Амплітудний пеленгатор джерел радіовипромінювання для безпілотного літального апарату
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2025.99.41-48Ключові слова:
амплітудний пеленгатор, джерело радіовипромінювання, безпілотний літальний апарат, радіомоніторинг, скануючий приймачАнотація
Виявлення та локалізація малопотужних джерел радіовипромінювання (ДРВ) у населених пунктах із використанням стаціонарних засобів радіомоніторингу (РМ) є малоефективним у зв’язку з відсутністю прямої видимості через ефект затінення. Для вирішення даної проблеми засіб РМ доцільно розмістити на малорозмірному безпілотному літальному апараті (БпЛА). Обмеженнями такого рішення є малий час на збирання та оброблення даних та невисока обчислювальна потужність засобу РМ. Це призводить до зниження пошукових можливостей засобу РМ як за просторовими координатами, так і за частотою, що в умовах високої щільності ДРВ є критично важливим. Метою статті є підвищення швидкості пошуку ДРВ із використанням розміщеного на БпЛА засобу РМ в умовах часових, масогабаритних та енергетичних обмежень за рахунок використання системи широкосмугових спрямованих антен та багатоканального послідовного оброблення сигналів. Для оцінювання напрямку приходу радіохвилі з огляду на масогабаритні та обчислювальні обмеження розміщеного на БпЛА засобу РМ обрано амплітудний метод пеленгування. Запропонована структура антенної системи містить шість рознесених по колу на 60° логоперіодичних антен. Для оброблення прийнятого сигналу запропоновано схему багатоканального послідовного аналізу, в якій один скануючий приймач почергово підключається до кожної з антен. Показано, що для даної схеми параметром, який підлягає оптимізації, є швидкість польоту БпЛА. Наведено узагальнений вираз для розрахунку даного значення. Отримано значення параметрів для апроксимації головної пелюстки діаграми спрямованості логоперіодичної антени у вигляді кривої Гаусса. Розроблено процедуру розрахунку напрямку на ДРВ шляхом порівняння амплітуд прийнятих сигналів двома сусідніми антенами. Окреслено шляхи для уникнення неоднозначностей розрахунку пеленгів для випадку кількох ДРВ. У порівнянні з існуючими рішеннями, коли використовується один приймальний канал з однією спрямованою антеною, а сканування простору здійснюється шляхом обертання БпЛА, запропонований підхід із багатоантенною системою забезпечить скорочення часу на огляд азимутальних напрямків.
Посилання
References
1. VonEhr K., Hilaski S., Dunne B. E., Ward J. (2016). Software Defined Radio for direction-finding in UAV wildlife tracking. IEEE International Conference on Electro Information Technology, pp. 464-469. doi: 10.1109/EIT.2016.7535285.
2. Chen F., Rezatofighi S. H., Ranasinghe D. C. (2024). GyroCopter: Differential Bearing Measuring Trajectory Planner for Tracking and Localizing Radio Frequency Sources. Computer Science. Robotics, 9 р. doi: 10.48550/arXiv.2410.13081.
3. Dressel L., Kochenderfer M. J. (2018). Pseudo-bearing Measurements for Improved Localization of Radio Sources with Multirotor UAVs. IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 6560-6565. doi: 10.1109/ICRA.2018.8460734.
4. Isaacs J. T., Quitin F., Carrillo G. L. R., Madhow U., Hespanha J. P. (2014). Quadrotor control for RF source localization and tracking. International Conference on Unmanned Aircraft Systems, pp. 244-252. doi: 10.1109/ICUAS.2014.6842262.
5. Hasanzade M., Herekoğlu Ö., Yeniçeri R., Koyuncu E., İnalhan G. (2018). RF Source Localization using Unmanned Aerial Vehicle with Particle Filter. 9th International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering, pp. 284-289. doi: 10.1109/ICMAE.2018.8467555.
6. Hoffmann F., Schily H., Charlish A., Ritchie M., Griffiths H. (2019). A Rollout Based Path Planner for Emitter Localization. 22th International Conference on Information Fusion, pp. 1-8. doi: 10.23919/FUSION43075.2019.9011368.
7. Hoffmann F., Schily H., Krestel M., Charlish A., Ritchie M., Griffiths H. (2023). Non-myopic Sensor Path Planning for Emitter Localization with a UAV. 26th International Conference on Information Fusion, 8 p. doi: 10.23919/FUSION52260.2023.10224174.
8. Dressel L., Kochenderfer M. J. (2019). Hunting Drones with Other Drones: Tracking a Moving Radio Target. International Conference on Robotics and Automation, pp. 1905-1912. doi: 10.1109/ICRA.2019.8794243.
9. Tserne E., Popov A., Kovalchuk D., Sereda O., Pidlisnyi O. (2023). Four-antenna amplitude direction finder: statistical synthesis and experimental research of signal processing algorithm. Radioelectronic and computer systems, Vol. 108, Iss. 4, pp. 88-99. doi: 10.32620/reks.2023.4.08.
10. Zhyla S. et al. (2024). Statistical Synthesis and Analysis of Functionally Deterministic Signal Processing Techniques for Multi-Antenna Direction Finder Operation. Computation, Vol. 12, Iss. 9, 170. doi: 10.3390/computation12090170.
11. Zhyla S., Popov A., Tserne E., Cherepnin G., Kovalchuk D., Inkarbaieva O. (2023). UAV-born Narrowband Radar Complex for Direction Finding of Radio Sources. 13th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies, pp. 1-6. doi: 10.1109/DESSERT61349.2023.10416434.
12. Kwon H., Guvenc I. (2023). RF Signal Source Search and Localization Using an Autonomous UAV with Predefined Waypoints. IEEE 97th Vehicular Technology Conference (VTC2023-Spring), pp. 1-6, doi: 10.1109/VTC2023-Spring57618.2023.10200783.
13. Goldsmith А. (2020). Wireless Communications. 2nd ed. Stanford University, 597 p.
14. Lathi B. P., Ding Z. (2019). Modern Digital and Analog Communication Systems. 5th ed. Oxford University Press, 1025 p.
15. Ardoino R. and Marcantoni D. Passive Direction Finding Techniques – Amplitude Comparison. EMSOPEDIA website, view data: feb. 2025.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 M. V. Buhaiov
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
