ОБЗОР ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЦИФРОВЫХ СПЕКТРО-КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ РАДИОПЕЛЕГАНЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

Авторы

  • Аскар Абдыкадыров Институт механики и машиноведения имени академика У.А. Джолдасбекова, Satbayev University
  • Нуржигит Смайлов Институт механики и машиноведения имени академика У.А.Джолдасбекова, Satbayev University
  • Ажар Аналиева Казахстанский университет инновационных и телекоммуникационных систем
  • Акежан Сабиболда Satbayev University

DOI:

https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-132-3-392-405

Ключевые слова:

радиопеленгация (РПД), спектрально-корреляционный анализ, оптические датчики, фотонная обработка сигналов, электрооптическая модуляция, аналого-цифровое преобразование (АЦП), цифровая обработка сигналов (ЦОС), высокочастотные радиосигналы, оптические модуляторы, оптоволокно, преобразование оптического сигнала, методы шумоподавления

Аннотация

Определение радионаправления (RDF) является важным методом в различных приложениях, включая телекоммуникации, оборону и радиоразведку. Традиционные методы RDF часто полагаются на антенные решетки и обработку аналоговых сигналов, что ограничивает их скорость и точность. В этой исследовательской статье мы рассматриваем современные подходы с использованием оптических датчиков и высокоскоростной цифровой спектральной корреляции для повышения скорости и точности радиопеленгации. Мы также обсуждаем основные принципы, методы и потенциальные возможности применения инновационных технологий.

Биографии авторов

Аскар Абдыкадыров, Институт механики и машиноведения имени академика У.А. Джолдасбекова, Satbayev University

к.т.н, старший научный сотрудник, ассоциированный профессор  Алматы, Казахстан, askar058@mail.ru

Нуржигит Смайлов, Институт механики и машиноведения имени академика У.А.Джолдасбекова, Satbayev University

PhD, ведущий научный сотрудник, профессор, Алматы, Казахстан, Nur_aly.kz@mail.ru

Ажар Аналиева, Казахстанский университет инновационных и телекоммуникационных систем

к.т.н., старший преподаватель, Уральск, Казахстан, azhara_1980@mail.ru

Акежан Сабиболда, Satbayev University

докторант,  Алматы, Казахстан, sabibolda98@gmail.com

Библиографические ссылки

[1] Korinek M. A., Schindler M. M., Stiglitz J. Technological progress, artificial intelligence, and inclusive growth. – International Monetary Fund, 2021. https://www.elibrary.imf.org/view/journals/001/2021/166/article-A001-en.xml

[2] Hoehn J. R., Gallagher J. C., Sayler K. M. Overview of department of defense use of the electromagnetic spectrum. – Congressional Research Service, 2020. – С. 41. https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1169613.pdf

[3] López J. H., Shlyagin M. G., Martínez-Manuel R. Correlation-based multiplexing of spectral channels and fiber-optic sensors using unmodulated continuous-wave distributed feedback diode lasers //Optics Letters. – 2022. – Т. 47. – №. 5. – С. 1210-1213.

[4] Khan S. A. Digital design of signal processing systems: a practical approach. – John Wiley & Sons, 2011. https://books.google.kz/books?hl=ru&lr=&id=BpHUDf-6cLgC&oi=fnd&pg=PP8&dq=This+innovative+approach+uses+digital+signal+processing+and+optical+technologies+to+change+the+way+radio+signals+are+routed.&ots=9SrsZgsP1q&sig=MMGlzIZMEoy2cT8sl5Z90vcZTTg&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

[5] Ilčev D. S. New Aspects of Progress in the Modernization of the Maritime Radio Direction Finders (RDF) //Transactions on Maritime Science. – 2021. – Т. 10. – №. 01. – С. 68-83.

[6] Denisowski P. A comparison of radio direction finding technologies //presentation, Dept of Energy Spectrum Management Conference, Las Vegas. – 2011.

[7] National Research Council et al. Laser radar: progress and opportunities in active electro-optical sensing. – National Academies Press, 2014.

[8] Lubna L. et al. Radio frequency sensing and its innovative applications in diverse sectors: A comprehensive study //Frontiers in Communications and Networks. – 2022. – Т. 3. – С. 1010228. https://doi.org/10.3389/frcmn.2022.1010228

[9] Bielecki Z. et al. Review of photodetectors characterization methods //Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences. – 2022. – Т. 70. – №. 2. DOI:10.24425/bpasts.2022.140534

[10] Santos J. L., Farahi F. (ed.). Handbook of optical sensors. – Crc Press, 2014. https://books.google.kz/books?hl=ru&lr=&id=2nDng4udoo0C&oi=fnd&pg=PA27&dq=What+are+Optical+Sensors+Used+For&ots=OGutrKkQxo&sig=aEx7iZL_5XXk54pVwC7rIzoxjxg&redir_esc=y#v=onepage&q=What%20are%20Optical%20Sensors%20Used%20For&f=false

[11] Cerny C. L. A. Integrated Photonics for RF Sensing Applications //2019 IEEE Avionics and Vehicle Fiber-Optics and Photonics Conference (AVFOP). – IEEE, 2019. – С. 1-2. DOI: 10.1109/AVFOP.2019.8908195

[12] Cui L. et al. Radio frequency identification and sensing techniques and their applications—A review of the state-of-the-art //Sensors. – 2019. – Т. 19. – №. 18. – С. 4012. https://doi.org/10.3390/s19184012

[13] Abdullah S., Xiao G., Amaya R. E. A review on the history and current literature of metamaterials and its applications to antennas & radio frequency identification (RFID) devices //IEEE Journal of Radio Frequency Identification. – 2021. – Т. 5. – №. 4. – С. 427-445. DOI: 10.1109/JRFID.2021.3091962

[14] Katrenova Z. et al. Status and future development of distributed optical fiber sensors for biomedical applications //Sensing and Bio-Sensing Research. – 2023. – С. 100616.

[15] Yang M. et al. Enhanced radio-frequency sensors based on a self-dual emitter-absorber //Physical Review Applied. – 2021. – Т. 15. – №. 1. – С. 014026. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.15.014026

[16] Dastres R., Soori M. A Review in Advanced Digital Signal Processing Systems //International Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2021. https://hal.science/hal-03183633/

[17] Gaikwad K. M., Chavan M. S. Vedic mathematics for digital signal processing operations: a review //International Journal of Computer Applications. – 2015. – Т. 113. – №. 18. https://www.researchgate.net/profile/Mahesh-Chavan-2/publication/276344924_Vedic_Mathematics_for_Digital_Signal_Processing_Operations_A_Review/links/5aaa3f73a6fdccd3b9ba9a5d/Vedic-Mathematics-for-Digital-Signal-Processing-Operations-A-Review.pdf

[18] Smailov N. et al. Improving the accuracy of a digital spectral correlationinterferometric method of direction finding with analytical signal reconstruction for processing an incomplete spectrum of the signal //Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2023. – Т. 125. – №. 9. DOI10.15587/1729-4061.2023.288397

[19] Sabibolda A. et al. Improving the Accuracy And Performance Speed Of The Digital Spectral-Correlation Method For Measuring Delay In Radio Signals And Direction Finding //Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2022. – Т. 1. – №. 9. – С. 115. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252561

[20] Antoni J., Xin G., Hamzaoui N. Fast computation of the spectral correlation //Mechanical Systems and Signal Processing. – 2017. – Т. 92. – С. 248-277. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.01.011

[21] Gormley D. J. A low-memory spectral-correlation analyzer for digital QAM-SRRC waveforms //A Low-Memory Spectral-Correlation Analyzer for Digital QAM-SRRC Waveforms. – 2021.

[22] Tekbıyık K. et al. Spectrum sensing and signal identification with deep learning based on spectral correlation function //IEEE Transactions on Vehicular Technology. – 2021. – Т. 70. – №. 10. – С. 10514-10527. DOI: 10.1109/TVT.2021.3109236

[23] Saatci E., Saatci E. Period determination in cyclo-stationary signals by autocorrelation and ramanujan subspaces //IEEE Signal Processing Letters. – 2020. – Т. 27. – С. 266-270. DOI: 10.1109/LSP.2020.2966877

[24] Gouldieff V. et al. Cyclic autocorrelation-based spectrum sensing: Theoretical derivation framework //2018 25th International Conference on Telecommunications (ICT). – IEEE, 2018. – С. 600-604. DOI: 10.1109/ICT.2018.8464887

[25] Lunden J., Kassam S. A., Koivunen V. Robust nonparametric cyclic correlation-based spectrum sensing for cognitive radio //IEEE Transactions on Signal Processing. – 2009. – Т. 58. – №. 1. – С. 38-52. DOI: 10.1109/TSP.2009.2029790

[26] Dikmese S. et al. Sparse frequency domain spectrum sensing and sharing based on cyclic prefix autocorrelation //IEEE Journal on Selected Areas in Communications. – 2016. – Т. 35. – №. 1. – С. 159-172. DOI: 10.1109/JSAC.2016.2633058

[27] Tan L., Jiang J. Digital signal processing: fundamentals and applications. – Academic press, 2018. https://books.google.kz/books?hl=ru&lr=&id=MxlxDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=(PDF)+Digital+Signal+Processing&ots=pacTXknn0F&sig=OqAnQz5Ne-_ilMwcQ2op9VOKy9E&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

[28] Shevgunov T., Efimov E., Guschina O. Estimation of a Spectral Correlation Function Using a Time-Smoothing Cyclic Periodogram and FFT Interpolation—2N-FFT Algorithm //Sensors. – 2022. – Т. 23. – №. 1. – С. 215. https://doi.org/10.3390/s23010215

[29] Lo M. K., Leung Y. F. Probabilistic analyses of slopes and footings with spatially variable soils considering cross-correlation and conditioned random field //Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering. – 2017. – Т. 143. – №. 9. – С. 04017044. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001720

[30] Vorburger T. V. et al. Applications of cross-correlation functions //Wear. – 2011. – Т. 271. – №. 3-4. – С. 529-533. https://doi.org/10.1016/j.wear.2010.03.030

[31] Borghesani P., Antoni J. A faster algorithm for the calculation of the fast-spectral correlation //Mechanical Systems and Signal Processing. – 2018. – Т. 111. – С. 113-118. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2018.03.059

[32] Chiani M., Win M. Z., Zanella A. Error probability for optimum combining of M-ary PSK signals in the presence of interference and noise //IEEE Transactions on Communications. – 2003. – Т. 51. – №. 11. – С. 1949-1957. DOI: 10.1109/TCOMM.2003.819197

[33] Jiang W. et al. Radar Target Characterization and Deep Learning in Radar Automatic Target Recognition: A Review //Remote Sensing. – 2023. – Т. 15. – №. 15. – С. 3742. https://doi.org/10.3390/rs15153742

[34] Vanhoy G., Schucker T., Bose T. Classification of LPI radar signals using spectral correlation and support vector machines //Analog integrated circuits and signal processing. – 2017. – Т. 91. – С. 305-313. https://link.springer.com/article/10.1007/s10470-017-0944-0

[35] Hofmann J. et al. Spectral Correlation for Signal Presence Detection and Frequency Acquisition of Small Satellites. Aerospace 2021, 8, 57 //Stress8. – 2021. – С. 43.

[36] Kawase T. et al. Speech enhancement parameter adjustment to maximize accuracy of automatic speech recognition //IEEE Transactions on Consumer Electronics. – 2020. – Т. 66. – №. 2. – С. 125-133. DOI: 10.1109/TCE.2020.2986003

[37] This image was created using the DALL•e artificial intelligence model from OpenAI.

Опубликован

03.04.2024

Как цитировать

Абдыкадыров, А., Смайлов, Н., Аналиева, А., & Сәбиболда, Ә. (2024). ОБЗОР ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЦИФРОВЫХ СПЕКТРО-КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ РАДИОПЕЛЕГАНЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ. Вестник КазАТК, 132(3), 392–405. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-132-3-392-405

Выпуск

Раздел

Автоматизация, телемеханика, связь, компьютерные науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Похожие статьи

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.