Метод пасивного визначення положення та напрямку руху об’єкта за зміною його доплерівського зсуву

Автор(и)

  • Спартак Вікторович Маньковський Національний університет «Львівська політехніка» , Україна image/svg+xml
  • Олег Форостина Національний університет «Львівська політехніка» , Україна image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024100029

Ключові слова:

OwlEars, радіолокація, акустична локація, доплерівський зсув

Анотація

В роботі запропоновано метод визначення місця знаходження та напрямку руху об’єкта (далі метод OwlEars-1) за зміною доплерівського зсуву сигналу, що випромінюється цим об’єктом. Для визначення місця знаходження здійснюються три короткі (мiнiмум на 1 перiод сигналу) виміри сигналу з метою визначення відносної зміни доплерівського зсуву між цими трьома вимірами. Для отримання коректних результатів існує ряд необхідних передумов. Передбачається, що швидкість руху об’єкта відома з певною похибкою, а траєкторія руху є лінійна на проміжку трьох послідовних вимірювань. Відсутність або неповне виконання цих передумов впливає на точність методу. Ключовими перевагами методу є використання зміни доплерівського зсуву як вхідного сигналу і відсутність необхідності синхронізації приймачів з високою точністю. Вхідними даними для методу є відносні зміни доплерівського зсуву, що дає змогу застосувати метод, для сигналів, які однозначно невідомі. Невисокі вимоги до синхронізації приймачів спрощують реалізацію методу, оскільки використовується лише зміна доплерівського зсуву, на відміну від фазового методу TDoA. Запропонована математична модель методу, та підтверджена її адекватність на ряді симуляцій, зокрема для рухомого об’єкта, що випромінює звуковий сигнал. Визначено подальші кроки досліджень спрямовані на дослідження точності методу за різних відхилень від передумов передбачених в методі.

Посилання

  1. A. El-Rabbany, Introduction to GPS: The Global Positioning System. Boston: Artech House, 2002.
  2. T. A. Stansell, The Transit Navigation Satelite System: Status, Theory, Performance, Applications. Magnavox Government and Industrial Electronics Company, 1983.
  3. T. A. Stansel, “The many faces of Transit,” Navig. J. Inst. Navig., vol. 25, no. 1, pp. 55–70, 1978, uri: https://www.ion.org/publications/abstract.cfm?articleID=100670.
  4. B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger, E. Wasle, GNSS — Global Navigation Satellite Systems. Vienna: Springer Vienna, 2008, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-211-73017-1.
  5. Д. В. П’ясковський, С. В. Ковбасюк, В. І. Шестаков, “Визначення параметрів руху КА системою допплерівських вимірювачів,” Космічна наука і технологія, vol. 7, no. 4, pp. 137–140, 2001, doi: https://doi.org/10.15407/knit2001.04.137.
  6. M. S. Grewal, A. P. Andrews, C. G. Bartone, Global Navigation Satellite Systems, Inertial Navigation, and Integration. New Jersey: Wiley, 2020, uri: https://www.wiley.com/en-us/Global+Navigation+Satellite+Systems%2C+Inertial+Navigation%2C+and+Integration%2C+4th+Edition-p-9781119547839.
  7. L. Yang, L. Yang, K. C. Ho, “Moving target localization in multistatic sonar by differential delays and Doppler shifts,” IEEE Signal Process. Lett., vol. 23, no. 9, pp. 1160–1164, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/LSP.2016.2582043.
  8. R. T. Sharpe, P. G. Galyean, “An acoustic navigation system for site survey and geodetic positioning,” in Offshore Technology Conference, 1977, doi: https://doi.org/10.4043/2814-MS.
  9. D. Mares, E. Blackburn, “Evaluating the effectiveness of an acoustic gunshot location system in St. Louis, MO,” Policing, vol. 6, no. 1, pp. 26–42, 2012, doi: https://doi.org/10.1093/police/par056.
  10. Y. Chervoniak, R. Sinitsyn, F. Yanovsky, V. Makarenko, V. Tokarev, O. Zaporozhets, “Algorithm of passive acoustic locator data processing for flying vehicle detection and tracking,” in 2017 IEEE Microwaves, Radar and Remote Sensing Symposium (MRRS), 2017, pp. 43–48, doi: https://doi.org/10.1109/MRRS.2017.8075021.
  11. V. N. Oleynikov, V. M. Kartashov, S. A. Sheiko, O. V. Zubkov, E. I. Oleynikova, “Determining the location of small unmanned aerial vehicles by acoustic radiation,” Radiotekhnika, no. 210, pp. 113–127, 2022, doi: https://doi.org/10.30837/rt.2022.3.210.09.
  12. S. R. Martin, M. Genesca, J. Romeu, R. Arcos, “Passive acoustic method for aircraft states estimation based on the Doppler effect,” IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 50, no. 2, pp. 1330–1346, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/TAES.2013.120176.
  13. A. Sedunov, A. Sutin, H. Salloum, N. Sedunov, D. Masters, “Passive acoustic localization of small aircraft,” in Proceedings of Meetings on Acoustics, 201555005, doi: https://doi.org/10.1121/2.0000044.
  14. С. Жук, Т. Маленчик, О. Неуймін, О. Мирончук, “Адаптивний алгоритм радіолокаційного супроводження маневруючого БПЛА з ймовірнісною ідентифікацією даних за координатними та амплітудними ознаками,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 65, no. 10, pp. 591–604, 2022, doi: https://doi.org/10.20535/S002134702212007X.
  15. Y. Chervoniak, R. Sinitsyn, F. Yanovsky, O. Zaporozhets, “TDoA and Doppler shift estimation method for passive acoustic location of flying vehicles,” in 2018 IEEE 17th International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET), 2018, pp. 119–122, doi: https://doi.org/10.1109/MMET.2018.8460359.
  16. T. Yu, “An airborne passive positioning method based on angle and frequency difference measurement,” in Proceedings of the 2020 4th International Conference on Electronic Information Technology and Computer Engineering, 2020, pp. 296–301, doi: https://doi.org/10.1145/3443467.3443771.
  17. Y. Tao, “A Doppler location method based on virtual path difference,” J. Electron. Inf. Syst., vol. 5, no. 1, pp. 20–25, 2023, doi: https://doi.org/10.30564/jeis.v5i1.5496.
  18. Z. Yongsheng, H. Dexiu, Z. Yongjun, L. Zhixin, “Moving target localization for multistatic passive radar using delay, Doppler and Doppler rate measurements,” J. Syst. Eng. Electron., vol. 31, no. 5, pp. 939–949, 2020, doi: https://doi.org/10.23919/JSEE.2020.000071.
  19. T. Blanchard, J.-H. Thomas, K. Raoof, “Acoustic localization and tracking of a multi-rotor unmanned aerial vehicle using an array with few microphones,” J. Acoust. Soc. Am., vol. 148, no. 3, pp. 1456–1467, 2020, doi: https://doi.org/10.1121/10.0001930.
  20. B. Yang, E. T. Matson, A. H. Smith, J. E. Dietz, J. C. Gallagher, “UAV detection system with multiple acoustic nodes using machine learning models,” in 2019 Third IEEE International Conference on Robotic Computing (IRC), 2019, pp. 493–498, doi: https://doi.org/10.1109/IRC.2019.00103.
Поверхня співвідношення Ratio-1 у вигляді ізоліній

Опубліковано

2024-08-26

Як цитувати

Маньковський, С. В., & Форостина, О. (2024). Метод пасивного визначення положення та напрямку руху об’єкта за зміною його доплерівського зсуву. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(8), 468–477. https://doi.org/10.20535/S0021347024100029

Номер

Розділ

Оригінальні статті