Кореляційний пеленгатор малих літальних апаратів

  • С. О. Козерук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0003-2400-3954
  • О. В. Коржик Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0001-6793-1676
Ключові слова: малий літальний апарат, кореляційний пеленгатор, характеристики виявлення, максимальна відстань виявлення

Анотація

Актуальність досліджуваної проблеми обумовлена зростанням кількості малих безпілотних  літальних апаратів, які можуть нести загрозу як державним так і приватним інтересам. Застосування радіолокації дозволяє виявити і локалізувати об’єкт на достатній відстані, але пристрої досить дорогі в реалізації. Оптичні засоби мають  суттєвий недолік – обмеження відстані спостереження через погодні умови. Акустичні засоби використовують  пасивні методи  пеленгування, забезпечують скритність спостереження, але мають невелику дальність виявлення. Збільшення відстані виявлення  дозволить підвищити ефективність  акустичних пеленгаторів. Проаналізувавши опубліковані та  власні експериментальні  результати дослідження шумових характеристик малих літальних апаратів, була запропонована модель звукового  випромінювання - широкосмуговий випадковий процес з деяким енергетичним спектром. Враховуючи локальне походження шумового сигналу для виявлення та визначення кутової координати малих  літальних апаратів було доцільно використати кореляційний метод пеленгування. Зроблено теоретичне порівняння характеристик виявлення та максимальної відстані виявлення  кореляційного пеленгатору та  квадратичного детектору. Встановлено, що виграш  корелятора при виявленні слабких шумових сигналів  становить приблизно  6 дБ. Такий виграш дає можливість збільшити максимальну відстань виявлення. Наведено результати натурних експериментів пеленгування квадрокоптеру Phantom 3 standard.  Максимальна  відстань виявлення кореляційним приймачем була  близька до прогнозованої та становила 90 м замість 76 м отриманих квадратичним детектором. Кореляційний приймач  має перевагу перед квадратичним завдяки  можливості виявлення  при меншому рівні прийнятого сигналу, тобто  при менших  величинах параметра виявлення. Рівень напруги завад на виході кореляційного приймача у відсутності сигналу був на 8 дБ нижчий за  їх рівень на виході квадратичного детектору. Ця величина може бути ще більшою за умови збільшення тривалості часу інтегрування і застосування просторової обробки акустичних хвиль. Результати роботи  можуть  бути використані  для прогнозування максимальної відстані виявлення малих безпілотних  літальних апаратів  і створення акустичних пеленгаторів  шумових об’єктів.

Біографії авторів

С. О. Козерук, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Козерук С. О., к.ф-м.н., доцент кафедри акустики та акустоелектроніки

О. В. Коржик, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Коржик О. В., д.т.н., професор кафедри акустики та акустоелектроніки

Посилання

Перелік посилань

DroneLabs. Available at: http://www.drone-detector.com

Cabell R. Measured Noise from Small Unmanned Aerial Vehicles / R. Cabell, R. M. Swain. NoiseCon16, Providence, Rhode Island, 871 p. Available at: https://www.ingentaconnect.com/contentone/ince/incecp/2016/00000252/00000002/art00041#expand/collapse

Sadasivan S. Acoustic Signature of an Unmanned Air Vehicle – Exploitation for Aircraft Localisation and Parameter Estimation / S.Sadasivan, M.Gurubasavaraj, S. RaviSekar // Еronautical DEF SCI J. – 2001. – Vol 51, No 3. – р. 279-283.

Карташов В. М. Информационные характеристики звукового излучения малых беспилотных летательных аппаратов / В. М. Карташов, В. Н. Олейников, С. А. Шейко, С. И. Бабкин, И. В. Корытцев, О. В. Зубков, М. А. Анохин // Радиотехника. - 2017. - Вып. 191. - С. 181-187.

Massey K. Noise measurements of tactical UAVs // 16th AIAA/CEAS aeroacoustics conference. - p. 391.

Koзерук С.O. Виявлення малих лiтальних апаратiв за акустичним випромiнюванням / С.O. Koзерук, О.В. Коржик // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2019. – №. 76. – С. 15-20.

Finn А. Acoustic Sense & Avoid for UAV’s / А. Finn, S. Franklin, // 2011 Seventh International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing. - 2011. - pp. 586-589.

Case E. E. Low-cost acoustic array for small UAV detection and tracking / E. E. Case, A. M. Zelnio, B. D. Rigling // Aerospace and Electronics Conference. - 2008. - Available at: https:// ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4806528

Pham T. Acoustic detection and tracking of small low-flying threataircraft / T. Pham, L. Sim, // 23rd Army Science Conference. - 2002.

Damarla Т. Battlefield Acoustics / T. Damarla // Springer International Publishing – 2015. – 262p.

Ольшевский В.В. Статистические методы в гидролокации / В.В. Ольшевский. - Л. : Судостроение, 1973. - 184 с.

Phantom 3 standard. Available at: https://www.dji.com/phantom-3-standard/info/

References

DroneLabs. Available at: http://www.drone-detector.com

Cabell R. and Swain R. M. (2016) Measured Noise from Small Unmanned Aerial Vehicles, NoiseCon16, Providence, Rhode Island, 871 p.

Sadasivan S., Gurubasavaraj M. and Sekar S.R. (2001) Acoustic signature of an unmanned air vehicle exploitation for aircraft localisation and parameter estimation. Defence Science Journal, Vol. 51, Iss. 3, pp. 279-284. DOI: 10.14429/dsj.51.2238

Kartashov V. M., Oleynikov V. N., Sheyko S. A., Babkin S. I., Koryttsev I. V., Zubkov O. V. and Anokhin M. A. (2017) Informatsionnye kharakteristiki zvukovogo izlucheniya malykh bespilotnykh letatel'nykh apparatov [Information Characteristics of the Sound Emission of Small Unmanned Aerial Vehicles]. Radiotekhnika, Iss. 191, pp. 181-187.

Massey K. and Gaeta R. (2010) Noise Measurements of Tactical UAVs. 16th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. DOI: 10.2514/6.2010-3911

Kozeruk S. O. and Korzhyk O. V. (2019) Detection Small Aircraft by Acoustic Radiation, Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 76, pp. 15-20. DOI: 10.20535/RADAP.2019.76.15-20

Finn A. and Franklin S. (2011) Acoustic sense. 2011 Seventh International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing. DOI: 10.1109/issnip.2011.6146555

Case E.E., Zelnio A.M. and Rigling B.D. (2008) Low-Cost Acoustic Array for Small UAV Detection and Tracking. 2008 IEEE National Aerospace and Electronics Conference. DOI: 10.1109/naecon.2008.4806528

Pham T. and Sim L. (2002) Acoustic Data Collection of Tactical Unmanned Air Vehicles (TUAVs). DOI: 10.21236/ada410088

Damarla T. (2015) Battlefield Acoustics. DOI: 10.1007/978-3-319-16036-8

Olshevskiy V.V. (1973) Statisticheskie metody v gidrolokatsii [Statistical methods in sonar]. Leningrad, Sudostroenie, 184 p.

Phantom 3 standard. Available at: https://www.dji.com/phantom-3-standard/info/

Опубліковано
2019-12-06
Як цитувати
Козерук, С. О. і Коржик, О. В. (2019) «Кореляційний пеленгатор малих літальних апаратів», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (79), с. 41-47. doi: 10.20535/RADAP.2019.79.41-47.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика