專利名稱：電子支持測量系統(tǒng)中的方法、所述方法的使用和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子支持測量(Electronic Support Measures)的使用。 這是用于觀測諸如雷達裝置等無線電發(fā)射體以便檢測例如存在的船 只和飛4幾的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子支持測量/測向傳感器從發(fā)射體接收信號，創(chuàng)建發(fā)射體描述 并確定到發(fā)射體的方向(bearing)。圖1示出了此類接收器的一個示 例。
所示系統(tǒng)包括多根天線12a-c，每根具有單獨的接收器信道13a-c。 在處理單元14中，天線上已接收信號之間的關(guān)系用于查找到發(fā)射體 源11的方向。來自發(fā)射體ll的信號"特征標"可用于識別發(fā)射體。
為識別發(fā)射體，已接收信號要進行涉及到以下步驟的相關(guān)復雜的 處理
脈沖處理，確定(至少)
載波頻率(RF)
脈沖寬度(PW)
脈沖功率(P)
到達時間(TOA)
到達方向(DOA)。
通過使用 一個或多個計算得出的脈沖參數(shù)解交織(根據(jù)發(fā)射 體的脈沖分類)。解交織進程的結(jié)果是多個脈沖列，每個視在 發(fā)射體(apparent emitters ) 一個歹'J 。
發(fā)射體處理,確定改進的發(fā)射體描述參數(shù)；這主要是使用在 解交織進程中獲得的以下信息的改進脈沖處理進程改進的脈沖參數(shù)和統(tǒng)計RF、 P、 DOA
通過TOA得到的PRI(均值、交錯模式(stagger pattern)、
才牛動才莫式(jitterpattern))
通過P和TOA得到的發(fā)射體天線參數(shù)(停留時間和掃描 時間、旋轉(zhuǎn)或振蕩)。
在也由本申請人擁有的國際專利申請PCT/NO2004/000412中進 一步詳細描述了在ESM/DF系統(tǒng)中的信號處理。
上述的傳感器類型已為人所熟知。在兩個或更多個傳感器XC測同 一發(fā)射體時，有可能確定發(fā)射體的位置。^f旦在只有一個發(fā)射體時，傳 統(tǒng)上只有方向確定可能實現(xiàn)。
確定發(fā)射體位置的當前解決方案涉及需要通信以便形成交叉定 位或類似的兩個或更多個傳感器。在涉及移動傳感器的一些起作用的 方案中，只有一個傳感器在觀測發(fā)射體，或者無線電通信約束限制了 與其它傳感器通信的能力。因此，通過傳統(tǒng)方法，只可能確定到發(fā)射 體的方向。
如果除方向外還可確定范圍，即到發(fā)射體的距離，則將可知道發(fā) 射體的位置。 一個熟知的方法是使用發(fā)射體知識從已接收功率估計范 圍
其中，S是已接收信號強度，Ar是天線孔徑，R是范圍。該估計 需要很熟悉發(fā)射體輸出功率和天線增益(iV^)，它們必須事先知道并 存儲在發(fā)射體數(shù)據(jù)庫中，并且也需要很好地校準了 ESM接收器。3 dB 的些微變化將產(chǎn)生范圍估計30%的誤差，因而此方法的準確性通常受 到限制。因此，準確性最好的情況下也很低，并且方法需要極其熟悉 涉及的發(fā)射體。
另外，存在反射效應(yīng)，這是一個熟知的問題。如圖2所示，在海 岸情景中的ESM/DF傳感器經(jīng)常收到周圍陡峭懸崖的反射。此處，發(fā) 射體21在發(fā)射信號，而信號在沿具有陡峭懸崖的海岸線25的幾個散射點26、 27、 28、 29中^:射。即使只存在一個真發(fā)射體，此效應(yīng)也可產(chǎn)生多個視在發(fā)射體。由反射信號產(chǎn)生的額外發(fā)射體在以下描述中稱為偽發(fā)射體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種用于識別在電子測量系統(tǒng)/測向單元觀測到的多個視在發(fā)射體中可能存在的偽發(fā)射體的方法和裝置。
此信息可用于去除來自偽發(fā)射體信號，因而避免顯示不必要的雜亂回波。
此信息的另一個使用是用于只使用一個ESM/DF單元來確定發(fā)射體的位置。
本發(fā)明的范圍在隨附權(quán)利要求書中定義。
具體而言，本發(fā)明涉及一種用于識別由電子測量系統(tǒng)/測向單元觀測到的多個視在發(fā)射體中可能存在的偽發(fā)射體的方法和裝置。所述單元適用于識別所述視在發(fā)射體中的真發(fā)射體和至少一個偽發(fā)射體，所述偽發(fā)射體對應(yīng)于所述真發(fā)射體的散射信號。還有確定到所述真發(fā)射體的第一方向，確定到所述至少一個偽發(fā)射體的第二方向，以及使用地形模型為沿第二方向形成所述偽發(fā)射體的信號確定散射點位置。隨后，確定從真發(fā)射體到"R射點的信號第三方向。"R射點的位置和所述笫一與第三方向用于確定所述真發(fā)射體的位置。
本發(fā)明也涉及使用所述方法在雷達裝置的屏幕顯示中去除偽發(fā)射體。
本發(fā)明方法也可用于確定發(fā)射體的位置。


在下面的段落中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明，其中
圖1是ESM7DF系統(tǒng)的示意圖2示出了反射有關(guān)的問題；
圖3示出在本發(fā)明中如何有利地使用反射；
圖4示出了本發(fā)明的細節(jié)；圖5是示出本發(fā)明一個方面的方法步驟的流程圖； 圖6是示出本發(fā)明另一方面的方法步驟的流程圖。
具體實施例方式
在來自ESM/DF系統(tǒng)的信號已如上結(jié)合圖1所述處理后，將出現(xiàn) 多個脈沖列，每個存在的真發(fā)射體和多個偽發(fā)射體一個列。每個真發(fā) 射體將對發(fā)射體掃描到的每個重大反射體產(chǎn)生 一個偽發(fā)射體。
本發(fā)明包括在識別每個偽發(fā)射體時的初始步驟。此信息用于查找 真發(fā)射體的位置和/或從顯示屏幕去除偽發(fā)射體產(chǎn)生的雜亂回波。
確定真與"偽"發(fā)射體
對于每個視在發(fā)射體，ESM接收器創(chuàng)建了發(fā)射體描述字，該字 至少包含以下信息(對于所有參數(shù)，計算了均值和方差) DOA RF PW P
包括交錯和抖動模式的PRI 發(fā)射體天線掃描時間(旋轉(zhuǎn)時間或振蕩周期) 發(fā)射體天線停留時間(天線波束將一個波束寬度"顯象
(paint)"的時間) 發(fā)射體天線掃描相位(天線向北指的時間) NB:才莫糊，因為旋轉(zhuǎn)方向未知
參數(shù)x的均值^表示為
—1 w
x的方差為i是脈沖號,
進行比較，可組合視在發(fā)射體以便由同一真發(fā)射體產(chǎn)生的所有視在發(fā) 射體組合在一起。比較將除DOA和掃描相位外所有參數(shù)考慮在內(nèi)， 并且應(yīng)適合每個參數(shù)的方差。
在從傳播(extended)的散射體反射時，接收的脈沖將被調(diào)制。 因此，脈沖測量將增大在脈沖列上測量的方差。以下特征將適用于與 真發(fā)射體相比時從"偽"發(fā)射體反射的脈沖列 DOA:不同的均值，增大的方差 RF:增大的方差
PW:增大的方差，并且通常增大的均值 P:通常更小的均值，增大的方差 PRI和PRI模式相等 發(fā)射體天線掃描時間相等的均值 發(fā)射體天線停留時間通常增大的均值，增大的方差 發(fā)射體天線掃描相位不同 真發(fā)射體是具有正確DOA的視在發(fā)射體，將是具有最高質(zhì)量的 發(fā)射體(發(fā)射體參數(shù)中的最小方差)。
這也是用于對視在發(fā)射體分組的標準。
上面概述的過程在圖5中示為一個流程圖，該圖示出了在識別真 和偽發(fā)射體時執(zhí)行的每個單獨步驟。方法示為從起點500到終點507 的線性過程。但是，在情景中的發(fā)射體性質(zhì)已確定時，過程將從步驟 500重新開始。
開始后，過程繼續(xù)到步驟501，在該步驟中接收信號。在步驟502, 以常規(guī)方式通過脈沖處理、解交織和發(fā)射體處理來處理信號。在步驟 504中，選擇形成相關(guān)對象的相干組的發(fā)射體。在步驟505，發(fā)射體 根據(jù)方差進行分類。在步驟506,此信息用于識別真和偽發(fā)射體。
通過單個ESM/DF傳感器的位置確定
10在海岸情景中，反射產(chǎn)生了 "偽"發(fā)射體，識別真和偽發(fā)射體的
信息可在備選方法中有利地用于查找真發(fā)射體的位置，參見圖3:
假設(shè)發(fā)射體31在海岸情況中在傳送，并且>^人當?shù)氐匦畏瓷涞?脈沖產(chǎn)生了如上所述的偽發(fā)射體。
根據(jù)以上所述分析脈沖列，并且保持具有不同DOA和不同 主瓣相位的偽發(fā)射體列表。
從每個偽發(fā)射體的DOA計算從ESM傳感器到每個散射體 36、 37的方向(圖3中的O
通過^ =^"計算從發(fā)射體31到每個散射體36、37的方向， 其中，tn是偽發(fā)射體的測量的天線掃描相位，to是真發(fā)射體 的天線掃描相位，并且T是發(fā)射體天線掃描周期。
如果發(fā)射體31的位置已知，則通過三角測量將很容易找到散 射體36、 37的位置。我們的問題相反，"R射體和發(fā)射體的 位置均未知。
為解決問題，使用了地形才莫型，從中可估計當?shù)厣⑸?。實踐中， 甚至一個海岸線多邊形就夠了。
通過多個散射體(多個偽發(fā)射體)，發(fā)射體位置可通過在散射^莫型 和實際散射體之間提供最佳相關(guān)的發(fā)射體而估計為從傳感器沿方向 線的位置。
例如，如圖4所示，用直線表示具有陡峭懸崖的海岸線
上述偽發(fā)射體算法產(chǎn)生了 一個"真"發(fā)射體41和兩個偽發(fā)射 體的組(三個視在發(fā)射體)
計算從ESM/DF傳感器ESMi到每個視在發(fā)射體的方向(oto、 ai和a2)
從發(fā)射體41到每個散射體46、47的方向已知(A和62)注意，
一旦存在任何重要的"偽"發(fā)射體，便可解決發(fā)射體天線相 位的不明確性。
由于海岸線由陡峭的懸崖組成，因此，^L射體46、 47可*￡設(shè)
ii為在海岸線45上。因此，每個"R射體46、 47的位置可從w 和0C2和傳感器位置確定。因此，發(fā)射體位置可從^和62計 算得出。
注意，只要一個散射體就夠了。
查找發(fā)射體位置的此過程在圖6中示為一個流程圖，該圖示出了 執(zhí)行的每個單獨步驟。方法從起點600開始，繼續(xù)到步驟601，在該 步驟中從ESM/DF單元接收信號。在步驟602中，觀測到的發(fā)射體根 據(jù)圖5所示過程分類。隨后，在步驟603,確定到發(fā)射體的方向，在 步驟604,確定散射點的位置，并且在步驟605，確定從真發(fā)射體到 偽發(fā)射體的方向。最后，在步驟606中，各種位置和方向用于確定真 發(fā)射體的位置，之后，過程在步驟607中結(jié)束。
上述方法可在ESM/DF單元的處理單元中執(zhí)行，或者經(jīng)脈沖處 理、解交織和發(fā)射體處理的信號可發(fā)送到例如服務(wù)器等遠程處理單元 進行處理。地形才莫型可存儲在本地或遠程處理單元中的數(shù)據(jù)庫中。
本發(fā)明的優(yōu)點有兩方面減少了由于偽發(fā)射體產(chǎn)生的雜亂回波， 這本身是一個大的改進；以及只通過一個ESM/DF傳感器便可估計發(fā) 射體位置的能力。
雖然以涉及觀測雷達裝置的ESM/DF單元的設(shè)置，即，在較高電 磁無線電頻譜中操作的環(huán)境中描述了本發(fā)明，但它也可在其它環(huán)境中 使用。 一個此類備選是用于確定移動電話的位置，尤其是在觀測其來 自基站的無線電信號時。本發(fā)明也可在依據(jù)從空中或水中(聲納)接收 的信號，確定聲發(fā)射體位置的系統(tǒng)中使用。本發(fā)明在地震行業(yè)也適用， 尤其是用于去除來自偽反射的雜亂回波。
權(quán)利要求
1. 一種用于識別電子測量系統(tǒng)所觀測的真發(fā)射體和偽發(fā)射體的方法，其中所述真發(fā)射體和偽發(fā)射體通過以下方式識別對已接收信號進行脈沖處理；將所述信號解交織；對所述信號進行發(fā)射體處理，從而為每個視在發(fā)射體確定發(fā)射體特征參數(shù)，其特征在于確定每個發(fā)射體特征參數(shù)的方差；將源于所述真發(fā)射體的那些視在發(fā)射體選擇到一個組中；根據(jù)所述發(fā)射體特征參數(shù)的所述方差，將所述視在發(fā)射體分類；將具有最小方差值的所述視在發(fā)射體識別為所述真發(fā)射體，并且所述組中的其它視在發(fā)射體識別為偽發(fā)射體。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述脈沖處理包括確定載波頻率；脈沖寬度； 》jc沖功率；到達時間；到達方向。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述解交織包括按照到達方 向分類。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述解交織是基于到達時間， 并且包括根據(jù)接收角度分開已接收脈沖的另外步驟。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述發(fā)射體處理包括確定 到達方向；載波頻率； 脈沖寬度； 脈沖功率； 》:K沖重復間隔；發(fā)射體天線掃描時間； 發(fā)射體天線停留時間； 發(fā)射體天線掃描相位。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇是通過比較以下項 來執(zhí)行每個視在發(fā)射體的載波頻率；脈沖寬度；脈沖功率；脈沖重復間隔；發(fā)射體天線掃描時間；以及發(fā)射體天線停留時間。
7. —種將如權(quán)利要求1所述的方法用于在雷達裝置的屏幕顯示 中去除偽發(fā)射體的使用。
8. —種將如權(quán)利要求1所述的方法用于確定發(fā)射體位置的使用。
9. 如權(quán)利要求8所述的使用，包括在電子測量系統(tǒng)/測向單元 (ESM0中從多個視在發(fā)射體接收信號；識別所述視在發(fā)射體中的真發(fā)射體(21; 31; 41)和至少一個偽發(fā) 射體，所述偽發(fā)射體對應(yīng)于來自所述真發(fā)射體(21; 31; 41)的散射信 號；確定到所述真發(fā)射體(21; 31; 41)的第一方向(Oq);確定到所述至少一個偽發(fā)射體的第二方向(a" a2; a3; 04);使用地形模型為沿所述第二方向(a" a2; a3; a4)形成所述偽發(fā) 射體的所述信號確定散射點(26-29; 36-39; 46; 47)位置；確定從所述真發(fā)射體(21; 31; 41)到所述散射點(26-29; 36-39; 46; 47)的所述信號第三方向(^; 02; 03; 04);從所述散射點(26-29; 36-39; 46; 47)的所述位置和所述第一方 向(on; a2; a3; a4)和笫三方向(e1; 62; e3; 64)確定所述真發(fā)射體(21; 31; 41)的位置。
10. 如權(quán)利要求9所述的使用，其中所述笫三方向("；e2; e3; e4)從以下關(guān)系式確定:其中，tn是所述偽發(fā)射體的所述測量的天線掃描相位，to是所述真發(fā)射體的所述天線掃描相位，以及T是所述發(fā)射體天線掃描周期。
11. 如權(quán)利要求9所述的使用，其中所述地形才莫型是海岸線圖， 并且所述散射點纟皮確定為在所述第二方向與所述海岸線之間的交點。
12. 如權(quán)利要求9所述的使用，其中所述地形;漠型是海岸線多邊形。
13. —種識別電子測量系統(tǒng)觀測的真發(fā)射體和偽發(fā)射體的裝置， 所述電子測量系統(tǒng)(ESM0包括多個接收天線(l2a-c),每個具有單獨的 接收信道(13a-c)和處理單元14,其中，所述處理單元(14)適用于對所述已接收信號進行脈沖處 理、解交織和發(fā)射體處理，為每個視在發(fā)射體確定發(fā)射體特征參數(shù)； 其特征在于用于確定每個發(fā)射體特征參數(shù)方差的部件； 用于將源于所述真發(fā)射體的那些視在發(fā)射體選擇到 一 個組中的 部件；用于根據(jù)所述發(fā)射體特征參數(shù)的所述方差，將所述視在發(fā)射體分 類的部件；以及用于將具有最小方差值的視在發(fā)射體識別為所述真發(fā)射體，并且 所述組中的其它視在發(fā)射體識別為偽發(fā)射體的部件。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述部件是所述處理單元(14)。
15. —種用于確定發(fā)射體位置的裝置，所述裝置包括從多個^L在 發(fā)射體接收信號的電子測量系統(tǒng)/測向單元(ESM0，所述電子測量系 統(tǒng)/測向單元(ESM!)包括多個接收天線(12a-c),每個天線具有單獨的 接收信道(13a-c)和處理單元14;其特征在于用于識別在所述視在發(fā)射體當中的真發(fā)射體(21; 31; 41)和至少一個偽發(fā)射體，確定到所述真發(fā)射體(21; 31; 41)的笫一方 向(oo)的部件，所述偽發(fā)射體對應(yīng)于從所述真發(fā)射體(21; 31; 41)散射的信號；用于確定到所述至少一個偽發(fā)射體的第二方向(o^; a2; a3; 04) 的部件；用于使用地形才莫型為沿所述第二方向(04; a2; a3; a4)形成所述 偽發(fā)射體的所述信號確定"ft射點(26-29; 36-39; 46; 47)位置的部件；用于確定從所述真發(fā)射體(21; 31; 41)到所述散射點(26-29; 36-39; 46; 47)的所述信號的第三方向(e^ 62; 63; 04)的部件；用于從所述散射點(26-29; 36-39; 46; 47)的所述位置和所述第 一方向(a!; a2; a3; (Lt)和第三方向(e!; 62; 63; 04)確定所述真發(fā)射體 (21; 31; 41)的位置的部件。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述部件是所述處理單元(14)。
17. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述部件位于遠程處理單 元中。
18. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述裝置還包括存4渚所述 地形模型的數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理由電子測量系統(tǒng)/測向單元(ESM1)檢測到的多個視在發(fā)射體發(fā)射的信號的方法和裝置。所述單元適用于基于每個視在發(fā)射體的發(fā)射體特征參數(shù)方差，識別所述視在發(fā)射體中的真發(fā)射體(21；31；41)和至少一個偽發(fā)射體。在偽和真發(fā)射體已識別后，此信息可用于抑制偽發(fā)射體的雜亂回波和/或通過使用僅一個ESM/DF單元的觀測確定真發(fā)射體的位置。
文檔編號G01S7/02GK101473243SQ200680055145
公開日2009年7月1日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者P·A·瓦蘭德 申請人:艾利森電話股份有限公司