Bakgrunn

FFI undersøker forskjellige metoder for passivt å lokalisere radarer på sjø og land og i lufta. En passiv sensor alene kan som regel finne retningen til radarer den detekterer; flere sensorer sammen kan også finne posisjonen ved krysspeiling eller ved andre metoder. En slik annen tenkt metode ble beskrevet for to fly på en konferanse i USA i 1976. Den foreslo å kombinere differansen i målt ankomsttid og målt frekvens på radarpulser mottatt i de to flyene. Prinsippet kan også tenkes benyttet med målinger fra to mikrosatellitter i samme bane et stykke fra hverandre. Målingene i forslaget fra 1976 kan betegnes TDOA («Time Difference Of Arrival») og LBI («Long Baseline Interferometry»). LBI tenkes her gjort ved å måle endringen i fasedifferansen mellom fortløpende pulser fra en radar mottatt i satellittene, som da gir frekvensdifferansen.

Oppgave

Denne oppgaven er tenkt å gi bedre forståelse av metoden for en mulig framtidig realisering på planlagte satellitter (se https://www.ffi.no/en/news/dutch-norwegiancollaboration-on-nanosatellites). Eksempler på problemstillinger er hvor nøyaktig en må måle TDOA og fasedifferanse og hvordan dette eventuelt kan realiseres. Fasedifferanse måles innenfor 2pi; kan en få problemer med flertydighet i antall 2pi mellom radarpulser? Hva betyr eventuelt flertydighet for geolokalisering, og finnes det muligheter for å løse opp slike? Er det visse måleretninger i forhold til satellittenes bane som er mer fordelaktige eller problematiske enn andre?

Mulige arbeidsmomenter

A. Beskrive estimeringsproblemet på bakgrunn av tilgjengelig litteratur som også kandidaten bidrar til å finne, presentasjonsartikkelen fra 1976 kan inngå her.

B. Lage modeller for de essensielle måleforholdene for å simulere og illustrere resulterende observasjonsverdier i forskjellige geometriske forhold.

C. Tilpasse eksisterende teoretiske beregningsmodeller og Matlab-kode for oppnåelig estimeringsnøyaktighet med CRLB (Cramer Rao Lower Bound).

D. Forsøke å inkludere praktiske feilkilder som referansefeil i beregningsmodellen med CRLB.

E. Lage program som geolokaliserer radarer fra simuleringsdata i B, og verifisere CRLB-analysene med Monte Carlo simuleringer av geolokalisering i C.

F. Gi en oversikt av betydningen av de viktigste parameterne for at metoden kan realiseres og hvilken posisjonsnøyaktighet en kan forvente å oppnå.

Oppgaven kan tilpasses i samarbeid mellom FFI og undervisningsinstitusjonen. For å bli vurdert for studentoppgave ved FFI må en kunne vise til gode resultater. Se mer på https://www.ffi.no/jobb-og-karriere/student/studentoppgaver

Kontaktperson

Forsker Tore Smestad, e-post: tore.smestad@ffi.no, tlf: 6380 7377, mobil: 938 03 618