radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2021-24-2-38-53radioelectronics-503Research ArticleРАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯRADAR AND NAVIGATIONСовместное использование станции активного подсвета и опорных источников сигналов при местоопределении наземных радиопередающих устройств, работающих через геостационарные ретрансляторыShared Operation of a Barrage Jammer and Reference Signal Sources for Determining Ground-Based Radio Transmitters Operating via Geostationary Relay Satelliteshttps://orcid.org/0000-0001-5196-1213ГаллР. Д.GallR. D.

Галл Роман Даниилович  –  магистр  по направлению "Инфокоммуникационные технологии и системы связи"  (2017),  аспирант  Санкт-Петербургского  государственного  электротехнического  университета "ЛЭТИ"  (направление  "Электроника,  радиотехника  и  системы  связи"),  инженер-программист, главный алгорит-мист отдела геолокации. Сфера научных интересов-радиолокация, радионавигация, радиотехника, обработка сигналов.

ул. Софьи Ковалевской, д. 20, корп. 1, лит. А, пом. 22Н, Санкт-Петербург 195256

Roman D.  Gall,  Master in Infocommunication technologies and communication systems   (2017),  post-graduate student  of  the  Saint  Petersburg  Electrotechnical  University  in  Electronics,  radio  engineering  and  communication systems, engineer-programmer,  chief  algorithmist of the Geolocation Department. Area of expertise: radiolocation, radio navigation, radio engineering, signal processing.

 20  A,  Sofia Kovalevskaya St.,  Bld.  1,  Room 22H, St Petersburg 195256

roman942010@mail.ruООО Научно-производственное предприятие "Новые технологии телекоммуникаций"Россия"New Telecommunication Technologies" RPE Co. Ltd.Russian Federation2021280420212422853Copyright © Галл Р.Д., 20212021Галл Р.Д.Gall R.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/503Введение

Введение.  В настоящее время часто наблюдаются случаи постановки  помех пользователям спутниковых систем связи, использующих, в частности, космические аппараты-ретрансляторы, расположенные на геостационарной орбите, а также нелегального использования ресурса таких космических аппаратов. Подобные действия могут быть как непреднамеренными, так и  целенаправленными, и, в частности, приводят к несоблюдению  норм электромагнитной совместимости  с  другими пользователями спутниковой системы связи. Для оперативного и качественного реагирования служб радиоконтроля и операторов космических аппаратов на нелегальные действия актуальна  разработка  методов, позволяющих с  необходимой  точностью определять местоположение источника помехового радиоизлучения.

Цель  работы

Цель  работы.  Разработка  метода  повышения  точности  определения  координат  наземных  источников радиоизлучения,  работающих  через  геостационарные  спутники-ретрансляторы,  за  счет  совместного использования станции активного подсвета и опорных источников сигналов.

Материалы и методы

Материалы и методы.  Используются статистическая теория радиотехнических систем, теория  цифровой обработки сигналов и метод имитационного моделирования.

Результаты

Результаты.  Разработан метод повышения точности местоопределения наземных источников радиоизлучения, работающих через геостационарные ретрансляторы, за счет совместного использования станции  активного подсвета и опорных источников сигналов. Описан метод разрешения неоднозначности относительно истинного корреляционного пика опорного источника сигнала с помощью сигнала станции активного подсвета. Получено выражение для вероятности правильного решения при разрешении неоднозначности. В результате имитационного моделирования получена оценка точности геолокации при  использовании  разработанного  метода  в  сравнении  с  известным  методом,  предполагающим  использование трех реперных станций.

Заключение

Заключение.  Метод,  описываемый в данной статье, позволяет достичь относительно высокой точности определения местоположения наземных источников радиоизлучения в интересующих регионах Земли, не требуя организационных и финансовых затрат по установке большого количества реперных станций.

Introduction

Introduction.  There  are  incidences  of  jamming  the  users  of  satellite  communication  systems,  who  apply  e.g. geostationary relay satellites, and the illegal use of such satellite resources. These actions can be both intentional and unintentional, and, among other things, be caused by non-compliance with electromagnetic compatibility standards on part of other users of satellite communication systems. For a prompt and high -quality response of radio monitoring services and satellite operators to these illegal  actions, it seems urgent to develop methods for accurate determination of the geolocation of radio emission sources.

Aim

Aim.  To develop a method for improving the accuracy of determining the coordinates of ground-based radio emission sources operating via geostationary relay satellites based on shared operation of a barrage jammer and reference signal sources.

Materials and methods

Materials and methods.  The research was conducted using the statistical theory of radio engineering systems, the theory of digital signal processing and the method of simulation.

Results

Results.  A  method  was  developed  for  improving  the  geolocation  accuracy  of  ground-based  radio  emission sources operating via geostationary relay satellites based on shared operation of a barrage jammer and reference signal sources. A method for resolving ambiguity regarding the true correlation peak of a reference source signal using a signal from a barrage jammer was described. An expression was obtained for the probability of a correct  solution  when  resolving  such  ambiguity.  As  a  result,  the  estimates  of  geolocation  accuracy  obtained using the developed method were compared with those obtained by a conventional method relying on the usage of 3 different reference stations.

Conclusions

Conclusions. The method proposed in this paper makes it possible to achieve a relatively high accuracy when determining the geolocation of ground-based radio emission sources in the Earth’s regions of interest, at the same time as involving no organizational and financial costs for the installation of a large number of reference stations.

геолокацияопределение местоположениягеостационарный спутникметод TDOATDOAреперная станциястанция активного подсветаопорный источник сигналаgeolocationpositioning determininggeostationary relay satelliteTDOA-TDOA methodreference stationbarrage jammerreference signal sourceReferencesHo K. C., Chan Y. T. Geolocation of a known altitude object from TDOA and FDOA measurements // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 1997. Vol. 33, no. 3. P. 770–783. doi: 10.1109/7.599239Ho K. C., Chan Y. T. Geolocation of a known altitude object from TDOA and FDOA measurements. IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 1997, vol. 33, no. 3, pp. 770–783. doi: 10.1109/7.599239Musicki D., Koch W. Geolocation using TDOA and FDOA Measurements // 11th Intern. Conf. on Information Fusion, Cologne, Germany, June 30–July 03 2008. Piscataway: IEEE, 2008. P. 1–8.Musicki D., Koch W. Geolocation using TDOA and FDOA Measurements. 11 th Intern. Conf. on Information Fusion, Cologne, Germany, June 30–July 03 2008. Piscataway: IEEE. 2008, pp. 1–8.Passive satellite localization using TDOA/FDOA/AOA measurements / Y. Z. Bin, W. Lei, C. P.Qun, L. A. Nan // Proc. of the 2011 IEEE Intern. Conf. on Intelligent Computing and Integrated Systems (ICISS); Guilin, China, 1–8 Jan. 2013. P. 1–5. doi: 10.1109/ANTHOLOGY.2013.6784815Bin Y. Z., Lei W., Qun C. P., Nan L. A. Passive satellite localization using TDOA/FDOA/AOA measurements. Proc. of the 2011 IEEE Intern. Conf. on Intelligent Computing and Integrated Systems (ICISS). Guilin, China, 1–8 Jan. 2013, pp. 1–5. doi: 10.1109/ANTHOLOGY.2013.6784815Алгоритм определения координат земных станций по сигналам спутников-ретрансляторов / Р. В. Волков, В. Н. Саяпин, В. В. Севидов, Л. М. Севидова // Теория и практика современной науки. 2016. № 10 (16). С. 69–72.Volkov R. V., Sayapin V. N., Sevidov V. V., Sevidova L. M. Algorithm for determining the coordinates of earth stations from the signals of relay satellites. Theory and practice of modern science. 2016, no. 10 (16), pp. 69–72. (In Russ.)Оценка координат источника радиоизлучения на основе решения линеаризованной системы уравнений разностно-дальномерного метода / И. В. Гринь, Р. А. Ершов, О. А. Морозов, В. Р. Фидельман // Изв.высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2014. № 4(32). С. 71–81.Grin' I. V., Ershov R. A., Morozov O. A., Fidel'man V. R.Estimation of the coordinates of the radio emission source based on the solution of the linearized system of equations of the difference-ranging method. J. of the Universities. Volga region. Technical science. 2014,no. 4 (32), pp. 71-81. (In Russ.)Yan H., Cao J. K., Chen L. Study on location accuracy of dual-satellite geolocation system // Proc. of the 10th Intern. Conf. on IEEE ICSP, Beijing, China, 24–28 Oct. 2010. Piscataway: IEEE, 2010. P. 107–110. doi: 10.1109 /ICOSP.2010.5656806Yan H., Cao J. K., Chen L. Study on location accuracy of dual-satellite geolocation system. Proc. of the 10 thIntern. Conf. on IEEE ICSP, Beijing, China, Piscataway. 24–28 Oct. 2010, pp. 107–110, doi: 10.1109/ICOSP.2010.5656806Liu C., Yang L., Mihaylova L. S. Dual-Satellite Source Geolocation with Time and Frequency Offsets and Satellite Location Errors // 20th Intern. Conf. on Information Fusion (Fusion), Xi'an, China, 10–13 July 2017. Piscataway: IEEE, 2017. doi: 10.23919/ICIF.2017.8009716Liu C., Yang L., Mihaylova L. S. Dual-Satellite Source Geolocation with Time and Frequency Offsets and Satellite Location Errors. 20 th Intern. Conf. on Information Fusion (Fusion), Xi'an, China, 10–13 July 2017.Piscataway. 2017. doi: 10.23919/ICIF.2017.8009716New Method about TDOA Measurement for Satellite Interference Location / L. Ying, H. Daochao, H. Yunlei, H. Jianying // 8th Intern. Symp. on Antennas, Propagation and EM Theory, Kunming, China, 2–5 Nov. 2008. P. 1314–1317. doi: 10.1109/ISAPE.2008.4735467Ying L., Daochao H., Yunlei H., Jianying H. New Method about TDOA Measurement for Satellite Interference Location. 8 th Intern. Symp. on Antennas, Propagation and EM Theory, Kunming, China, 2–5 Nov. 2008, pp. 1314–1317. doi: 10.1109/ISAPE.2008.4735467Zhang W., Zhang G. Geolocation Algorithm of Interference Sources from FDOA Measurements Using Satellites Based on Taylor Series Expansion // IEEE 83d Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Nanjing, China, 15–18 May 2016. Acc. no. 16125476. doi: 10.1109/VTCSpring.2016.7504260Zhang W., Zhang G. Geolocation Algorithm of Interference Sources from FDOA Measurements Using Satellites Based on Taylor Series Expansion. IEEE 83d Vehicular Technology Conf. (VTC Spring), Nanjing, China, 15–18 May 2016. Acc. no. 16125476. doi: 10.1109/VTCSpring.2016.7504260Stein S. Differential Delay/Doppler ML Estimation with Unknown Signals // IEEE Trans. on Signal Processing. 1993. Vol. 41, no. 8. P. 2717–2719. doi: 10.1109/78.229901.Stein S. Differential Delay/Doppler ML Estimation with Unknown Signals. IEEE Trans. on Signal Processing. 1993, vol. 41, no. 8, pp. 2717–2719. doi: 10.1109/78.229901Stein S. Algorithms for Ambiguity Function Processing // IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing. 1981. Vol. 29, no. 3. P. 588–599. doi: 10.1109/TASSP.1981.1163621Stein S. Algorithms for Ambiguity Function Processing. IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing. 1981, vol. 29, no. 3, pp. 588–599. doi: 10.1109/TASSP.1981.1163621Hoots F. R., Roehrich R. L. Spacetrack Rep. № 3. Models for propagation of NORAD Element Sets // Aerospace defense center, Peterson air force base. 1980. 91 p. URL:https://celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf (дата обращения 27.04.2021).Hoots F. R., Roehrich R. L. Spacetrack Rep. no. 3. Models for propagation of NORAD Element Sets. Aerospace defense center, Pete rson air force base. 1980. 91 p. Available at: https://celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf ( accessed 27.04.2021).Галл Р. Д. Точность местоопределения наземных источников, использующих геостационарные ретрансляторы // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2020. Т. 23, № 6. C. 17–27.Gall R. D. Accuracy of Positioning of Ground Sources Using Geostationary Repeaters. J. of the Russian Universities. Radioelectronics. 2020, no. 6, pp. 17–27. (In Russ.)Севидов В. В., Чемаров А. О. Определение координат спутников-ретрансляторов в разностно-дальномерной системе геолокации // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2015. № 3. С. 41–47.Sevidov V. V., Chemarov A. O. Determination of coordinates relay satellites in range-difference system geolocation. J. of the Russian Universities. Radioelectronics. 2015, no. 3, pp. 41-47. (In Russ.)Определение канонических параметров спутников-ретрансляторов по радиосигналам опорных реперных станций / Р. В. Волков, С. Р. Малышев, В. В. Севидов, А. Н. Симонов // Тр. Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского. 2016. № 655. C. 88 –92.Volkov R. V., Malyshev S. R., Sevidov V. V., Simonov A. N. Determination of canonical parameters of relay satellites by radio signals of reference stations. Tr. Proc. of the A. F. Mozhaisky Military Space Academy. 2016, no. 655, pp. 88–92. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.