RU2263323C2 - Method and device for determining position of objects on basis of alarm radio signals - Google Patents
Method and device for determining position of objects on basis of alarm radio signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263323C2 RU2263323C2 RU2002132210/28A RU2002132210A RU2263323C2 RU 2263323 C2 RU2263323 C2 RU 2263323C2 RU 2002132210/28 A RU2002132210/28 A RU 2002132210/28A RU 2002132210 A RU2002132210 A RU 2002132210A RU 2263323 C2 RU2263323 C2 RU 2263323C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- radio
- time
- pulse
- subscriber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для определения местонахождения и идентификации различных объектов с целью обеспечения их комплексной безопасности в условиях региона.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to determine the location and identification of various objects in order to ensure their integrated security in the region.
Известны различные радионавигационные системы, а также системы передачи и приема тревожной информации для, например, определения координат угнанных автомобилей (См. Сборник трудов научно-технической конференции «Планирование глобальной радионавигации». М. 1995 г.). Недостатками многих из таких систем являются их неавтономность или сложность и большие габариты аппаратуры, связанные с типом кодирования.Various radio navigation systems are known, as well as alarm transmission and reception systems for, for example, determining the coordinates of stolen cars (See. Proceedings of the scientific and technical conference “Planning global radio navigation”. M. 1995). The disadvantages of many of these systems are their autonomy or complexity and the large dimensions of the equipment associated with the type of coding.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению и принятой за прототип является система распознавания местоположения объектов (Шорин О.А., Пантикян Р.Т. «Оптимизация структуры сигнала в радиотехнической системе передачи тревожной информации». Электросвязь, 1996 г. №6, стр.31), состоящая из абонентного радиопередатчика объекта, местоположение которого оценивается, трех датчиков-станций, расположенных в известных точках пространства и центра обработки. Передатчик объекта излучает фазокодовый радиосигнал, принимаемый датчиками и центром обработки. На станциях-датчиках выносится решение о наличии сигнала с объекта и формируются свои фазокодовые сигналы, отличающиеся кодовыми последовательностями, которые излучаются в сторону центра обработки. В трехканальном блоке обнаружения центра обработки производится фиксация наличия сигналов от объекта и датчиков, а по измеренным разностям времени задержки поступления сигналов с помощью ЦВМ вычисляются координаты объекта. Недостатками прототипа являются:Closest to the proposed invention and adopted as a prototype is a system for recognizing the location of objects (Shorin OA, Pantikyan RT "Optimization of the signal structure in a radio engineering system for transmitting alarm information. Telecommunications, 1996, No. 6, p.31) , consisting of a subscriber radio transmitter of the object whose location is estimated, three sensor stations located at known points in space and the processing center. The transmitter of the object emits a phase-coded radio signal received by the sensors and the processing center. At sensor stations, a decision is made about the presence of a signal from the object and its own phase-code signals are formed, which differ in code sequences that are emitted towards the processing center. In the three-channel unit for detecting the processing center, the presence of signals from the object and sensors is recorded, and the coordinates of the object are calculated from the measured differences in the delay time of the arrival of signals using a digital computer. The disadvantages of the prototype are:
- высокая степень зависимости точности определения координат местоположения объекта от флуктуации значений параметров передатчиков абонента и приемников базовых станций-датчиков;- a high degree of dependence of the accuracy of determining the coordinates of the location of the object from fluctuations in the values of the parameters of the subscriber’s transmitters and receivers of the base stations-sensors;
- обслуживание только одного абонента;- servicing only one subscriber;
- отсутствие информации об идентификации абонента и вида опасности;- lack of information about the identification of the subscriber and the type of danger;
- синхронизация системы осуществляется принудительно - по таймеру;- system synchronization is forced - by timer;
- местоположение абонента определяется только в строго заданные, фиксированные моменты времени;- the subscriber’s location is determined only at strictly specified, fixed points in time;
- отсутствие привязки приемников базовых станций-датчиков и центра обработки к системе единого времени;- the lack of binding of the receivers of the base stations-sensors and the processing center to a single time system;
- отсутствие высокоточных часов в базовых станциях-датчиках и центре обработки, что делает невозможным абоненту послать сигнал в необходимый ему момент времени.- the lack of high-precision clocks in the base stations-sensors and the processing center, which makes it impossible for the subscriber to send a signal at the required time.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание системы определения местоположения объектов по тревожным радиосигналам, во-первых, лишенной указанных в прототипе недостатков, а во-вторых, обладающей более высокими техническими, функциональными и эксплуатационными характеристиками.The problem to which the present invention is directed, is the creation of a system for determining the location of objects by alarming radio signals, firstly, devoid of the disadvantages indicated in the prototype, and secondly, having higher technical, functional and operational characteristics.
Данная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося:This problem is solved by achieving a technical result, namely:
- в минимизации чувствительности системы определения координат к нестабильности частот передатчика и гетеродинов приемников;- to minimize the sensitivity of the coordinate determination system to the instability of the frequencies of the transmitter and local oscillators of the receivers;
- в разработке структуры высокочастотного, широкополосного фазоманипулированного сигнала с времяимпульсной модуляцией, его формирования, излучения, приема и обработки.- in the development of the structure of a high-frequency, broadband phase-shifted signal with time-pulse modulation, its formation, radiation, reception and processing.
Этот технический результат при реализации предлагаемого изобретения достигается тем, что в способе определения местоположения объекта, при котором сигнал в абонентском радиопередатчике объекта, кроме фазовой модуляции, подвергают еще и времяимпульсной модуляции, а затем излучают в пространство пачками из десяти импульсов. Принимают этот радиосигнал тремя стационарными базовыми станциями, на каждой из которых его подвергают автокорреляционной обработке, а также фиксируют моменты поступления сигнала сравнением с сигналами точного времени. Полученная информация в виде кодированных сообщений поступает в центр обработки и управления, где определяется местоположение абонента, его индивидуальный номер и код сообщения.This technical result in the implementation of the present invention is achieved by the fact that in the method of determining the location of the object, in which the signal in the subscriber’s radio transmitter of the object, in addition to phase modulation, is also subjected to pulse-time modulation, and then emitted into space by bursts of ten pulses. This radio signal is received by three stationary base stations, at each of which it is subjected to autocorrelation processing, and also the moments of the signal arrival are recorded by comparison with the exact time signals. The received information in the form of coded messages is sent to the processing and control center, where the location of the subscriber, his individual number and message code are determined.
При наступлении тревожного случая абонент нажимает кнопку на миниатюрном радиопередатчике. Радиопередатчик излучает в эфир высокочастотный фазоманипулированный сложный сигнал. Сигнал представляет собой последовательность из 5 пачек. Каждая пачка состоит из 10 сложных фазоманипулированных импульсов, база которых равна 512.In the event of an emergency, the subscriber presses a button on the miniature radio transmitter. A radio transmitter emits a high-frequency phase-shift complex signal to the air. The signal is a sequence of 5 packs. Each packet consists of 10 complex phase-manipulated pulses, the base of which is 512.
Характеристики сигнала:Signal Characteristics:
- номер абонента и код тревожного сообщения передается с помощью десятиэлементного кода с числом основания кода 11;- the subscriber number and the alarm message code is transmitted using a ten-element code with a code base number of 11;
- элементом кода (импульсом) является бинарная фазоманипулированная (0°; 180°) последовательность 512 дискрет общей длительностью 100 мкс;- the code element (impulse) is a binary phase-manipulated (0 °; 180 °) 512-bit sequence with a total duration of 100 μs;
- средний период следования импульсов - 1 мс;- average pulse repetition period - 1 ms;
- кодирование номера и код тревожного сообщения абонента достигается путем временного сдвига положения каждого из импульсов пачки относительно условного нуля на одно из дискретных значений, кратных 100 мкс, в пределах от -500 мкс до +500 мкс (основание кода 11).- coding of the number and code of the subscriber’s alarm message is achieved by temporarily shifting the position of each of the burst pulses relative to the conditional zero by one of the discrete values that are multiples of 100 μs, ranging from -500 μs to +500 μs (code base 11).
Для данной радиотехнической системы используется сложный бинарный фазоманипулированный сигнал на основе фиксированной М-последовательности. База этого сигнала равна числу элементарных импульсов τ0, то есть Б=N=512.For this radio engineering system, a complex binary phase-manipulated signal based on a fixed M-sequence is used. The base of this signal is equal to the number of elementary pulses τ 0 , that is, B = N = 512.
Выбор в качестве кодовой последовательности фиксированной М-последовательности обусловлен малым уровнем боковых пиков автокорреляционной функции. Кодовую последовательность получают на основе характеристического полинома. Для N=512 был выбран полином, дающий кодовую последовательность с минимальным уровнем боковых пиков. Для минимизации внеполосного излучения при формировании кодовой последовательности в абонентском радиопередатчике используется Гауссов фильтр.The choice of a fixed M-sequence as a code sequence is due to the low level of side peaks of the autocorrelation function. The code sequence is obtained based on the characteristic polynomial. For N = 512, a polynomial was chosen that gives a code sequence with a minimum level of side peaks. To minimize out-of-band radiation when forming a code sequence in a subscriber radio transmitter, a Gaussian filter is used.
Излученный в эфир радиопередатчиком высокочастотный фазоманипулированный сложный сигнал принимается радиоприемным трактом приемника базовой станции.The high-frequency phase-shift complex signal emitted by the radio transmitter is received by the radio receiver path of the base station receiver.
Технические характеристики радиоприемного тракта приемника базовой станции:Technical characteristics of the radio receiving path of the base station receiver:
- принимаемая частота - 886 МГц;- received frequency - 886 MHz;
- полоса пропускания тракта основной селекции - 8 МГц (по уровню 3 дБ);- bandwidth of the main selection path - 8 MHz (at the level of 3 dB);
- входное сопротивление тракта - 50 Ом;- input path resistance - 50 Ohms;
- чувствительность - не хуже 2.5 мкВ;- sensitivity - not worse than 2.5 μV;
- частотная стабильность - 2·10-5;- frequency stability - 2 · 10 -5 ;
- подавление побочных каналов приема - не менее 70 дБ.- suppression of side channels of reception - not less than 70 dB.
Сигнал с выхода приемника поступает на вход автокорреляционного демодулятора.The signal from the output of the receiver is fed to the input of the autocorrelation demodulator.
Технические характеристики автокорреляционного демодулятора:Technical characteristics of the autocorrelation demodulator:
- демодулятор работает с выхода последней промежуточной частоты приемного тракта приемника базовой станции;- the demodulator works from the output of the last intermediate frequency of the receiving path of the receiver of the base station;
- обеспечивается демодуляция бинарного фазоманипулированного (0°; 180°) сигнала со скоростью 5.0 Мбит/с;- provides demodulation of the binary phase-shifted (0 °; 180 °) signal at a speed of 5.0 Mbit / s;
- обеспечивается сложение 512 дискрет демодулированного сигнала импульса;- provides the addition of 512 discrete demodulated pulse signal;
- обеспечивается выдача сигнала в спецпроцессор обработки импульсной последовательности после завершения приема импульса;- the signal is provided to the special processor for processing the pulse sequence after receiving the pulse;
Сигнал с выхода автокорреляционного демодулятора поступает на вход спецпроцессора обработки импульсной последовательности.The signal from the output of the autocorrelation demodulator is fed to the input of a special processor for processing a pulse sequence.
Технические характеристики спецпроцессора обработки импульсной последовательности:Technical characteristics of the special processor for processing a pulse sequence:
- спецпроцессор принимает демодулированный сигнал, имеющий структуру описанной выше характеристики сигнала;- the special processor receives a demodulated signal having the structure of the signal characteristics described above;
- спецпроцессор выполняет функцию цифровой согласованной фильтрации получаемого сигнала с целью вычисления максимума автокорреляционной функции сигнала;- the special processor performs the function of digitally matched filtering of the received signal in order to calculate the maximum of the autocorrelation function of the signal;
- спецпроцессор осуществляет временную привязку максимума автокорреляционной функции сигнала к системе единого времени для идентификации номера передатчика и вычисления местоположения передатчика в центре обработки и управления;- the special processor temporarily binds the maximum of the autocorrelation function of the signal to the single-time system to identify the transmitter number and calculate the location of the transmitter in the processing and control center;
- спецпроцессор обеспечивает декодирование перекрывающихся во времени сигналов от различных абонентов.- the special processor provides decoding of signals overlapping in time from various subscribers.
Сигнал с выхода спецпроцессора обработки импульсной последовательности по линиям связи поступает на вход центра обработки и управления.The signal from the output of the special processor for processing the pulse sequence via communication lines is fed to the input of the processing and control center.
В центре обработки и управления, состоящем из ряда ЦВМ, объединенных в локальную вычислительную сеть, производится совместная обработка информации, принятой от всех базовых станций. По этой информации в центре обработки и управления вычисляется местоположение абонента, его индивидуальный номер и код тревожного сообщения.In the processing and control center, consisting of a number of digital computers integrated into a local computer network, joint processing of information received from all base stations is performed. Based on this information, the location of the subscriber, his individual number and the code of the alarm message are calculated in the processing and control center.
Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой представлена блок-схема предлагаемого устройства. Оно состоит из малогабаритного абонентского радиопередатчика 1, трех базовых радиоприемных станций 2, размещенных в четко определенных местах пространства, и центра обработки и управления 3, который соединен с базовыми станциями проводными линиями связи 4. Малогабаритный передатчик 1 включает в себя синтезатор частот 5, формирователь кодовой последовательности 6, Гауссов фильтр 7 и времяимпульсный модулятор 8. Вход времяимпульсного модулятора 8 соединен с выходом блока управления 9, а выход - с входом фазового модулятора 10. Выход фазового модулятора 10 соединен с усилителем мощности 11 и через СВЧ-фильтр 12 со штыревой антенной 13. Передатчик 1 снабжен источником питания 14. Основными блоками приемных базовых станций 2 являются антенна 15, приемник 16 со смесителем, гетеродином и усилителями, автокорреляционный демодулятор 17, выход которого соединен со спецпроцессором обработки импульсной последовательности - автокорреляционным согласованным фильтром 18, и блок сравнения с порогом 19. Кроме этого, базовые станции 2 снабжены блоками оценки задержки времени приема сигнала 20 с приемниками эталонных сигналов единого времени 21. Выходы блоков 20 являются выходами станций 2 и соединены с центром обработки и управления 3 линиями связи 4.The invention is illustrated by the figure, which presents a block diagram of the proposed device. It consists of a small-sized subscriber radio transmitter 1, three base radio receiving stations 2, located in clearly defined places in the space, and a processing and control center 3, which is connected to the base stations by wired communication lines 4. The small-sized transmitter 1 includes a frequency synthesizer 5, a code generator sequence 6, Gaussian filter 7 and time-pulse modulator 8. The input of time-pulse modulator 8 is connected to the output of the control unit 9, and the output to the input of the phase modulator 10. The output of the phase the radiator 10 is connected to a power amplifier 11 and through a microwave filter 12 with a pin antenna 13. The transmitter 1 is equipped with a power source 14. The main blocks of the receiving base stations 2 are antenna 15, the receiver 16 with a mixer, a local oscillator and amplifiers, an autocorrelation demodulator 17, the output of which connected to a special processor for processing a pulse sequence — an autocorrelation matched filter 18, and a comparison unit with a threshold 19. In addition, base stations 2 are equipped with blocks for evaluating the delay time of receiving a signal 20 from a receiver mi reference signals of a single time 21. The outputs of the blocks 20 are the outputs of the stations 2 and are connected to the processing center and control 3 communication lines 4.
Устройство работает следующим образом. При необходимости абонент нажимает кнопку на радиопередатчике 1. Радиопередатчик 1 излучает сигналы, которые принимаются базовыми станциями 2. На каждой из станций 2 оценивается временная задержка поступления сигнала по отношению к сигналам единого времени. Данные о задержках передаются по линиям связи 4 в центр обработки и управления 3, где вычисляются координаты абонента и происходит их идентификация, на основе чего вырабатываются команды управления.The device operates as follows. If necessary, the subscriber presses a button on the radio transmitter 1. Radio transmitter 1 emits signals that are received by base stations 2. At each station 2, the time delay of the signal with respect to the signals of a single time is estimated. Delay data is transmitted via communication lines 4 to the processing and control center 3, where the coordinates of the subscriber are calculated and their identification occurs, based on which control commands are generated.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002132210/28A RU2263323C2 (en) | 2002-12-02 | 2002-12-02 | Method and device for determining position of objects on basis of alarm radio signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002132210/28A RU2263323C2 (en) | 2002-12-02 | 2002-12-02 | Method and device for determining position of objects on basis of alarm radio signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002132210A RU2002132210A (en) | 2004-06-10 |
RU2263323C2 true RU2263323C2 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35864414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002132210/28A RU2263323C2 (en) | 2002-12-02 | 2002-12-02 | Method and device for determining position of objects on basis of alarm radio signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2263323C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017099619A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод" | Positioning method for local navigation systems |
-
2002
- 2002-12-02 RU RU2002132210/28A patent/RU2263323C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Шорин О.А. и др. "Оптимизация структуры сигнала в радиотехнической системе передачи тревожной информации", "Электросвязь", 1996, №6 стр.31. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017099619A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод" | Positioning method for local navigation systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109507661B (en) | Radar and communication integrated signal processing method | |
US3714573A (en) | Spread-spectrum position monitoring system | |
US5861834A (en) | Virtual noise radar waveform for reduced radar detectability | |
US5960047A (en) | System and method for transmitting information signals | |
JP2990097B2 (en) | Continuous-wave wide-band precision ranging radar equipment. | |
US8723720B2 (en) | Wireless location detection and/or tracking device and associated methods | |
US8135952B2 (en) | Method and system for secure position determination | |
US7676205B2 (en) | Active receiver detection and ranging | |
CN1295671A (en) | System and method for geolocating plural remote transmitters | |
CA1183590A (en) | Pulsed, pseudo-random position fixing radio navigation method and systems and the like | |
US7512113B2 (en) | Method and system for determining a minimum time of flight of a radio frequency transmission | |
JPH08146110A (en) | Location measuring unit | |
US6040801A (en) | Low duty cycle navigation system | |
US5109231A (en) | Radar arrangement | |
RU2263323C2 (en) | Method and device for determining position of objects on basis of alarm radio signals | |
CN1172192C (en) | System and method for communicating with plural remote transmitters | |
CN103618560A (en) | Precise synchronization-unrequired coal mine underground spread spectrum accurate ranging method and device | |
RU2191403C1 (en) | Friend-or-foe identification system | |
CN1295702A (en) | System and method for communicating and/or geolocating plural remote transmitters using time invariant matched filter | |
US5144639A (en) | Spread-spectrum communication system | |
RU2254596C2 (en) | System of identification of mobile objects | |
JP2003114274A (en) | Range finder and radar device provide therewith | |
JP2001183447A (en) | Range finding method and device | |
JPS59187279A (en) | System of removing interference | |
RU2738438C2 (en) | Aerological radar system with a protected communication channel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051203 |