An Emitter Localization Method Based on Multiple Differential Doppler Measurements

Authors

Keywords:

Differential Doppler, emitter localization, FDOA, isodoppler

Abstract

The localization of radio frequency (RF) emitting sources is a significant topic in civil and military applications, including communications and radar systems. The most notorious methods used for RF emitter localization are based on angle of arrival (AOA), time difference of arrival (TDOA), received signal strength (RSS), as well as hybrid methods. Nevertheless, differential Doppler measurements can be used to locate emitters using a technique known as frequency difference of arrival (FDOA). The choice of an FDOA-based method must take into account the characteristics of the scenario of interest, including sensor limitations and system response time. This work presents fundamental concepts about FDOA and details the geometrical method based on polar coordinates. It also presents an "on-the-fly" approach to estimate an emitter location based on multiple FDOA measurements. Simulations were carried out in two scenarios: acoustic and electromagnetic. In the electromagnetic scenario, the performance of the proposed method was also compared to the maximum likelihood estimator.

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Author Biographies

William de Carvalho Rodrigues, Marinha do Brasil

William de Carvalho Rodrigues possui graduação em engenharia eletrônica (2008) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro e Mestrado em Engenharia Elétrica (2020) pelo Instituto Militar de Engenharia. Faz parte do Corpo de Engenheiros Navais da Marinha do Brasil, onde ocupa o posto de Capitão-Tenente. Possui experiência em desenvolvimento de software, prototipagem de circuitos e equipamentos militares e tem interesse nos temas localização de alvo e sistemas radar.

José Antonio Apolinario, Instituto Militar de Engenharia

José Antonio Apolinário Jr. (S’95–M’99–SM’04) nasceu na em Taubaté-SP, Brasil, em 1960 e possui graduações em ciências militares pela Academia Militar das Agulhas Negras (Resende, RJ, Brasil, em 1981) e engenharia eletrônica pelo Instituto Militar de Engenharia (Rio de Janeiro, RJ Brasil, em 1988), mestrado em engenharia elétrica pela Universidade de Brasília (Brasília, DF, em 1993) e doutorado em engenharia elétrica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (Rio de Janeiro, RJ, Brasil, em 1998). Realizou Estágio Pós-doutoral na Helsinki University of Technology (HUT, hoje Aalto University, Espoo, Finlândia, entre 2004 e 2005). Coronel R/1 do Quadro de Engenheiros Militares do Exército Brasileiro, é atualmente professor associado no Instituto Militar de Engenharia onde já foi Chefe do Departamento de Engenharia Elétrica e Vice-Reitor de Ensino e Pesquisa. Foi também Professor Visitante na Escuela Politécnica del Ejército (Equador, 1999 e 2000) e na Helsinki University of Technology (2006). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em processamento digital de sinais, atuando principalmente nos seguintes temas: filtragem adaptativa, processamento de sinal de voz, localização de fontes emissoras (áudio e RF) e processamento em arranjo de sensores. Ele é membro senior da Sociedade Brasileira de Telecomunicações e senior member do IEEE. O Dr. Apolinário organizou e foi o primeiro Presidente do Rio de Janeiro Chapter da Sociedade de Comunicações do IEEE, foi um dos Coordenadores Técnicos do SBrT 2003, no Rio de Janeiro, e foi o Finance Chair do ISCAS 2011, que ocorreu em maio de 2011 também na cidade do Rio de Janeiro. De 2016 a 2017 foi o Vice Presidente de Finanças da Sociedade Brasileira de Telecomunicações (SBrT).

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Published

2021-07-23

How to Cite

de Carvalho Rodrigues, W., & Antonio Apolinario, J. (2021). An Emitter Localization Method Based on Multiple Differential Doppler Measurements. IEEE Latin America Transactions, 20(4), 537–544. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/5209

Issue

Vol. 20 No. 4 (2022): Ordinary Issue

Section

Articles