Приказ основних података о дисертацији

The direction finder based on the passive multichannel detection of the electromagnetic signal

dc.contributor.advisorПоњавић, Милан
dc.contributor.otherПрокин, Милан
dc.contributor.otherЛукић, Петар М.
dc.contributor.otherРакић, Александар
dc.contributor.otherСтевановић, Marija
dc.creatorМитровић, Немања М.
dc.date.accessioned2020-01-27T12:20:42Z
dc.date.available2020-01-27T12:20:42Z
dc.date.available2020-07-03T08:35:29Z
dc.date.issued2019-09-17
dc.identifier.urihttp://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=7142
dc.identifier.urihttps://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/11751
dc.identifier.urihttps://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:20821/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttp://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=51827983
dc.description.abstractПасивно одређивање правца долазећег електромагнетског таласа (passive direction finding - DF) је једна од техничких дисциплина стандардно примењивана у различитим цивилним и војним областима. Типичан пример су пасивни системи за рану детекцију борбене технике која емитује електромагнетско зрачење, као што су летелице или пловила са активираним радарима. У области цивилне примене, употреба DF-а је много разноврснија и масовнија, па се такви системи рутински користе у сврху детекције покретних и стационарних извора зрачења, препознавања и отклањања интерференције у радио-везама, лоцирању неауторизованих предајника, у сигурносним и безбедносним сервисима, итд. Због широке области примене, DF системи могу бити различитих карактеристика, као што су: а) портабилност – могућност интеграције уређаја у мале преносиве системе, или мале покретне системе (беспилотна летелица, лако теренско возило, патролни чамац, и др.); б) рад у реалном времену; в) детекција зрачења на више фреквенцијских канала, итд. Да би се испунили тако специфични захтеви, потребно је системски приступити дизајну, што је главна тема докторске дисертације. Како је за аквизицију било које физичке величине потребан одговарајући сензор, аквизиција електромагнетских таласа, постиже се употребом одговарајућих антена, које су у DF техникама типично интегрисане у одговарајући антенски низ. За примену дефинисану у дисертацији, постоји више типова погодних антена. Са циљем селекције одговарајуће антене направљен је преглед најпогодније класе антена – антене хорн типа, и закључено је да је пирамидални хорн најбоље решење. Циљ метода процесирања сигнала добијених са антенског низа као сензора је одређивање правца долазећег електромагнетског сигнала. Могу да буду реализоване различитим типовима алгоритама, па се сходно томе методи међусобно и разликују. Иако постоје супер-резолуционе технике које дају најбоље резултате по питању резолуције, оне нису ефикасне и погодне за рад у портабилним системима, тако да је за дизајн одабрана једна од класичних техника амплитудског типа. Анализиране су основне технике амплитудског типа и одабрана је најпогоднија са становишта ефикасности хардверске и софтверске реализације, као и са становишта уведеног критеријума – амплитудског динамичког опсега. Одређивање правца електромагнетског сигнала из једног извора, уколико нема додатних нарушавајућих фактора, релативно је лако решив проблем. Озбиљан проблем настаје када се ради о више извора и који су при том физички блиски, па одређивања правца за сваки од њих може да буде у општем случају нерешив. Супер-резолуциони методи, судећи према литератури, могу да реше тај проблем у великом броју случајева, али по цену брзине, величине опреме, потрошње енергије, итд. Ако је потребно портабилно решење онда је тај проблем у основи нерешив. У пракси, физички блиски извори емитују зрачење на различитим фреквенцијским каналима, па је сукцесивном детекцијом по сваком каналу могуће детектовати и све такве изворе. Такав поступак је назван вишеканална детекција. Пошто се антенски низ као сензор користи на више фреквенција, његове карактеристике нису исте за сваки фреквенцијски канал. Уз то елементи антенског низа, у општем случају, немају идентичне карактеристике, без обзира на исту геометрију. Због тога је у дисертацији предложен поступак калибрације по свим антенама, и по свим фреквенцијским каналима, као и формирање одговарајуће табеле претраживања која омогућује касније брзо процесирање података. Теоретски, за дефинисану примену, сваки циркуларни антенски низ са усмереним антенама прилагођеним за дефинисани фреквенцијски опсег, могао би да послужи сврси. Међутим како је у питању портабилна примена, циљ је уклапање у задате димензије, односно минимизација габарита и потребног броја елемента антенског низа. Због тога је дефинисана оригинална процедура пројектовања пирамидалних хорн антена, која редефинише стандардни критеријум оптималности, и уводи додатне критеријуме који оптимизују саме антене по питању електричних и механичких карактеристика, као и комплетан антенски низ по питању броја употребљених елемента. Комплетан DF систем је реализован применом савремене аналогно-дигиталне методологије пројектовања електронских система, као и применом робусних софтверских решења. Сви блокови система, њихова функција и реализација детаљно су описани у дисертацији. За реализовани систем и процењену вероватноћу грешака које се генеришу током рада, израчуната је вероватноћа исправне детекције. Одређене су метролошке карактеристике реализованог DF система, мерењем карактеристика појединих склопова система и целог система у целини. Израчунате су мерне несигурности како за појединачне склопове, тако и за цео систем, чиме је дато виђење употребне вредности система.sr
dc.description.abstractPassive radio direction finding DF is a technical discipline commonly used in many civil and military applications. Typical applications are passive early warning systems, such are aircrafts and vessels equipped with radars. In area of civil applications, DF usage is much more manifold and widespread: such systems are used for detection of moving or stationary radiation sources, in reconnaissance and cleaning interference in radio communications, localization of non-authorized transmitters, in intelligent and security systems, etc. According to widespread application area, DF systems might have different characteristic, such are: a) portability – ability of integration into small transferable or mobile systems (unmanned aircraft, light infantry vehicle, patrol boat, etc.); b) real time operation; c) different channel signals detection, etc. With an aim to be able to achieve all specific DF features, it is mandatory to perform a systematic design, what is the main topic of this doctoral dissertation. For the acquisition of any physical signal, appropriate sensor is required. For the case of acquisition of the electromagnetic waves in DF techniques, the sensor is based on convenient antenna, typically organized in corresponding antenna array. For the application given in the dissertation, there are several suitable types of antennas. In order to select appropriate antenna, an overview of all suitable antennas types – horn antennas, are given, and the conclusion is that the most suitable selection is the pyramidal horn antenna. The purpose of processing signals obtained from the antenna array as a sensor, is to determine the direction of the incoming electromagnetic signal. The processing can be achieved by several techniques, and accordingly, each differ one to another. Although, there are super-resolution techniques that provides the best results in terms of resolution, they are not efficient and suitable for portable systems applications, thus, the classical techniques with amplitude detection are selected for consideration. Basic amplitude detection techniques are analysed, and one is selected as the most suitable from the point of the software and hardware efficiency and implementation, same as from the point of the introduced criterion - amplitude dynamic range. Determination of an electromagnetic wave Direction, from unique radiation source, with no interfering conditions, is a quite easy task. The problem arises when it comes to presence of multiple, physically very close, radiation sources, so in general, determination of direction, per each of them, might be unsolvable. Super-resolution methods, according to literature, are able to solve such tasks in most of cases, for the price of speed, equipment size, energy consumption, etc. If a portable solution is requested, then this problem is essentially unsolvable. In practice, physically close sources radiate at different frequency channels, so by successive detection on each channel it is possible to detect all possible sources. Such a procedure is called multichannel detection. Since the antenna array, considered as a sensor, is used on multiple frequencies, its characteristics are not the same for each frequency channel. In addition, the elements of an antenna array do not have identical characteristics in general, regardless of the same geometry. Therefore, in the dissertation, a calibration procedure is proposed for all antennas, and at all frequency channels. Accordingly, constitution of lookup table that allows, efficient data processing is proposed. Theoretically, for a defined application, any circular antenna array with directional antennas adapted for the defined frequency range can be applied. However, the portable application is concerned, so the goal is to fit it into the given dimension, that is, minimize dimension and number of antenna array elements. For this reason, an original pyramidal horn antenna design procedure is defined, which redefines the standard optimization criterion, and introduces additional criteria for antenna optimization, in terms of electrical and mechanical characteristics, as well as the antenna array optimization in term of number of elements. The complete DF system was realized using the modern mix-signal electronic systems design methodology, and by applying the robust software solutions. Detail description of all system blocks, their function and realization is given in the dissertation. Using the estimated probability of errors generated during operation, the probability of correct detection is calculated. For the case of designed system, and the estimated probability of errors, the probability of correct detection is evaluated. The metrology characteristics of the realized DF system are determined, by measuring the characteristics of individual system components and the entire system itself. Measurement uncertainty for individual components and entre system are calculated, demonstrating the system quality value.en
dc.formatapplication/pdf
dc.languagesr
dc.publisherУниверзитет у Београду, Електротехнички факултетsr
dc.rightsopenAccessen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.sourceУниверзитет у Београдуsr
dc.subjectодређивач правца (енг. direction finder DF)sr
dc.subjectpassive direction finder (PDF)en
dc.subjectdirection of arrival (DOA)en
dc.subjectmultichannel detectionen
dc.subjectwideband microwave detectionen
dc.subjecthardware realizationen
dc.subjectправац и смер долазног сигнала (енг. direction of arrival DOA)sr
dc.subjectвишеканална детекцијаsr
dc.subjectдетекција у широком микроталасном опсегуsr
dc.subjectхардверска реализацијаsr
dc.titleОдређивач правца заснован на пасивној вишеканалној детекцији електромагнетског сигналаsr
dc.title.alternativeThe direction finder based on the passive multichannel detection of the electromagnetic signalen
dc.typedoctoralThesisen
dc.rights.licenseBY-NC-ND
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/5609/IzvestajKomisije21640.pdf
dc.identifier.fulltexthttps://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/5608/Disertacija.pdf
dc.identifier.fulltexthttps://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/5609/IzvestajKomisije21640.pdf
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/5608/Disertacija.pdf
dc.identifier.rcubhttps://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_11751


Документи за докторску дисертацију

Thumbnail
Thumbnail

Ова дисертација се појављује у следећим колекцијама

Приказ основних података о дисертацији