RU2453996C1 - System to receive radio signals at objects - Google Patents
System to receive radio signals at objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453996C1 RU2453996C1 RU2011105996/07A RU2011105996A RU2453996C1 RU 2453996 C1 RU2453996 C1 RU 2453996C1 RU 2011105996/07 A RU2011105996/07 A RU 2011105996/07A RU 2011105996 A RU2011105996 A RU 2011105996A RU 2453996 C1 RU2453996 C1 RU 2453996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio signals
- points
- point
- parameters
- objects
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к системам приема радиосигналов на объектах, в том числе подвижных, от источников радиосигналов, передаваемых наземной пунктовой передающей подсистемой, и может быть использовано для определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в информационно-управляющих радиотехнических системах различного назначения, в том числе в системах навигации и посадки летательных аппаратов.The invention relates to communication technology, and more particularly, to systems for receiving radio signals at objects, including mobile ones, from sources of radio signals transmitted by a ground-based transmitting subsystem, and can be used to determine the spatial coordinates and other characteristics of the object, functionally related to its coordinates, in information and control radio engineering systems for various purposes, including navigation and landing systems for aircraft.
Изобретение позволит, кроме того, упростить соответствующие системы, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели. Для решения этих задач в первую очередь необходимо однозначное и точное определение пространственных координат объекта.The invention will also make it possible to simplify the corresponding systems, increase their technical and economic efficiency, taking into account all the components that affect the cost and technical indicators. To solve these problems, first of all, an unambiguous and accurate determination of the spatial coordinates of the object is necessary.
Известны системы приема радиосигналов на объектах, используемые, в том числе, для определения координат объектов и основанные на применении угломерных, дальномерных, разностно и суммарно-дальномерных и комбинированных методов определения местоположения объекта с амплитудными, временными, частотными, фазовыми и импульсно-фазовыми методами измерения параметров радиосигнала [патенты РФ №№2018855, 2115137, 2258242, 2309420, 2363117; Основы испытаний летательных аппаратов / Е.И.Кринецкий и др. Под ред. Е.И.Кринецкого. - М.: Машиностр., 1979, с.64-89; Радиотехнические системы / Ю.М.Казаринов и др. Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, гл.10.; Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.: «Радиотехника», 2008, гл.5]. Известные системы имеют те или иные недостатки, например необходимость механического перемещения антенной составляющей, недостаточную разрешающую способность по дальности, необходимость априорной информации о местоположении объекта, невозможность однозначного определения координат объекта, ненадежность и др.Known systems for receiving radio signals at objects, used, inter alia, to determine the coordinates of objects and based on the use of goniometric, rangefinder, difference and total rangefinder and combined methods for determining the location of an object with amplitude, time, frequency, phase and pulse-phase measurement methods parameters of the radio signal [RF patents No. 2018855, 2115137, 2258242, 2309420, 2363117; Fundamentals of Aircraft Testing / E.I. Krinetskiy et al. Ed. E.I.Krinetskogo. - M .: Mashinostr., 1979, p. 64-89; Radio engineering systems / Yu.M. Kazarinov et al. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: IC "Academy", 2008, chap. 10 .; Melnikov Yu.P., Popov S.V. Radio intelligence. Methods for assessing the effectiveness of the determination of radiation sources. - M .: "Radio Engineering", 2008, Ch. 5]. Known systems have certain disadvantages, for example, the need for mechanical movement of the antenna component, insufficient resolution in range, the need for a priori information about the location of an object, the inability to unambiguously determine the coordinates of an object, unreliability, etc.
По критерию минимальной достаточности за прототип принята система приема радиосигналов на объектах, в том числе подвижных, включающая расположенные на объектах и последовательно функционально связанные приемники радиосигналов от источников радиосигналов, устройства идентификации их соответствующим источникам радиосигналов, регистраторы моментов приема радиосигналов, например, по временным положениям их передних фронтов, измерители разности времен между временами приемов радиосигналов с разных источников радиосигналов, подсистемы обработки информации и наземную пунктовую передающую подсистему с источниками радиосигналов, фазовые центры передающих антенн каждого из передающих пунктов которой расположены в заданных и известных на объектах точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, X, Y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0Z, направленной от земли [Радиотехнические системы / Ю.М.Казаринов и др. Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, гл.10, с 437-443, 449-454].According to the criterion of minimum sufficiency, the prototype was adopted a system for receiving radio signals at objects, including mobile ones, including radio receivers located on objects and sequentially functionally connected radio signal sources, identification devices for their respective radio signal sources, recorders for receiving radio signals, for example, according to their temporary positions leading edges, time difference meters between times of receiving radio signals from different sources of radio signals, subsystem s information processing and ground-based point transmitting subsystem with sources of radio signals, the phase centers of the transmitting antennas of each of the transmitting points of which are located at specified and known points on objects in a rectangular coordinate system with the origin at a given
Преимуществом заявляемой системы приема радиосигналов на объектах по сравнению с известными и прототипом является возможность повышения технико-экономической эффективности радиотехнических комплексов определения пространственных координат. Это достигается тем, что на объекте расположены и последовательно функционально связаны приемники радиосигналов от источников радиосигналов, устройства идентификации их соответствующим источникам радиосигналов, регистраторы моментов времени приема радиосигналов, измерители разности времен между временами приемов радиосигналов с разных источников радиосигналов, подсистемы обработки информации и наземную пунктовую передающую подсистему с источниками радиосигналов, передаваемых с шести пунктов наземной пунктовой передающей подсистемы. При этом фазовые центры антенн расположены определенным образом. Подсистемы обработки информации содержат, в том числе, вычислители, выполненные с возможностью определения пространственных координат посредством использования простых выражений, зависящих от измеренных разностей между указанными временами приемов радиосигналов. Более высокая точность достигается, в том числе, за счет возможности выбора из трех предлагаемых вариантов определения координат объекта в каждой точке пространства наилучшего по точности. Система позволяет получить близкую к круговой зону ее действия и существенно увеличивает объем этой зоны. Также система обеспечивает исключение неоднозначности определения координат, позволяет формировать конфигурацию ее зоны действия в зависимости от поставленной задачи.The advantage of the claimed system for receiving radio signals at objects in comparison with the known and prototype is the ability to improve the technical and economic efficiency of radio systems for determining spatial coordinates. This is achieved by the fact that radio signal receivers from radio signal sources, identification devices for their respective radio signal sources, time recorders for receiving radio signals, time difference meters between times of receiving radio signals from different radio signal sources, information processing subsystems and ground-based transmitting devices are located and sequentially connected functionally a subsystem with radio signal sources transmitted from six points of a ground-based transmitting sub-station Themes. In this case, the phase centers of the antennas are located in a certain way. The information processing subsystems include, but are not limited to, calculators configured to determine spatial coordinates by using simple expressions depending on the measured differences between the indicated times of receiving radio signals. Higher accuracy is achieved, including due to the possibility of choosing from the three proposed options for determining the coordinates of the object at each point in space the best in accuracy. The system allows you to get close to the circular zone of its action and significantly increases the volume of this zone. The system also ensures the elimination of ambiguity in determining coordinates, allows you to configure its coverage area, depending on the task.
Для достижения указанного технического результата в системе приема радиосигналов на объектах, в том числе подвижных, включающей расположенные на объектах и последовательно функционально связанные приемники радиосигналов от источников радиосигналов, устройства идентификации их соответствующим источникам радиосигналов, регистраторы моментов приема радиосигналов, например, по временным положениям их передних фронтов, измерители разности времен между временами приемов радиосигналов с разных источников радиосигналов, подсистемы обработки информации и наземную пунктовую передающую подсистему с источниками радиосигналов, фазовые центры передающих антенн каждого из передающих пунктов которой расположены в заданных и известных на объектах точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, X, Y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0Z, направленной от земли, в соответствии с настоящим изобретением наземная пунктовая передающая подсистема включает шесть пунктов передачи, упорядоченных заданным образом и разделенных на две группы, причем первая группа из трех пунктов передачи содержит преимущественно ненаправленные передающие антенны, фазовые центры которых расположены на одинаковой заданной высоте Z=h1 в вершинах равностороннего треугольника с координатами на плоскости (0, X, Y), равными Х1=0, Y1=2b; , Y2=-b; , Y3=-b, и вторая группа из трех пунктов передачи также содержит преимущественно ненаправленные передающие антенны, фазовые центры которых расположены на одинаковой заданной высоте Z=h2, в вершинах равностороннего треугольника с координатами на плоскости (0, X, Y), равными Х4=0, Y4=-2a, , Y5=а; , Y6=а, где a и b заданные положительные числа, кроме того, указанная подсистема включает средства обеспечения передачи упорядоченных серий из шести упорядоченных для передачи в серии радиосигналов, по одному радиосигналу с каждого пункта соответственно, при необходимости содержит устройства обеспечения заданных задержек по времени между указанными сериями радиосигналов, не обязательно одинаковыми от серии к серии, и преимущественно включает средства экранирования отраженных от земли радиосигналов, а упомянутые объекты содержат средства измерений преимущественно трех групп разностей Δti,j между временами приемов радиосигналов с i-тых пунктов и временами приемов радиосигналов с j-тых пунктов передающей подсистемы, причем эти средства измерений выполнены с возможностью измерения Δti,j в первой группе для i-тых пунктов с индексами 2, 3, 4, 5, 6 относительно первого пункта с индексом j=1, измерения Δti,j во второй группе для i-тых пунктов с индексами 1, 3, 4, 5, 6 относительно второго пункта с индексом j=2, измерения Δti,j в третьей группе для i-тых пунктов с индексами 1, 2, 4, 5, 6 относительно третьего пункта с индексом j=3, также подсистемы обработки информации на упомянутых объектах содержат, в том числе, вычислители, выполненные с возможностью по совокупности указанных разностей времен Δti,j через параметрыIn order to achieve the indicated technical result in a system for receiving radio signals at objects, including mobile ones, including radio receivers located on objects and sequentially functionally connected, from radio signal sources, identification devices to their respective radio signal sources, recorders of radio signal reception times, for example, by the temporal positions of their front fronts, time difference meters between times of receiving radio signals from different sources of radio signals, subsystems information channels and a ground-based transmitting subsystem with radio signal sources, the phase centers of the transmitting antennas of each of the transmitting points are located at specified and known points on objects in a rectangular coordinate system with the origin at a given
l1=d6,1, w1=d5,1, u1=d3,1, p1=d2,1, s1=d4,1;l 1 = d 6.1 , w 1 = d 5.1 , u 1 = d 3.1 , p 1 = d 2.1 , s 1 = d 4.1 ;
l2=d5,2, w2=d4,2, u2=d1,2, p2=d3,2, s2=d6,2;l 2 = d 5.2 , w 2 = d 4.2 , u 2 = d 1.2 , p 2 = d 3.2 , s 2 = d 6.2 ;
l3=d4,3, w3=d6,3, u3=d2,3, p3=d1,3, s3=d5,3;l 3 = d 4.3 , w 3 = d 6.3 , u 3 = d 2.3 , p 3 = d 1.3 , s 3 = d 5.3 ;
где di,j=cΔti,j, с - скорость распространения радиосигнала, для каждой упомянутой j-той группы определять параметрыwhere d i, j = cΔt i, j , s is the propagation speed of the radio signal, for each mentioned j-th group to determine the parameters
; , ; ,
по совокупностям параметров lj, wj, uj, pj и Мj, Nj определять параметрыfrom the sets of parameters l j , w j , u j , p j and M j , N j determine the parameters
Aj=(2ljMj - Nj)2/b2, Bj(2wjMj - Nj)2/b2,A j = (2l j M j - N j ) 2 / b 2 , B j (2w j M j - N j ) 2 / b 2 ,
Cj=(2ujMj - Nj)2/a2, Dj(2pjMj - Nj)2/a2 C j = (2u j M j - N j ) 2 / a 2 , D j (2p j M j - N j ) 2 / a 2
и по Мj и совокупности параметров Аj, Вj, Сj, Dj для каждой упомянутой j-той группы преимущественно определять параметр , по Кj идентифицировать группу и соответствующий ей индекс j=jm, для которой параметр Кj минимальный, для найденного таким образом значения индекса j=jm через параметры Мj и Nj определять дальность dtjm=-0.5Njm/Мjm от объекта до пункта передачи с индексом j=jm по dtjm и совокупностям параметров ljm, wjm, sj определять параметрыand for M j and the combination of parameters A j , B j , C j , D j for each of the j-th groups mentioned, it is preferable to determine the parameter , using К j identify the group and its corresponding index j = j m , for which the parameter K j is minimal, for the index j = j m found in this way, determine the range dt jm = -0.5N jm / М using the parameters M j and N j jm from the object to the transfer point with the index j = j m by dt jm and sets of parameters l jm , w jm , s j determine the parameters
, ,
и через них определять преимущественно пространственные координаты объекта (X0, Y0, Z0)and through them to determine mainly the spatial coordinates of the object (X 0 , Y 0 , Z 0 )
X0=xjmαjm+yjmβjm, Y0=-xjmβjm+yjmαjm,X 0 = x jm α jm + y jm β jm , Y 0 = -x jm β jm + y jm α jm ,
, ,
где α1=1, β1=0; α2=-1/2, ; α3=-1/2, .where α 1 = 1, β 1 = 0; α 2 = -1 / 2, ; α 3 = -1 / 2, .
Кроме того, для одночастотной наземной пунктовой передающей подсистемы в нее введены устройства обеспечения задержек между радиосигналами, передаваемыми с каждого пункта, и задержек между указанными сериями, превышающими максимальное из значений , , , c учетом длительности радиосигналов и разности времен прихода на объекты неотраженных и отраженных от земли радиосигналов, определения разностей Δti,j между временами приемов радиосигналов с i-тых пунктов и временами приемов радиосигналов с j-тых пунктов передающей подсистемы системы с учетом времен соответствующих задержек.In addition, for a single-frequency ground-based point-to-point transmitting subsystem, devices have been introduced into it to ensure delays between the radio signals transmitted from each point and delays between these series exceeding the maximum value , , , taking into account the duration of radio signals and the difference in the times of arrival at objects of non-reflected and reflected from the ground radio signals, the determination of the differences Δt i, j between the times of reception of radio signals from the i-th points and the times of reception of radio signals from the j-th points of the transmitting subsystem of the system, taking into account the times of the corresponding delays .
В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о системах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать заявляемую систему новой и имеющей изобретательский уровень. Предлагаемая система благодаря отличительным признакам обеспечивает повышение технико-экономической эффективности систем данного назначения.In the current level of technology, no sources of information have been identified that would contain information about systems of the same purpose with a specified set of distinctive features, which allows us to consider the claimed system new and having an inventive step. The proposed system due to the distinguishing features provides an increase in the technical and economic efficiency of systems for this purpose.
Ниже изобретение описано более детально со ссылками на фигуры. На фиг.1 показана заявляемая система, на фиг.2 - расположение пунктов в наземной передающей подсистеме, на фиг.3-6 - примеры расчета зон действия системы с заданными погрешностями определения координат объекта. Как и в прототипе, система приема 1 (фиг.1) включает расположенные на объекте 2 (пояснения даются на примере одного объекта) и последовательно функционально связанные приемник 3 радиосигналов от источников радиосигналов 8, устройство 4 идентификации их соответствующим источникам радиосигналов (передающим пунктам), регистратор 5 моментов приема радиосигналов, например, по временным положениям их передних фронтов, измеритель 6 разности времен между временами приемов радиосигналов с разных источников радиосигналов, подсистему обработки информации 7 и наземную пунктовую передающую подсистему 9 с источниками радиосигналов. Фазовые центры передающих антенн каждого из передающих пунктов подсистемы 9 расположены, как показано на фиг.2, в заданных и известных на объектах точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, X, Y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0Z, направленной от земли.Below the invention is described in more detail with reference to the figures. Figure 1 shows the inventive system, figure 2 - the location of points in the ground transmitting subsystem, figure 3-6 are examples of calculating the areas of the system with the given errors in determining the coordinates of the object. As in the prototype, the reception system 1 (figure 1) includes located on the object 2 (explanations are given on the example of one object) and sequentially functionally connected
Система содержит упомянутые составляющие прототипа 1…9 и их функциональные связи, но в отличие от него подсистема 9 включает шесть пунктов передачи, показанных на фиг.2 и обозначенных цифрами 1…6, упорядоченных заданным образом и разделенных на две группы. При этом первая группа из трех пунктов передачи (белые кружки 1, 2, 3) содержит преимущественно ненаправленные передающие антенны, фазовые центры которых расположены на одинаковой заданной высоте Z=h1 в вершинах равностороннего треугольника с координатами на плоскости (0, X, Y), равными X1=0, Y1=2b (пункт 1); , Y2=-b (пункт 2); , Y3=-b (пункт 3). Вторая группа из трех пунктов передачи (черные кружки 4, 5, 6) также содержит преимущественно ненаправленные передающие антенны, фазовые центры которых расположены на одинаковой заданной высоте Z=h2 в вершинах равностороннего треугольника с координатами на плоскости (0, X, Y), равными X4=0, Y4=-2а (пункт 4); , Y5=а (пункт 5); , Y6=а (пункт 6), где a и b заданные положительные числа. Кроме того, подсистема 9 включает средства 17 обеспечения передачи упорядоченных серий из шести упорядоченных для передачи в серии радиосигналов, по одному радиосигналу с каждого пункта соответственно, при необходимости содержит устройства 18 обеспечения заданных задержек по времени между указанными сериями радиосигналов, не обязательно одинаковыми от серии к серии, и преимущественно включает средства 19 экранирования отраженных от земли радиосигналов. Объект 1 содержит средства измерений 10, 11, 12 преимущественно трех групп разностей Δti,j между временами приемов радиосигналов с i-тых пунктов и временами приемов радиосигналов с j-тых пунктов передающей подсистемы 9, причем эти средства измерений выполнены с возможностью измерения Δti,j в первой группе (10) для i-тых пунктов с индексами 2, 3, 4, 5, 6 относительно первого пункта с индексом j=1, измерения Δti,j, во второй группе (11) для i-тых пунктов с индексами 1, 3, 4, 5, 6 относительно второго пункта с индексом j=2, измерения Δti,j в третьей группе (12) для i-тых пунктов с индексами 1, 2, 4, 5, 6 относительно третьего пункта с индексом j=3. Также подсистема обработки информации 7 на объекте 2 содержит, в том числе, идентификатор 13, вычислитель дальности 14, вычислитель вспомогательных параметров 15 и вычислитель пространственных координат объекта.The system contains the aforementioned components of the
Предложенная система 1 работает следующим образом. Радиосигналы наземной пунктовой передающей подсистемы 9 передают с антенн, фазовые центры которых находятся в заданных точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, х, у), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0z, направленной от земли. На приемнике 3 объекта 2 принимают радиосигналы от источников радиосигналов, идентифицируют их в устройстве 4 соответствующим пунктам, регистрируют моменты приема радиосигналов регистратором 5, например, по временным положениям их передних фронтов, и измеряют разности времен между временами приемов радиосигналов с разных пунктов передающей подсистемы измерителем 6 и в подсистеме 7 обрабатывают полученную информацию.The proposed
Технический результат, заключающийся в повышении технико-экономической эффективности радионавигационных систем определения пространственных координат и других характеристик объекта, достигается за счет того, что наземная пунктовая передающая подсистема 9 включает шесть пунктов передачи (фиг.2), упорядоченных заданным образом. При этом в первой группе из трех пунктов передачи 1, 2, 3 радиосигналы передают преимущественно ненаправленными передающими антеннами, фазовые центры которых расположены на одинаковой заданной высоте Z=h1 в вершинах равностороннего треугольника с координатами на плоскости (0, X, Y), равными X1=0, Y1=2b; , Y2=-b; , Y3=-b. Во второй группе из трех пунктов передачи 4, 5, 6 радиосигналы передают преимущественно ненаправленными передающими антеннами, фазовые центры которых расположены на одинаковой заданной высоте Z=h2 в вершинах равностороннего треугольника с координатами на плоскости (0, X, Y), равными Х4=0, Y4=-2a; , Y5=а; , Y6=а. При этом средство 17 обеспечивает передачу упорядоченных серий из шести упорядоченно передаваемых в серии радиосигналов, по одному радиосигналу с каждого пункта соответственно. Средство 19 преимущественно обеспечивает экранирование отраженных от земли радиосигналов. На объекте 2 измерителями 10, 11, 12 производят преимущественно три группы измерений разностей Δti,j между временами приемов радиосигналов с i-тых пунктов и временами приемов радиосигналов с i-тых пунктов передающей подсистемы. При этом в первой группе измерителем 10 производят упомянутые измерения Δti,j для i-тых пунктов с индексами 2, 3, 4, 5, 6 относительно первого пункта с индексом j=1. Во второй группе измерителем 11 производят упомянутые измерения Δti,j для i-тых пунктов с индексами 1, 3, 4, 5, 6 относительно второго пункта с индексом j=2. В третьей группе измерителем 12 производят упомянутые измерения Δti,j для i-тых пунктов с индексами 1, 2, 4, 5, 6 относительно третьего пункта с индексом j=3.The technical result, which consists in increasing the technical and economic efficiency of radio navigation systems for determining spatial coordinates and other characteristics of an object, is achieved due to the fact that the ground-based transmitting subsystem 9 includes six transmission points (FIG. 2), ordered in a predetermined manner. Moreover, in the first group of three
В подсистеме обработки информации 7 вычислители выполнены с возможностью по совокупности измеренных указанных разностей времен Δti,j через параметрыIn the information processing subsystem 7, the calculators are configured to collectively measure the indicated time differences Δt i, j through the parameters
l1=d6,1, w1=d5,1, u1=d3,1, p1=d2,1, s1=d4,1;l 1 = d 6.1 , w 1 = d 5.1 , u 1 = d 3.1 , p 1 = d 2.1 , s 1 = d 4.1 ;
l2=d5,2, w2=d4,2, u2=d1,2, p2=d3,2, s2=d6,2;l 2 = d 5.2 , w 2 = d 4.2 , u 2 = d 1.2 , p 2 = d 3.2 , s 2 = d 6.2 ;
l3=d4,3, w3=d6,3, u3=d2,3, p3=d1,3, s3=d5,3;l 3 = d 4.3 , w 3 = d 6.3 , u 3 = d 2.3 , p 3 = d 1.3 , s 3 = d 5.3 ;
где di,j=cΔti,j, с - скорость распространения радиосигнала, для каждой упомянутой j-той группы определения параметровwhere d i, j = cΔt i, j , s is the propagation speed of the radio signal, for each of the j-th group of definition of parameters
; , ; ,
и по совокупностям параметров lj, wj, uj, pj и Мj, Nj определения параметровand the sets of parameters l j , w j , u j , p j and M j , N j determine the parameters
Aj=(2ljMj - Nj)2/b2, Bj(2wjMj - Nj)2/b2,A j = (2l j M j - N j ) 2 / b 2 , B j (2w j M j - N j ) 2 / b 2 ,
Cj=(2ujMj - Nj)2/a2, Dj(2pjMj - Nj)2/a2.C j = (2u j M j - N j ) 2 / a 2 , D j (2p j M j - N j ) 2 / a 2 .
По М и совокупности параметров Аj, Вj, Сj, Dj для каждой упомянутой j-той группы преимущественно определяют параметр . По определенным Кj идентификатором 13 определяют группу и соответствующий ей индекс j=jm, для которой параметр Кj минимальный. В этом случае достигается более высокая точность за счет возможности выбора из трех предлагаемых вариантов определения пространственных координат объекта, производимых в каждой точке пространства, наилучшего по точности. Для найденного таким образом значения индекса j=jm и через параметры Mj и Nj в вычислителе 14 определяют дальность dtjm=-0.5Njm/Мjm от объекта до пункта передачи с индексом j=jm. Далее по dtjm и совокупностям параметров ljm, wjm, sj в вычислителе 15 определяют параметрыFor M and the combination of parameters A j , B j , C j , D j for each of the mentioned j-th group, the parameter is predominantly determined . The identifiers 13 determined by K j determine the group and the corresponding index j = j m , for which the parameter K j is minimal. In this case, higher accuracy is achieved due to the possibility of choosing from the three proposed options for determining the spatial coordinates of the object produced at each point in space, the best in accuracy. For the index value j = j m found in this way and using the parameters M j and N j in the calculator 14, the distance dt jm = -0.5N jm / M jm from the object to the transmission point with the index j = j m is determined. Further, by dt jm and sets of parameters l jm , w jm , s j in the calculator 15 determine the parameters
и через них в вычислителе 16 определяют преимущественно пространственные координаты объекта (Х0, Y0, Z0)and through them in the calculator 16 determine mainly the spatial coordinates of the object (X 0 , Y 0 , Z 0 )
X0=xjmαjm+yjmβjm, Y0=-xjmβjm+yjmαjm,X 0 = x jm α jm + y jm β jm , Y 0 = -x jm β jm + y jm α jm ,
где α1=1, β1=0; α2=-1/2, ; α3=-1/2, .where α 1 = 1, β 1 = 0; α 2 = -1 / 2, ; α 3 = -1 / 2, .
Также для одночастотной подсистемы 9 в нее введены устройства 18, обеспечивающие задержки между радиосигналами, передаваемыми с каждого пункта, и задержки между указанными сериями, превышающими максимальное из значений , , с учетом длительности радиосигналов и разности времен прихода на объекты неотраженных и отраженных от земли радиосигналов, определения разностей Δti,j между временами приемов радиосигналов с i-тых пунктов и временами приемов радиосигналов с j-тых пунктов передающей подсистемы системы с учетом времен соответствующих задержек. Можно уменьшить влияние на точность измерения координат случайных погрешностей измерений Δti,j, например, посредством многократного (N раз) повторения измерений, т.к. среднеквадратическая ошибка среднего значения в раз меньше среднеквадратической ошибки отдельного измерения. Систематические ошибки могут быть исключены путем калибровки.Also, for a single-frequency subsystem 9, devices 18 are introduced into it, which ensure delays between the radio signals transmitted from each point and delays between these series exceeding the maximum value , , taking into account the duration of radio signals and the difference in the times of arrival at objects of non-reflected and reflected from the ground radio signals, determining the differences Δt i, j between the times of receiving radio signals from the i-th points and the times of receiving radio signals from the j-th points of the transmitting subsystem of the system, taking into account the times of the corresponding delays. You can reduce the impact on the measurement accuracy of the coordinates of random measurement errors Δt i, j , for example, by repeatedly (N times) repeating the measurements, because standard error of the mean in times less than the standard error of a single measurement. Systematic errors can be eliminated by calibration.
Система позволяет варьировать конфигурацию зоны ее действия и формировать ее в зависимости от поставленной задачи. Можно получать зоны, в том числе близкие к круговым, с погрешностью в зоне, не превышающей погрешности измерения координат на границе зоны. Система обладает достаточным быстродействием определения координат и параметров объекта при сохранении заданной точности и может быть реализована с помощью современной элементной базы и микропроцессорной техники.The system allows you to vary the configuration of the zone of its action and form it depending on the task. It is possible to obtain zones, including those close to circular, with an error in the zone not exceeding the error of measurement of coordinates at the boundary of the zone. The system has sufficient speed to determine the coordinates and parameters of the object while maintaining the specified accuracy and can be implemented using modern element base and microprocessor technology.
Проиллюстрируем возможности заявляемой системы на примерах математического моделирования определения пространственных координат. Зададим для всех примеров одинаковые среднеквадратические ошибки σ отдельных измерений di,j, равные 0.6 метра, высоты фазовых центров первых трех антенн (1, 2, 3) h1=1 м, высоты фазовых центров трех других антенн (4, 5, 6) h2=3 м, a=10 км, b=10 км, z=10 км. На фигурах звездочками отмечено расположение первых трех пунктов, а треугольниками - вторых трех пунктов, цифрами 1…4 отмечены границы зон, внутри которых среднеквадратические ошибки определения значений дальностей dtj от объекта до пункта передачи с индексом j не превышают заданные (1-1 км, 2-0.5 км, 3-0.2 км, 4-0.05 км). На фиг.3 представлены результаты моделирования для j=1, на фиг.4 - для j=1, на фиг.5 - для j=3. Результаты моделирования для случая, когда в каждой точке пространства определяют индекс j=jm, для которого Кj минимальное, и определение координат производят для параметров, соответствующих этому jm, представлены на фиг.6. Такой подход позволяет получить близкую к круговой зону действия и существенно увеличить ее объем.We illustrate the capabilities of the claimed system by the examples of mathematical modeling for determining spatial coordinates. For all the examples, we set the same root-mean-square errors σ of the individual measurements d i, j equal to 0.6 meters, the height of the phase centers of the first three antennas (1, 2, 3) h 1 = 1 m, the heights of the phase centers of three other antennas (4, 5, 6 ) h 2 = 3 m, a = 10 km, b = 10 km, z = 10 km. In the figures, asterisks indicate the location of the first three points, and triangles - the second three points, the
Перечислим основные достоинства системы:We list the main advantages of the system:
- обеспечивает однозначное определение пространственных координат объекта с заданной точностью,- provides an unambiguous determination of the spatial coordinates of the object with a given accuracy,
- определение координат реализуется с помощью современной элементной базы и микропроцессорной техники,- determination of coordinates is implemented using modern elemental base and microprocessor technology,
- эффективнее использует ресурс связи,- uses the communication resource more efficiently,
- одновременно обслуживает несколько объектов,- simultaneously serves several objects,
- позволяет получить, в том числе, близкую к круговой зону действия системы определения пространственных координат с заданной точностью и существенно увеличивает ее объем.- allows you to get, including close to the circular zone of the system for determining spatial coordinates with a given accuracy and significantly increases its volume.
Результативность и эффективность использования заявляемой системы приема радиосигналов на объектах состоит в том, что она может быть применена на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения координат объектов, а также в других приложениях. Система позволяет определять их однозначно простыми по сравнению с известными методами.The effectiveness and efficiency of using the inventive system for receiving radio signals at objects is that it can be applied in practice for the development and improvement of radio systems for determining the coordinates of objects, as well as in other applications. The system allows you to define them unambiguously simple in comparison with known methods.
Таким образом, отличительные признаки заявляемой системы обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленной системы условию «новизны».Thus, the distinctive features of the claimed system provide the emergence of new properties that are not achieved in the prototype and analogues. The analysis made it possible to establish: analogues with a set of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the conformity of the claimed system to the “novelty” condition.
Результаты поиска известных решений, в том числе имеющих отношение к радиопеленгации, радионавигации, радиоуправлению и связи, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной системы, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions, including those related to direction finding, radio navigation, radio control and communications, in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed system from the prototype, showed that they do not follow explicitly from the prior art. Also, the popularity of the influence of the actions provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result was not revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Claims (2)
Aj=(2ljMj-Nj)2/b2, Bj=(2wjMj-Nj)2/b2,
Cj=(2ujMj-Nj)2/a2, Dj=(2pjMj-Nj)2/a2
и по Мj и совокупности параметров Aj, Bj, Cj, Dj для каждой упомянутой j-й группы преимущественно определять безразмерный параметр по Кj идентифицировать группу и соответствующий ей индекс j=jm, для которой параметр Кj минимальный, для найденного таким образом значения индекса j=jm, через параметры Мj и Nj определять дальность от объекта до пункта передачи с индексом j=jm, по и совокупностям параметров sj определять параметры
и через них определять преимущественно пространственные координаты объекта (X0, Y0, Z0)
где α1=1, β1=0; α2=-1/2, α3=-1/2, 1. A system for receiving radio signals at objects, including mobile ones, including located on objects and sequentially functionally connected receivers of radio signals from sources of radio signals, devices for identifying them with the corresponding sources of radio signals, recorders of moments of reception of radio signals, for example, by the temporary positions of their leading edges, difference meters times between the times of receiving radio signals from different sources of radio signals, the information processing subsystem and ground-based transmitting point a subsystem with radio signal sources, the phase centers of the transmitting antennas of each of the transmitting points of which are located at specified and known points on objects in a rectangular coordinate system with the origin at a given point 0, located mainly on the surface of the earth, with a plane (0, X, Y), tangent to the earth’s surface at point 0, and the 0Z axis directed away from the earth, characterized in that the ground-based point-to-point transmitting subsystem includes six transmission points, ordered in a given way and divided into two groups, pr than the first group of three items transmission comprises predominantly non-directional transmitting antenna phase centers which are located at the same predetermined height Z = h 1 at the vertices of an equilateral triangle with the coordinates on the plane (0, X, Y), equal to X 1 = 0, Y 1 = 2b; Y 2 = -b; Y 3 = -b, and the second group of three transmission points also contains mainly omnidirectional transmitting antennas whose phase centers are located at the same given height Z = h 2 at the vertices of an equilateral triangle with coordinates on the plane (0, X, Y) equal to X 4 = 0, Y 4 = -2a; Y 5 = a; Y 6 = a, where a and b are given positive numbers, in addition, this subsystem includes means for ensuring the transmission of ordered series of six ordered for transmission in a series of radio signals, one radio signal from each item, respectively, if necessary, contains devices for providing specified delays for time between the indicated series of radio signals, not necessarily the same from series to series, and mainly includes means for shielding radio signals reflected from the ground, and the said objects contain medium va measurements advantageously three groups Δt i differences, j between time of reception of radio signals i-x points and times of receiving radio signals from j-x points transmit subsystem, wherein the measurement means adapted to measure Δt i, j in the first group for the i-pips with indices 2, 3, 4, 5, 6 relative to the first item with index j = 1, measurements Δt i, j in the second group for i-points with indices 1, 3, 4, 5, 6 relative to the second item with index j = 2, measurements Δt i, j in the third group for i-points with indices 1, 2, 4, 5, 6 relative to the third point with index j = 3, the information processing subsystems at the mentioned objects also include calculators, made with the possibility of the combination of the indicated time differences Δt i, j and the parameters d i, j = сΔt i, j defined through them, where - the propagation speed of the radio signal, through parameters with a dimension of length l j , w j , u j , p j s j , where j takes values 1, 2, 3, determined through the specified d i, j in accordance with the expressions l 1 = d 6 , 1 , w 1 = d 5.1 , u 1 = d 3.1 , p 1 = d 2.1 , s 1 = d 4.1 ; l 2 = d 5.2 , w 2 = d 4.2 , u 2 = d 1.2 , p 2 = d 3.2 , s 2 = d 6.2 ; l 3 = d 4.3 , w 3 = d 6.3 , u 3 = d 2.3 , p 3 = d 1.3 , s 3 = d 5.3 , for each of the jth groups mentioned, determine dimensionless parameters M j and parameters with a dimension of length N j in accordance with the expressions from the sets of parameters l j , w j , u j , p j and M j , N j determine the dimensionless parameters A j , B j , C j and D j in accordance with the expressions
A j = (2l j M j -N j ) 2 / b 2 , B j = (2w j M j -N j ) 2 / b 2 ,
C j = (2u j M j -N j ) 2 / a 2 , D j = (2p j M j -N j ) 2 / a 2
and for M j and the combination of parameters A j , B j , C j , D j for each of the j-th groups mentioned, it is preferable to determine the dimensionless parameter by K j identify the group and its corresponding index j = j m , for which the parameter K j is minimal, for the index value j = j m found in this way, determine the range using the parameters M j and N j from the object to the transfer point with index j = j m , by and sets of parameters s j determine the parameters
and through them to determine mainly the spatial coordinates of the object (X 0 , Y 0 , Z 0 )
where α 1 = 1, β 1 = 0; α 2 = -1 / 2, α 3 = -1 / 2,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105996/07A RU2453996C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | System to receive radio signals at objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105996/07A RU2453996C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | System to receive radio signals at objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2453996C1 true RU2453996C1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011105996/07A RU2453996C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | System to receive radio signals at objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453996C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494540C1 (en) * | 2012-08-15 | 2013-09-27 | Владимир Петрович Панов | Radio system |
WO2014027923A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Method for transmitting and receiving radio signals |
WO2014027922A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Method for transmitting and receiving radio signals |
WO2014027921A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
RU2530233C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-10-10 | Владимир Петрович Панов | Radio-technical system |
WO2015012743A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-29 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
WO2015012741A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-29 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2018855C1 (en) * | 1991-04-22 | 1994-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт радиоаппаратуры | Aircraft radio navigation system |
RU2115137C1 (en) * | 1994-05-11 | 1998-07-10 | Николай Егорович Армизонов | Range-finding method of location and components of vector of velocity of objects by radio signals of spacecraft of satellite radio navigation systems |
RU2003118800A (en) * | 2003-06-23 | 2005-02-20 | Военно-космическа академи им. А.Ф. Можайского (RU) | DIFFERENCE-LONG-DIMENSIONAL METHOD OF MOVING THE SOURCE OF RADIO-RADIATION AND IMPLEMENTING ITS DEVICE |
RU2263328C1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-10-27 | Военный университет связи | Method and device for determining coordinates of radio emission source |
-
2011
- 2011-02-18 RU RU2011105996/07A patent/RU2453996C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2018855C1 (en) * | 1991-04-22 | 1994-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт радиоаппаратуры | Aircraft radio navigation system |
RU2115137C1 (en) * | 1994-05-11 | 1998-07-10 | Николай Егорович Армизонов | Range-finding method of location and components of vector of velocity of objects by radio signals of spacecraft of satellite radio navigation systems |
RU2003118800A (en) * | 2003-06-23 | 2005-02-20 | Военно-космическа академи им. А.Ф. Можайского (RU) | DIFFERENCE-LONG-DIMENSIONAL METHOD OF MOVING THE SOURCE OF RADIO-RADIATION AND IMPLEMENTING ITS DEVICE |
RU2263328C1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-10-27 | Военный университет связи | Method and device for determining coordinates of radio emission source |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494540C1 (en) * | 2012-08-15 | 2013-09-27 | Владимир Петрович Панов | Radio system |
WO2014027923A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Method for transmitting and receiving radio signals |
WO2014027920A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
WO2014027922A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Method for transmitting and receiving radio signals |
WO2014027921A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
RU2519294C1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-06-10 | Владимир Петрович Панов | Method of transmitting and receiving radio signals |
RU2519296C1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-06-10 | Владимир Петрович Панов | Method of transmitting and receiving radio signals |
RU2530233C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-10-10 | Владимир Петрович Панов | Radio-technical system |
WO2015012743A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-29 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
WO2015012739A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-29 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
WO2015012741A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-29 | Panov Vladimir Petrovich | Radio system |
RU2542579C1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-20 | Владимир Петрович Панов | Radio system |
RU2543470C1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-27 | Владимир Петрович Панов | Radio system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2453996C1 (en) | System to receive radio signals at objects | |
RU2453997C1 (en) | System to receive radio signals from sources of radio radiations | |
RU2624461C1 (en) | Method of determining coordinates of object | |
CN102460202A (en) | Positioning system and method based on radio communication apparatus comprising multiple antenna | |
CN102967848B (en) | Positioning method based on distance relationship library and received signal intensity | |
RU2453995C1 (en) | Method to receive radio signals from sources of radio radiations | |
RU2453999C1 (en) | Method of receiving radio signals on objects | |
CN106802406A (en) | A kind of radiation source correlating method for passive radar | |
RU2439799C1 (en) | Method to transmit and receive radio signals of ground radio beacons | |
Duru et al. | Ultra-wideband positioning system using twr and lateration methods | |
RU2435304C1 (en) | Receiving and transmitting method of radio signals of ground radio beacons | |
RU2432682C1 (en) | Method of transmitting radio signals using radio-frequency sources | |
RU2714303C1 (en) | Difference-range-finding method for determining the location of a radio-frequency source in multipath propagation of radio waves | |
RU2523650C2 (en) | Method for single-step location of short-wave radiation source | |
RU2432680C1 (en) | Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons | |
RU2647495C1 (en) | Multiplicative difference-relative method for determination of coordinates of position of pulsed radio-frequency source | |
RU2468380C1 (en) | System for receiving radio signals from radio sources | |
RU2465728C1 (en) | System for receiving radio signals at facility | |
RU2432677C1 (en) | Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons | |
RU2432678C1 (en) | Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons | |
RU2436242C1 (en) | Method of transmitting radio signals using radio-frequency sources | |
RU2468513C1 (en) | Method of receiving radio signals at objects | |
Wang et al. | An efficient technique for locating multiple narrow-band ultrasound targets in chorus mode | |
RU2530241C1 (en) | Radio signal transmission and reception method | |
RU2759198C1 (en) | Method for determining the coordinates and parameters of movement of targets in a range measuring multi-positional radio location system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20121229 |