Визначення закономірностей методу виявлення сигналу за допомогою фільтру Калмана
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289472Ключові слова:
фільтр Калмана, геолокація, доплерівські вимірювання, супутник на навколоземній орбіті, радіомоніторингАнотація
Нині більш ефективним є використання малих космічних апаратів LEO як пунктів радіоконтролю для визначення відповідності параметрів випромінювання радіоелектронних засобів відповідним нормам та умовам дозволів на використання радіочастотного спектру. Такі системи супутникового радіомоніторингу дозволяють визначати параметри сигналів і розташування радіоелектронних засобів на великій території з різноманітним рельєфом, що підвищить ефективність систем радіомоніторингу. При виконанні таких завдань одним з найважливіших параметрів є виявлення і виділення корисного сигналу на фоні шумів і перешкод. Для таких цілей ефективно використовувати фільтри Калмана. Було встановлено, що фільтр Калмана може з дуже високою точністю виявляти та ізолювати корисні сигнали на фоні шумів і перешкод. Однак при вирішенні таких завдань виникають проблеми, пов'язані зі стійкістю методу до вибору початкового стану фільтра і неминучим спотворенням частоти корисного сигналу через наявність ефекту Доплера. У ході цього дослідження було виявлено, що коефіцієнт подібності залежить від рівня шуму, але фактично не залежить від частотних спотворень.
Також встановлено, що при коефіцієнті SNR більше 0 дБ радіосигнал на вході бортового вимірювального приймача буде прийматися з достовірністю більше 90 %. Отже, можна зробити висновок, що метод виявлення сигналу супутникового радіомоніторингу на основі використання фільтра Калмана є стійким до можливих частотних спотворень корисного сигналу за рахунок ефекту Доплера і не впливає на правильність і швидкість прийняття рішень
Посилання
- Aitmagambetov, A., Butuzov, Y., Butuzov, Y., Tikhvinskiy, V., Tikhvinskiy, V., Kulakayeva, A. et al. (2021). Energy budget and methods for determining coordinates for a radiomonitoring system based on a small spacecraft. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 21 (2), 945. doi: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v21.i2.pp945-956
- Hao, C., Wan, X., Feng, D., Feng, Z., Xia, X.-G. (2021). Satellite-Based Radio Spectrum Monitoring: Architecture, Applications, and Challenges. IEEE Network, 35 (4), 20–27. doi: https://doi.org/10.1109/mnet.011.2100015
- Sarda, K., Roth, N., Zee, R., CaJacob, D., Nathan, G. O. (2018). Making the Invisible Visible: Precision RF-Emitter Geolocation from Space by the HawkEye 360 Pathfinder Mission. 32nd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites. Available at: https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4075&context=smallsat
- Pelton, J. N. (2020). Radio-Frequency Geo-location and Small Satellite Constellations. Handbook of Small Satellites, 811–823. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-36308-6_46
- HawkEye 360. Available at: https://www.he360.com/
- Dudas, L., Szucs, L., Gschwindt, A. (2015). The spectrum monitoring system by Smog-1 satellite. 2015 Conference on Microwave Techniques (COMITE). doi: https://doi.org/10.1109/comite.2015.7120316
- Ellis, P., Dowla, F. (2018). A Single Satellite Geolocation Solution of an RF Emitter Using a Constrained Unscented Kalman Filter. 2018 IEEE Statistical Signal Processing Workshop (SSP). doi: https://doi.org/10.1109/ssp.2018.8450834
- Ellis, P., Rheeden, D. V., Dowla, F. (2020). Use of Doppler and Doppler Rate for RF Geolocation Using a Single LEO Satellite. IEEE Access, 8, 12907–12920. doi: https://doi.org/10.1109/access.2020.2965931
- Nguyen, N. H., Dogancay, K. (2016). Algebraic solution for stationary emitter geolocation by a LEO satellite using Doppler frequency measurements. 2016 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). doi: https://doi.org/10.1109/icassp.2016.7472296
- Ellis, P. B., Dowla, F. (2020). Single Satellite Emitter Geolocation in the Presence of Oscillator and Ephemeris Errors. 2020 IEEE Aerospace Conference. doi: https://doi.org/10.1109/aero47225.2020.9172600
- Kozhaya, S. E., Kassas, Z. M. (2023). Positioning with Starlink LEO Satellites: A Blind Doppler Spectral Approach. 2023 IEEE 97th Vehicular Technology Conference (VTC2023-Spring). doi: https://doi.org/10.1109/vtc2023-spring57618.2023.10199264
- Wang, D., Qin, H., Huang, Z. (2023). Doppler Positioning of LEO Satellites Based on Orbit Error Compensation and Weighting. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 72, 1–11. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2023.3286001
- Jun, W. W., Cheung, K.-M., Lightsey, E. G. (2023). Improved Surface Positioning with Measurement Differences in Joint Doppler and Ranging. 2023 IEEE Aerospace Conference. doi: https://doi.org/10.1109/aero55745.2023.10115954
- Mohamad Hashim, I. S., Al-Hourani, A., Ristic, B. (2022). Satellite Localization of IoT Devices Using Signal Strength and Doppler Measurements. IEEE Wireless Communications Letters, 11 (9), 1910–1914. doi: https://doi.org/10.1109/lwc.2022.3187065
- Aigul, K., Altay, A., Yevgeniya, D., Bekbolat, M., Zhadyra, O. (2022). Improvement of Signal Reception Reliability at Satellite Spectrum Monitoring System. IEEE Access, 10, 101399–101407. doi: https://doi.org/10.1109/access.2022.3206953
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Bekbolat Medetov, Aigul Kulakayeva, Ainur Zhetpisbayeva, Nurtay Albanbay, Tair Kabduali
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
