зб. наукових праць Західного наукового товариства "Сучасні досягнення геодезичної науки і виробництва".Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2005.С.80. 
  3.  Синявський А.Т. Метод просторової фільтрації сигналу від джерела випромінювання, розташованого над розсіюючою поверхнею. / Синявський А.Т., Антонюк В.П., Грек В.Г., Лобур М.В., Клепфер Є.І. // Научно-технический журнал Харьковского Национального университета радиоэлектроники "Радиоэлектроника и информатика", 2006.№1(32) –С.16.
  4.  Антонюк В. Комплексна реалізація методу встановлення обладнання в проектне положення з використанням сучасного та традиційного геодезичного обладнання / Антонюк В., Астафєв В., Грек В., та ін. // Український міжвідомчий науково-технічний збірник "Геодезія, картографія і аерофотознімання". Вип. 67, 2006.С.10. 
  5.  A. Synyavskyy. Spectral Analysis in Problems of Electromagnetic Sources Detection and Multilayer Structures Identification / A. Synyavskyy, V. Antonyuk, M. Lobur,Y. Klepfer // Scientific and Technical Jornal Kharkov National University of Radioelectronics "Radioelectronics & Informatics", 2008. –№4pp.49. 
  6.  Антонюк В.П. Шляхи підвищення ефективності пасивних гіперболічних систем / Антонюк В. П. // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Сер. Радіоелектроніка та телекомунікації.. –№645.С.30.
  7.  Антонюк В.П. Оцінка точності вимірювання координат джерел електромагнітного випромінювання малобазовою пасивною гіперболічною системою з довільним розташуванням приймальних пунктів / Антонюк В. П. // Всеукраїнський міжвідомчий науково-технічний збірник Харківського Національного університету радіоелектроніки. Сер. Радіотехніка.. –№159.C.3775.
  8.  А. с. 840765 СССР, М.Кл.3 G01R 23/16. Дисперсионный анализатор спектра / Антонюк В.П. (СССР). –№2824044/18-21; заявл. 24.09.1979г.; Опубл. 23.06.1981г, Бюл.23.
  9.  А. с. 970268 СССР, М.Кл.3 G01R 29/02. Устройство измерения параметров дисперсионных линий задержки / Антонюк В.П., Киреев А.А., Манджуло Ю.А. (СССР). –№3281062/18-21; заявл. 23.04.1981 г.; Опубл. 30.10.1982г, Бюл.40. 

  1.  А. с. 1246020 СССР, М.Кл.3 G01R 23/16. Дисперсионный анализатор спектра / Антонюк В.П. (СССР). –№3801445/24-21; заявл. 18.10.1984 г.; Опубл. 23.07.1986г, Бюл.27.
  2.  Пат. 41498 UA Україна, G01S3/14. Кутовий дискримінатор / Антонюк В.П., Клепфер Є.І., Кіреєв О.О.; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". –№ 4655299; заявл.27.02.1989; опубл.17.09.2001, Бюл.8.
  3.  Пат. 73253 UA Україна, G01S 5/22, G01S 13/06, G01S. Спосіб вимірювання координат об’єктів, що випромінюють радіочастотні сигнали, та пристрій що його реалізує / [Антонюк В.П., Воронков С.О., Григор’єва Л.В. та ін.]; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". – №20040806871; Заявлено 16.08.2004; Опубл.15.06.2005, Бюл.6.
  4.  Пат. 66378 UA, Україна, G01S 5/22, G01S 13/06, G01S.13/42. Спосіб  вимірювання різниці часу затримки вузько смугового радіосигналу з обмеженим інтервалом кореляції, та пристрій для його здійснення / Антонюк В.П., Клепфер Є.І., Григор’єва Л.В.; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут".№2000085016; Заявлено 27.08.2000; Опубл.17.05.2004, Бюл.5.  
  5.  Пат. 73903 UA Україна, G01S 13/02, G01S 5/02. Спосіб  метрологічного контролю приймально-вимірювального наземного комплексу супутникових систем та пристрій для його здійснення. Антонюк В.П., Воронков С.О., Іванов В.І., та ін.; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут".а200501677; заявл. 23.02.2005; опубл.15.09.2005, Бюл.9.
  6.  Пат. 75490 UA, Україна, G01R 29/02, G04F 10/04. Пристрій для вимірювання тривалості імпульсів / [Антонюк В.П., Іванов В.І., Клепфер Є.І., та ін..]; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". №20040604977; Заявлено 23.06.2004; Опубл.17.04.2006, Бюл.4.
  7.  Пат. 16350 UA, Україна, 14-99. Робоче місце оператора радіолокаційної станції / [Антонюк В.П., Єлманов С.О., Воронков С.О., та ін..]; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". –№ s2007 00524; Заявлено 26.03.2007; Опубл.25.04.2008, Бюл.8. 
  8.  Пат. 79105 UA, Україна, H03K 5/00.Формувач  імпульсів / [Антонюк В.П., Іванов В.І., Клепфер Є.І., та ін..]; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". – №20040806732; Заявлено11.08.2004; Опубл.25.05.2007, Бюл.6.
  9.  Пат. 80047 UA, Україна, G04F 10/00. Вимірювач інтервалів часу / [Антонюк В.П., Клепфер Є.І.,Жуковський А.Я., та ін..]; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". – № s2005 11583; Заявлено 05.12.2005; Опубл.10.08.2007, Бюл.12.
  10.  Пат. 17266 UA Україна, 14-03. Антенна решітка / [Антонюк В.П., Клепфер Є.І., Радзіх Г.С. та ін.]; заявник і власник патенту ДП "Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут". –№ s2007 01984; Заявлено 07.12.2007; Опубл.10.09.2008, Бюл.17.

  1.  Антонюк В.П. Аналіз можливостей сучасних GPS-технологій в задачах високоточного вимірювання базових відстаней в багатопозиційних пасивних радіотехнічних системах / Антонюк В.П., Клепфер Є.І. // Сб. научн. тр. 2-го международн. радиоэлектронного форума  "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития". Том 2. Международная конференция "Системы локации и навигации".Харьков: АНПРЭ, ХНУРЭ.2005.С.502.
  2.  Антонюк В.П. Алгоритм визначення просторових координат місця знаходження джерел радіовипромінювання для малобазової пасивної трипозиційної системи радіомоніторингу / Антонюк В. П., Клепфер Є. І. // Сб. научн. тр. 2-го международн. радиоэлектронного форума "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития". Том 2. Международная конференция "Системы локации и навигации".Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ..С.505.
  3.  M.Lobur. Perspectives of using embedded systems of microelectronics and micromechanics in the applied tasks of moving objects navigation / M.Lobur, V.Antonyuk, A.Holovatyy, P.Rackul // Proceedings of the 2nd International Conference "Perspective Technologies and Methods in MEMS Design", MEMSTECH 2006, 2006С.107.
  4.  Антонюк В.П. Модифікований алгоритм оцінки місцеположення джерел радіочастотного випромінювання для малобазової пасивної системи з довільним розташуванням приймальних пунктів / Антонюк В. П. // Сб. научн. тр. 3-го международн. радиоэлектронного форума "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития". Том 2. Международная конференция "Телекоммуникационные системы и технологии".Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ..С.292.
  5.  V. Antonyuk. The Measurement Method of Complex Coefficient of Mirror Reflecction from Environment Boudary / V. Antonyuk, M. Lobur, A. Semenyk, I. Prudyus, V. Nichoga, V. Storozh. // Proceedings of the Nineteent International Wroclaw Symposium and Exhibition. "Electromagnetic Compability 2008". Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclawskiej, 2008.С.358.
  6.  V.Antonyuk. The adaptive filtering of mirror Reflections in the passive system with mode TDOA / V.Antonyuk // Proceedings of the International Conference "Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science" TCSET 2008. Publishing House of Lviv Polytechnic, 2008.С.177.
  7.  V. Antonyuk, M. Kalyuzhniy, M. Lobur, A. Semenyk, I. Prudyus, V. Nichoga, V. Storozh. Digital Dispersional Spectrum Analyzer in the Solution of EMS Radio Electronic Mean Problems / [V. Antonyuk, M. Kalyuzhniy, M. Lobur, та ін.] // Proceedings of the Nineteent International Wroclaw Symposium and Exhibition. "Electromagnetic Compability 2008". Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclawskiej, 2008.С.354.
  8.  Антонюк В.П. TDOA малобазова пасивна система / Антонюк В.П., Клепфер Є.І., Лобур М.В., Прудиус І.Н., Нань Цзяньше. // Сб. научн. тр. 3-го международн. радиоэлектронного форума "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития" Том 2. Международная конференция "Телекоммуникационные системы и технологии".Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ..С.288.
  9.  Клепфер Є. Розробка методики визначення відносного місцеположення з міліметровою точністю з використанням GPSтехнологій / Клепфер Є., Іванов В., Антонюк В., та ін. // Зб. наукових доповідей VIII міжнародного науково-технічного симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовища GPS i GIS - технології".Алушта (Крим): Видавництво Львівського астрономо-геодезичного товариства, 2003 р.С.5.
  10.  Антонюк В. Застосування геодезичних методів для високоточного виставлення діаграм направленості антенних решіток в заданому напрямі / Антонюк В., Астафєв В., Грек В., та ін. // Матеріали ХІ міжнародного науковотехнічного симпозіуму "Геоінформаційний моніторинг навколишнього середовищаGPS i GIS-технології".Алушта (Крим): Видавництво Львівського астрономо-геодезичного товариства, 2006 р.С.176.
  11.  Антонюк В.П. Вплив дестабілізуючих факторів на роботу адаптивного просторового фільтру без обернених зв’язків / Антонюк В.П. // Збірка тез доповідей першої всеукраїнської науково-практичної конференції "Перспективи розвитку озброєння і військової техніки в Збройних Силах України". Видавництво Львівського інституту Сухопутних військ Національного університету "Львівська політехніка", 2008.С.286.
  12.  V. Antonyuk. 3D passive TDOA system with short baseline / V. Antonyuk, I. Prudius, M. Lobur // Proceedings of the International Conference "Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science" TCSET 2008. Publishing House of Lviv Polytechnic, 2008.C.265.
  13.  Antonyuk V. TDOA passive system for radio monitoring of targets / [Antonyuk V., Prudyus I., Kawalec A. и др.] // Proceedings of the International Radar Symposium "3rd Microwave & Radar Week in Poland" IRS 2008. Wroclaw, Poland, 2008.-23 May.C.361.
  14.  Bobalo Yu. Ya. The Development of Antenna Theory and Techniques in Lviv Polytechnic National University / [BobaloYu.Ya., Antonyuk V.P., Golynskyy V.D. аnd other.] // Proceedings of the 7th International Conference on Antenna Theory and Techniques. ––October, Lviv, Ukraine, 2009.p.p.3746.
  15.  Антонюк В.П. Організація натурного експерименту з оцінки основних ТТХ малобазової пасивної TDOA системи / Антонюк В.П., Воронков С.О. // Збірка тез доповідей другої всеукраїнської науково-практичної конференції "Перспективи розвитку озброєння і військової техніки в Збройних Силах України". Видавництво Львівського інституту Сухопутних військ Національного університету "Львівська політехніка", 2009.С.32.
  16.  V.Antonyuk. Metody prob biernych radiotechnicznych systemow okreslania pozycji rzeczywistych warunkach eksploatacji / V.Antonyuk, S.Voronkov, E. Grudzinski, W. Niczoga, I. Prudyus // Tezy referatu III konferencji naukowy "Urzadzenia i systemy radioelektroniczne" UiSR 09.- Copyring by Redakcja Wydawnictw Wojskowej Akademii Technicznej.Warszawa, 2009.p.11.
  17.  Техника контроля и местоопределения источников излучения импульсов. Отчет о проектировании комплексного технического решения / ШПИР.464339.002  ПЗЛУ. ЛНИРТИ. [Главный конструктор разработки д.т.н. Е.И. Клепфер] –Львов, 2002. с.

АНОТАЦІЯ

Антонюк В.П. Методи підвищення ефективності пасивних радіотехнічних систем контролю джерел електромагнітного випромінювання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні і телевізійні системи.Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів, 2010.

У дисертації розв’язано актуальне наукове завдання підвищення ефективності пасивних радіотехнічних систем контролю джерел електромагнітного випромінювання. 

Удосконалено та розроблено нові методи оцінки місцеположення ДЕВ в системі з довільним розташуванням приймальних пунктів, методи та алгоритми первинної обробки сигналів, вимірювання геометрії розташування енергетичних центрів антенних граток приймальних пунктів в реальних умовах експлуатації з міліметровими похибками, та принципи побудови просторово-когерентної малобазової пасивної різницево-далекомірно-кутомірної системи. Розроблені високоефективні методики випробувань системи в реальних умовах експлуатації.

На базі теоретичних досліджень, приведених в дисертаційній роботі, та нових наукових результатів створений, випробуваний і поставлений замовнику експериментальний зразок  просторово-когерентної малобазової ПРТС контролю джерел електромагнітного випромінювання, тактико-технічні характеристики якого при базах до 430 м сумірні з ПРТС з базами до декількох десятків кілометрів, а при збільшенні баз системи до 600 м похибка вимірювання максимальної дальності 400 км зменшується майже в два рази, ніж у системі з базою 430 м

Ключові слова: пасивна радіотехнічна система, джерело електромагнітного випромінювання, мала база, різницево-далекомірний метод, диференційний час надходження сигналу, адаптивна просторова фільтрація.

АННОТАЦИЯ

Антонюк В.П. Методы повышения эффективности пассивных радиотехнических систем контроля источников электромагнитного излучения. - Рукопись.

 Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.17радиотехнические и телевизионные системы.Национальный университет "Львивська политэхника", г. Львов, 2010.

В диссертации решена актуальная научная задача повышения эффективности пассивных радиотехнических систем контроля источников электромагнитного излучения.

Основным направлением диссертационных исследований является разработка новых методов, алгоритмов и средств, позволяющих в условиях зеркальных отражений сигнала, существенно повысить точность измерения дифференциального времени прихода сигналов в разностно-дальномерных

системах и повысить их эффективность работы в реальных условиях эксплуатации. 

Для компенсации составляющей зеркальных отражений импульсного радиосигнала предложен метод и устройство адаптивной пространственной фильтрации сигнала с восстановлением на выходе адаптивного пространственного фильтра амплитудно-фазовых составляющих прямого сигнала. 

Получил дальнейшее развитие способ измерения дифференциального времени прихода неизвестного сигнала на приемные пункты системы по огибающей радиоимпульсов или огибающей взаимнокорреляционной функции сигнала на основе оценки несущей частоты сигнала на интервале его автокорреляции и измерения разности фаз, позволяющие приблизить среднеквадратическую ошибку измерений этого параметра до потенциально возможных значений в пределах нескольких пикосекунд. 

Доказана возможность измерения в реальных условиях эксплуатации линейных размеров баз когерентной малобазовой пассивной радиотехнической системы с миллиметровой точностью за счет применения GPS - методов дифференциальных измерений. 

На основе теоретических исследований и новых решений, приведенных в диссертационной работе, изготовлен и экспериментально исследован трехпозиционный трехмерный малобазовый экспериментальный образец пассивной разностно-дальномерно-угломерной системы, тактико-технические характеристики которой при базах до 430 м соизмеримы с ПРТС с базами до несколько десятков километров, а при увеличении баз системы до 600 м ошибка  измерения максимальной дальности 400 км уменьшается почти в два раза.

Ключевые слова: пассивная радиотехническая система, источник электромагнитного излучения, малая база, разностно-дальномерный метод, дифференциальное время прихода сигналов на приемные пункты, адаптивная пространственная фильтрация.

THE SUMMARY

V. Antonyuk. Methods of increase of efficiency of passive radio monitoring systems of electromagnetic radiation sources. - Manuscript.

 Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences by  specialty 05.12.17 - radio and television systems - the Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2010.

In the thesis actual scientific and practical problem of increase of efficiency of passive radio monitoring systems of electromagnetic radiation sources is resolved. 

The principle of construction short baseline passive TDOA-АОА system with new methods and algorithms of a primary signal processing, measurement of baselines between power centers of antenna arrays of receiving sites with millimetric errors, methods of sources location estimation for system with arbitrary allocation of receiving sites and also the high-performance test technique of system are designed.

The experimental embodiment of three-position 3D short baseline systems has been made and tested in real-life environment.

Keywords: Passive radio system, Source of electromagnetic radiation, short baseline, TDOA method, Time Difference of Arrival, Adaptive space filtering.

1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65858. Своеобразие славяно-русского язычества 43.5 KB
  Функции Богов часто переплетались между собой дублировали друг друга. Сначала душу хранит Бог а после жизни очистившись от грехов душа вновь возвращается к нему. Берегиня – это богиня породившая всё сущное. Хорс символизировал бога.
65859. Понятие культуры в современной науке 36.5 KB
  Под феноменом культуры понимается все то что создано человеком в результате его приспособления к окружающему природному миру поэтому культура – это всё то что человек добавляет к полученному от природы и то новое что он создает иногда вопреки законам природы...
65861. Человек и среда обитания 24.72 KB
  Жизнедеятельность это повседневная деятельность и отдых способ существования человека. Среда обитания окружающая человека среда обусловленная совокупностью факторов физических химических биологических информационных социальных способных оказывать прямое...
65862. Этнография и этнология 26.5 KB
  В 19 веке начинает складываться теоретические основы антропологии и кроме термина антропология начинают активно использоваться термины этнография и этнология. В англоязычных странах был предпочтительнее антропология. Основные подходы к изучению проблем человека: Философский появляется...
65863. Микропроцессорные системы (МП системы) 90.5 KB
  Модуль вода вывода является специфическим для управляющих систем и содержит узлы позволяющие общаться с внешними переферийными устройствами датчиками и исполнительными механизмами. Периферийные устройства работающие с системой могут быть многочисленными.
65864. Морфемика как раздел языкознания 116 KB
  Таким образом, у морфемики, словообразования, морфонологии и морфологии частично совпадает объект изучения – морфемы (частично, потому что словообразование и морфемика занимаются не только морфемами). Но так как изучаются морфемы под разными углами зрения, у названных дисциплин разные предметы.
65865. Принципы классификации звуков (фонем) 97.71 KB
  Принципы классификации звуков фонем Противопоставление гласных и согласных звуков фонем Принципы классификации согласных Классификация согласных по способу образования Классификация согласных по месту образования Классификации согласных по шумности сонорности и силе артикуляции...
65866. Проблема определения слова 103.5 KB
  Несмотря на то что для носителей всех языков слово является несомненной реальностью что носители языка на интуитивном уровне чувствуют границы слова дать научное определение слова чрезвычайно трудно В истории науки было предложено более 70 различных критериев определения слова в основе которых...