RU2559813C1 - Method of locating navigation object - Google Patents

Method of locating navigation object Download PDF

Info

Publication number
RU2559813C1
RU2559813C1 RU2014116786/07A RU2014116786A RU2559813C1 RU 2559813 C1 RU2559813 C1 RU 2559813C1 RU 2014116786/07 A RU2014116786/07 A RU 2014116786/07A RU 2014116786 A RU2014116786 A RU 2014116786A RU 2559813 C1 RU2559813 C1 RU 2559813C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation
signals
frequency
points
signal
Prior art date
Application number
RU2014116786/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Шеболков
Игорь Георгиевич Дорух
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ") filed Critical Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ")
Priority to RU2014116786/07A priority Critical patent/RU2559813C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559813C1 publication Critical patent/RU2559813C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method is based on emitting a high-frequency harmonic signal by a navigation object; receiving said signal at multiple reference radio navigation points with known coordinates, wherein the navigation object additionally emits a second high-frequency harmonic signal differing in frequency from the first signal by a given; at each reference radio navigation points, receiving said signal along with the first signal; generating differential frequency signals from the received signals; transmitting the generated signals to a central receiving station, where the phase difference of the differential frequency signals received from different reference points is measured, and results of said measurements, based on the mutual arrangement of the central receiving station and reference radio navigation points, are converted to coordinates of the navigation object.
EFFECT: high accuracy of locating a navigation object while providing noise-immunity.
2 dwg

Description

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации.The invention relates to radio navigation and can be used in local navigation systems and networks to control the movement of mobile objects in local navigation areas.

Известен защищенный патентом РФ №2204145, кл. G01S 3/46, 2003, способ определения координат источника излучения, основанный на приеме его сигнала тремя антеннами, образующими ортогональные базы.Known protected by RF patent No. 2204145, class. G01S 3/46, 2003, a method for determining the coordinates of a radiation source based on the reception of its signal by three antennas forming orthogonal bases.

Такое действие, как определение направления на источник излучения, является существенным признаком и заявляемого способа.Such an action as determining the direction to the radiation source is an essential sign of the proposed method.

Известен также защищенный патентом РФ №2013785, кл. G01S 13/00, 1994, способ определения местоположения подвижных объектов, заключающийся в излучении кодированных сигналов передатчиками объектов, приеме сигналов в N пространственно разнесенных пунктах с последующей ретрансляцией их на центральный приемный пункт и измерении задержек между принятыми сигналами.Also known is protected by a patent of the Russian Federation No. 20133785, class. G01S 13/00, 1994, a method for determining the location of moving objects, which consists in emitting encoded signals by transmitters of objects, receiving signals at N spatially separated points, followed by relaying them to a central receiving point and measuring delays between the received signals.

Ретрансляция сигналов на центральный приемный пункт является существенным признаком и заявляемого способа.The relay of signals to the central receiving point is an essential sign of the proposed method.

Причиной, препятствующей достижению в этих аналогах, защищенных патентами РФ, технического результата, обеспечиваемого изобретением, является необходимость использования достаточно сложной системы единого времени.The reason that impedes the achievement in these analogues, protected by patents of the Russian Federation, of the technical result provided by the invention, is the need to use a rather complex system of uniform time.

Известен разностно-дальномерный способ определения местоположения мобильных объектов, заключающийся в поочередном излучении сетью опорных навигационных пунктов, расположенных в точках пространства с известными координатами, когерентных гармонических сигналов, их приеме на мобильном объекте, принятых от каждого опорного объекта, и вычислении по ним координат мобильного объекта [Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радиолокационные и радионавигационные системы. - М.: Радио и связь, 1994, с. 211-214].The known differential-ranging method for determining the location of mobile objects, which consists in alternately emitting a network of navigation reference points located at points in space with known coordinates, coherent harmonic signals, receiving them on a mobile object, received from each reference object, and calculating the coordinates of the mobile object from them [Bakulev P.A., Sosnovsky A.A. Radar and radio navigation systems. - M .: Radio and communications, 1994, p. 211-214].

Измерение фазовых сдвигов сигналов и вычисление по ним координат мобильного объекта является существенным признаком и заявляемого способа.The measurement of the phase shifts of the signals and the calculation of the coordinates of the mobile object from them is an essential sign of the proposed method.

Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является необходимость в использовании высокоточной шкалы единого времени на объекте навигации и сложность реализации при больших расстояниях между опорными радионавигационными точками и объектом навигации.The reason that impedes the achievement in this analogue of the technical result provided by the invention is the need to use a high-precision scale of a single time at the navigation object and the difficulty of implementation at large distances between the reference radio navigation points and the navigation object.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является обращенный разностно-дальномерный способ определения координат [Кинкулькин И.Е., Рубцов В.Д., Фабрик М.А. Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. радио, 1979, с. 10-11, с. 97-100].The closest in technical essence to the claimed (prototype) is the reversed difference-range-finding method for determining coordinates [Kinkulkin I.E., Rubtsov V.D., Fabrik M.A. Phase method for determining coordinates. - M .: Owls. radio, 1979, p. 10-11, p. 97-100].

Способ заключается в одновременном излучении объектом навигации и передатчиком, установленным в неподвижной точке с известными координатами, непрерывных гармонических высокочастотных сигналов и одновременном приеме указанных гармонических сигналов в нескольких опорных радионавигационных точках.The method consists in simultaneously emitting by the navigation object and the transmitter, installed in a fixed point with known coordinates, continuous harmonic high-frequency signals and simultaneously receiving these harmonic signals in several reference radio navigation points.

Такие действия, как излучение высокочастотных гармонических сигналов объектом навигации и прием излучаемых гармонических высокочастотных сигналов в опорных радионавигационных точках с известными координатами являются существенными признаками и заявляемого способа.Such actions as the emission of high-frequency harmonic signals by the navigation object and the reception of radiated harmonic high-frequency signals at reference radio navigation points with known coordinates are essential features of the proposed method.

Причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является то обстоятельство, что координаты неподвижного передатчика всегда определяются с некоторой погрешностью, что приводит в конечном итоге к снижению точности измерения координат объекта навигации.The reason that impedes the achievement in the prototype method of the technical result provided by the invention is the fact that the coordinates of the fixed transmitter are always determined with some error, which ultimately leads to a decrease in the accuracy of measuring the coordinates of the navigation object.

Еще одной причиной, препятствующей обеспечению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является необходимость непрерывного излучения сигнала неподвижным передатчиком. Это ухудшает условия электромагнитной совместимости оборудования. Возникает необходимость одновременного приема и передачи двух сигналов с близкими частотами, что ухудшает условия обеспечения информационной безопасности оборудования и облегчает возможность подавления его работы потенциальным злоумышленником. Указанные обстоятельства существенно снижают помехозащищенность устройств, реализующих данный способ.Another reason that impedes the provision in the prototype method of the technical result provided by the invention is the need for continuous signal emission by a fixed transmitter. This degrades the electromagnetic compatibility of the equipment. There is a need for the simultaneous reception and transmission of two signals with close frequencies, which worsens the conditions for ensuring information security of equipment and facilitates the possibility of suppressing its work by a potential attacker. These circumstances significantly reduce the noise immunity of devices that implement this method.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности определения местоположения объекта навигации и помехозащищенности устройств, реализующих предлагаемый способ.The technical problem to which the invention is directed is to increase the accuracy of determining the location of the navigation object and the noise immunity of devices that implement the proposed method.

Для достижения указанного технического результата в известном способе определения местоположения объекта навигации, заключающемся в излучении объектом навигации высокочастотного гармонического сигнала, приеме его в нескольких опорных радионавигационных точках с известными координатами, с объекта навигации дополнительно излучают второй высокочастотный гармонический сигнал, отличающийся по частоте от первого на заданную величину, в каждой из указанных опорных радионавигационных точек принимают этот сигнал, как и первый, формируют из принятых сигналов сигналы разностной частоты, передают сформированные сигналы в центральный приемный пункт, где измеряют разность фаз сигналов разностной частоты, полученных из разных опорных точек, а результаты этих измерений с учетом взаимного расположения центрального приемного пункта и опорных точек пересчитывают в координаты объекта навигации.To achieve the specified technical result in the known method of determining the location of the navigation object, which consists in emitting the navigation object of a high-frequency harmonic signal, receiving it at several reference radio navigation points with known coordinates, an additional second high-frequency harmonic signal is different from the navigation object, different in frequency from the first to a given the value at each of these reference radio navigation points receive this signal, like the first, form of the received signals, the difference frequency signals transmit the generated signals to the central receiving point, where the phase difference of the difference frequency signals obtained from different reference points is measured, and the results of these measurements, taking into account the relative position of the central receiving point and reference points, are converted to the coordinates of the navigation object.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведены:The invention is illustrated in the drawing, which shows:

- на фиг. 1 - взаимное положение объекта навигации и трех опорных радионавигационных точек;- in FIG. 1 - the relative position of the navigation object and the three reference radio navigation points;

- на фиг. 2 - структура формирователя сигнала разностной частоты.- in FIG. 2 - structure of a differential frequency signal driver.

Способ реализуется с помощью трех опорных радионавигационных точек с известными координатами и объекта навигации.The method is implemented using three reference radio navigation points with known coordinates and a navigation object.

Функционирование способа поясняется фиг. 1, на которой показаны мобильный объект навигации (МО), находящийся в точке с неизвестными координатами X и Y, и опорные радионавигационные точки ОРТ1, ОРТ2 и ОРТ3, расположенные в точках с известными координатами X1 и Y1, X2 и Y2 и X3 и Y3 соответственно. Там же показаны расстояния D1, D2, D3 между объектом навигации и опорными радионавигационными точками, а также направление N на север.The operation of the method is illustrated in FIG. 1, which shows a mobile navigation object (MO) located at a point with unknown coordinates X and Y, and reference radio navigation points ORT1, ORT2 and ORT3 located at points with known coordinates X 1 and Y 1 , X 2 and Y 2 and X 3 and Y 3 respectively. There are also shown the distances D 1 , D 2 , D 3 between the navigation object and the reference radio navigation points, as well as the direction N to the north.

С помощью передатчика объекта навигации излучают в направлении точек ОРТ1, ОРТ2 и ОРТ3 сумму двух гармонических высокочастотных сигналов с частотами f0 и f1:Using the transmitter of the navigation object, the sum of two harmonic high-frequency signals with frequencies f 0 and f 1 is radiated in the direction of the points ORT1, ORT2 and ORT3:

Figure 00000001
Figure 00000001

Эти сигналы имеют амплитуды A и начальные случайные фазы φ0 и φ1.These signals have amplitudes A and initial random phases φ 0 and φ 1 .

Эти сигналы принимаются в точках ОРТ1, ОРТ2 и ОРТ3 на расстояниях D1, D2 и D3 соответственно от объекта навигации:These signals are received at points ORT1, ORT2 and ORT3 at distances D 1 , D 2 and D 3, respectively, from the navigation object:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где C=3·108 м/с - скорость распространения радиоволн в атмосфере.where C = 3 · 10 8 m / s is the propagation velocity of radio waves in the atmosphere.

В каждой из опорных радионавигационных точек ОРТ1, ОРТ2 и ОРТ3 формируют сигналы разностной частоты.In each of the reference radio navigation points ORT1, ORT2 and ORT3, difference frequency signals are generated.

Структура формирователя сигналов разностной частоты приведена на фиг. 2. Он представляет собой последовательно включенные перемножитель и узкополосный низкочастотный полосовой фильтр.The structure of the differential frequency signal generator is shown in FIG. 2. It is a series-multiplier and a narrow-band low-pass bandpass filter.

В каждой из опорных радионавигационных точек сигнал

Figure 00000005
представляющий собой сумму двух высокочастотных гармонических сигналов с частотами f0 и f1, поступает на оба входа перемножителя.In each of the reference radio navigation points, the signal
Figure 00000005
representing the sum of two high-frequency harmonic signals with frequencies f 0 and f 1 , is fed to both inputs of the multiplier.

На выходе перемножителя формируется сумма постоянного напряжения и четырех гармонических сигналов с частотами 2f0, 2f1 и f0+f1 и разностной частотой fp=f0-f1 (частотой биений). Все эти гармонические сигналы, за исключением сигнала с частотой биений, подавляются фильтром.At the output of the multiplier, a sum of dc voltage and four harmonic signals with frequencies 2f 0 , 2f 1 and f 0 + f 1 and a difference frequency f p = f 0 -f 1 (beat frequency) is formed. All these harmonic signals, with the exception of the signal with a beat frequency, are suppressed by the filter.

Сигналы разностной частоты, формируемые в каждой из опорных радионавигационных точек имеют вид:The differential frequency signals generated in each of the reference radio navigation points are:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Нетрудно видеть, что сигналы, формируемые в каждой из опорных радионавигационных точек, различаются по фазам, которые определяются расстояниями D1, D2 и D3 соответственно. Эти сигналы передаются в центральный приемный пункт. В качестве такового может быть использована, например, одна из опорных радионавигационных точек. Примем для определенности, что территориально центральный приемный пункт находится в точке ОРТ2.It is easy to see that the signals generated in each of the reference radio navigation points differ in phase, which are determined by the distances D 1 , D 2 and D 3, respectively. These signals are transmitted to the central reception center. As such, for example, one of the reference radio navigation points can be used. For definiteness, we assume that the territorially central reception point is located at the point ORT2.

Таким образом, на центральном приемном пункте принимаются три следующих сигнала:Thus, the following three signals are received at the central reception point:

1) сигнал, поступивший из ОРТ11) the signal received from ORT1

Figure 00000009
Figure 00000009

Он отличается от сигнала

Figure 00000010
амплитудой и дополнительным фазовым сдвигом
Figure 00000011
который обусловлен прохождением расстояния R21, разделяющего ОРТ1 и центральный приемный пункт (в рассматриваемом случае точку ОРТ2).It is different from the signal
Figure 00000010
amplitude and additional phase shift
Figure 00000011
which is due to the passage of the distance R 21 separating ORT1 and the central receiving point (in this case, the point ORT2).

Этот сигнал можно представить в следующем виде:This signal can be represented as follows:

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
Where
Figure 00000013

2) сигнал, непосредственно принятый в точке ОРТ2 (центральном приемном пункте)2) the signal directly received at the point ORT2 (central receiving point)

Figure 00000014
Figure 00000014

В данном случае A222, а дополнительный фазовый сдвиг отсутствует, поскольку расстояние между точкой ОРТ2 и центральным приемным пунктом равно нулю.In this case, A 22 = A 2 , and there is no additional phase shift, since the distance between the point OPT2 and the central receiving point is zero.

Этот сигнал также можно представить в видеThis signal can also be represented as

Figure 00000015
Figure 00000015

где

Figure 00000016
Where
Figure 00000016

3) сигнал, поступивший из ОРТ33) the signal received from ORT3

Figure 00000017
Figure 00000017

Этот сигнал также можно записать в виде:This signal can also be written as:

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
Исправить в этой формуле индекс: было
Figure 00000019
а надо
Figure 00000020
!!!Where
Figure 00000019
Fix index in this formula: was
Figure 00000019
and it is necessary
Figure 00000020
!!!

Найдем разность фаз

Figure 00000021
сигналов
Figure 00000022
и
Figure 00000023
и разность фаз
Figure 00000024
сигналов
Figure 00000025
и
Figure 00000026
Find the phase difference
Figure 00000021
signals
Figure 00000022
and
Figure 00000023
and phase difference
Figure 00000024
signals
Figure 00000025
and
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Из этих выражений следует, что в этих разностях отсутствуют случайные фазовые сдвиги φ0 и φ1.From these expressions it follows that in these differences there are no random phase shifts φ 0 and φ 1 .

Исключив из последних выражений для Δψ21 и Δψ23 известные фазовые сдвиги

Figure 00000029
и
Figure 00000030
получим окончательные выражения для расчета неизвестных координат объекта навигации разности Δφ21 фаз сигналов разностной частоты, сформированных второй и первой опорными точками, а также для расчета разности Δφ23 фаз сигналов разностной частоты, сформированных второй и третьей опорными точками:Excluding the known phase shifts from the last expressions for Δψ 21 and Δψ 23
Figure 00000029
and
Figure 00000030
we obtain the final expressions for calculating the unknown coordinates of the navigation object of the difference Δφ of 21 phases of the difference frequency signals generated by the second and first reference points, as well as to calculate the difference Δφ of 23 phases of the difference frequency signals generated by the second and third reference points:

Figure 00000031
Figure 00000031

Figure 00000032
Figure 00000032

Таким образом, параметр Δφ21 представляет собой разность фаз сигналов разностной частоты между второй и первой опорными точками, а параметр Δφ23 - между второй и третьей опорными точками. Указанные разности фаз однозначно соответствуют разностям дальностей D2-D1 и D2-D3 соответственно.Thus, the parameter Δφ 21 is the phase difference of the difference frequency signals between the second and first reference points, and the parameter Δφ 23 is between the second and third reference points. The indicated phase differences uniquely correspond to the differences of the ranges D 2 -D 1 and D 2 -D 3 respectively.

Это позволяет сделать вывод, что по результатам измерений параметров Δφ21 и Δφ23 могут быть рассчитаны параметры D1, D2 и D3 - расстояния между объектом навигации и опорными радионавигационными точками, а следовательно и координаты объекта навигации.This allows us to conclude that, according to the results of measurements of the parameters Δφ 21 and Δφ 23 , the parameters D 1 , D 2 and D 3 can be calculated - the distances between the navigation object and reference radio navigation points, and therefore the coordinates of the navigation object.

Ниже приведен алгоритм пересчета результатов измерения разности фаз сигналов разностной частоты в координаты объекта навигации. Этот алгоритм применим для локальных навигационных систем, когда допустимо пренебречь сферичностью Земли, а скорость распространения радиоволн в зоне действия навигационной системы можно считать постоянной.Below is the algorithm for converting the results of measuring the phase difference of the signals of the differential frequency into the coordinates of the navigation object. This algorithm is applicable for local navigation systems when it is permissible to neglect the sphericity of the Earth, and the propagation velocity of radio waves in the coverage area of the navigation system can be considered constant.

Исходными данными для расчета являются:The initial data for the calculation are:

- разность Δφ21 фаз сигналов разностной частоты для первой и второй радионавигационных точек;- the difference Δφ of 21 phases of the signals of the differential frequency for the first and second radio navigation points;

- разность Δφ23 фаз сигналов разностной частоты для третьей и второй радионавигационных точек.- the difference Δφ of 23 phases of the signals of the differential frequency for the third and second radio navigation points.

Кроме того, в расчете используются следующие константы:In addition, the following constants are used in the calculation:

- значение первой высокой частоты f0;- the value of the first high frequency f 0 ;

- значение второй высокой частоты f1;- the value of the second high frequency f 1 ;

- скорость распространения радиоволн в атмосфере C;- the propagation velocity of radio waves in the atmosphere C;

- расстояние между первой и второй опорными радионавигационными точками R21;- the distance between the first and second reference radio navigation points R 21 ;

- расстояние между третьей и второй опорными радионавигационными точками R23.- the distance between the third and second reference radio navigation points R 23 .

Порядок расчета следующий.The calculation procedure is as follows.

1. Вычисляются разности расстояний от объекта навигации до опорных точек1. The differences of distances from the navigation object to the reference points are calculated

Figure 00000033
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000034

Здесь D1, D2, D3 - расстояния от объекта навигации (МО) до первой ОРТ1, второй ОРТ2 и третьей ОРТ3 опорных радионавигационных точек в соответствии с фиг. 1.Here D 1 , D 2 , D 3 are the distances from the navigation object (MO) to the first ORT1, second ORT2 and third ORT3 of the radio navigation aids in accordance with FIG. one.

2. Нормируются величины ΔD21 и ΔD23 по длинам базовых линий и вычисляется параметр γ:2. The values ΔD 21 and ΔD 23 are normalized by the lengths of the baselines and the parameter γ is calculated:

Figure 00000035
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000035
Figure 00000036
Figure 00000037

3. Определяются постоянные параметры:3. The constant parameters are determined:

Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000038
Figure 00000039

где α21 - угол между направлением на север и базовой линией R21;where α 21 is the angle between the north direction and the baseline R 21 ;

α23 - угол между направлением на север и базовой линией R23.α 23 - the angle between the north direction and the base line R 23 .

4. Составляется уравнение для расчета угла β23 между базовой линией R23 и направлением на объект навигации:4. An equation is compiled to calculate the angle β 23 between the base line R 23 and the direction of the navigation object:

Figure 00000040
Figure 00000040

Это уравнение решается относительно угла β23 каким-либо из численных итерационных методов, например методом деления отрезка пополам.This equation is solved for the angle β 23 by any of the iterative numerical methods, for example by halving the interval.

5. Вычисляются координаты объекта навигации в местной прямоугольной системе координат, начало которой находится в точке ОРТ2:5. The coordinates of the navigation object in the local rectangular coordinate system are calculated, the origin of which is at the point ORT2:

Figure 00000041
Figure 00000041

Figure 00000042
Figure 00000042

При необходимости координаты объекта навигации пересчитываются в исходную прямоугольную систему координат;If necessary, the coordinates of the navigation object are converted to the original rectangular coordinate system;

Figure 00000043
Figure 00000043

Figure 00000044
Figure 00000044

Таким образом, в предлагаемом способе исключена присущая способу-прототипу составляющая погрешности определения координат неподвижного передатчика второго гармонического высокочастотного сигнала. В предлагаемом способе этот передатчик не используется, а используется тот же передатчик, что и для первого гармонического сигнала. Следовательно, точность измерения координат в предлагаемом способе существенно выше, чем в прототипе.Thus, the proposed method eliminates the inherent method of the prototype component of the error in determining the coordinates of the stationary transmitter of the second harmonic high-frequency signal. In the proposed method, this transmitter is not used, but the same transmitter is used as for the first harmonic signal. Therefore, the accuracy of the measurement of coordinates in the proposed method is significantly higher than in the prototype.

Кроме того, в предлагаемом способе отсутствует необходимость в непрерывном излучении второго гармонического сигнала, поскольку он может излучаться лишь в промежутки времени, достаточные для измерения разности фаз сигналов разностной частоты. Это время не превышает долей миллисекунды. Малое время излучения сигнала затрудняет его обнаружение, а следовательно, и подавление потенциальным противником. Это значительно повышает помехоустойчивость аппаратуры, реализующей способ, по сравнению с прототипом.In addition, in the proposed method there is no need for continuous radiation of the second harmonic signal, since it can be emitted only at time intervals sufficient to measure the phase difference of the signals of the difference frequency. This time does not exceed fractions of a millisecond. The short radiation time of the signal makes it difficult to detect, and therefore suppression by a potential adversary. This significantly increases the noise immunity of the equipment that implements the method, compared with the prototype.

Техническая реализация способа не вызывает затруднений. В качестве примера реализации рассмотрим реализацию предлагаемого способа для построения локальной навигационной системы для управления движением транспорта в местах повышенной опасности, где требуется высокоточное определение местоположения высокоскоростных движущихся объектов: на критических участках трасс их движения (например, при приближении к местам переключения стрелок на железнодорожных путях, вблизи крутых закрытых поворотов автомобильных трасс). Для реализации системы может быть выбран диапазон частот 1200-1400 МГц. Зона действия локальной навигационной может составлять несколько сотен метров.The technical implementation of the method does not cause difficulties. As an example of implementation, we consider the implementation of the proposed method for constructing a local navigation system for controlling traffic in high-risk areas where high-precision location of high-speed moving objects is required: on critical sections of their movement paths (for example, when approaching switch points on railway tracks, near steep closed turns of highways). For the implementation of the system, a frequency range of 1200-1400 MHz can be selected. The coverage area of a local navigation can be several hundred meters.

Формирование двух гармонических сигналов (основного и дополнительного) на объекте навигации можно реализовать на основе двух синтезаторов частоты, синхронизируемых общим опорным генератором и сумматора. В качестве синтезаторов частоты можно применить, например, микросхемы типа ADF4360-5, позволяющие сформировать два высокостабильных гармонических сигнала с разносом частот от (0,1-100) МГц, в качестве опорного генератора - термостабилизарованный кварцевый генератор типа NT3225SA.The formation of two harmonic signals (primary and secondary) at the navigation object can be implemented on the basis of two frequency synthesizers synchronized by a common reference oscillator and adder. As frequency synthesizers, for example, ADF4360-5 type microcircuits can be used, which make it possible to form two highly stable harmonic signals with a frequency spacing of (0.1-100) MHz, as a reference oscillator - a NT3225SA thermally stabilized crystal oscillator.

Для приема гармонических сигналов в опорных навигационных точках можно использовать интегральные СВЧ-усилители - микросхемы типа SPF5122Z, для нормировки принятых сигналов по амплитуде логарифмический усилитель AD8309, в качестве узла формирования сигнала разностной частоты - смеситель на транзисторе BFP620, нагрузкой которого является фильтр нижних частот с частотой среза, равной разностной частоте. Передачу сигналов разностной частоты из опорных навигационных точек в центральный приемный пункт можно реализовать либо по проводным каналам (при небольших расстояниях между опорными навигационными точками и центральным приемным пунктом - порядка 100 м), либо по радиоканалам с разделением их по частоте (при более значительных расстояниях между опорными навигационными точками и центральным приемным пунктом).To receive harmonic signals at the navigation reference points, you can use integrated microwave amplifiers - microcircuits of the SPF5122Z type, to logarise the received signals by amplitude, the AD8309 logarithmic amplifier, and a mixer on a BFP620 transistor whose load is a low-pass filter with a frequency slice equal to the difference frequency. The transmission of difference frequency signals from the navigation reference points to the central receiving point can be realized either via wired channels (at small distances between the reference navigation points and the central receiving point - about 100 m), or via radio channels with frequency separation (for more significant distances between reference navigation points and a central receiving point).

Выделение разности фаз сигналов разностной частоты в центральном приемном пункте реализуется на основе фазового детектора (например, на микросхеме SYPD-1 или подобной).The separation of the phase difference of the signals of the difference frequency in the Central receiving point is based on a phase detector (for example, on a SYPD-1 chip or the like).

Аналоговые сигналы с выхода фазового детектора подаются через аналого-цифровые преобразователи на входные порты микропроцессора типа STM, в котором реализуется решение навигационной задачи по приведенному выше алгоритму.Analog signals from the output of the phase detector are fed through analog-to-digital converters to the input ports of the STM type microprocessor, which implements the solution of the navigation problem according to the above algorithm.

Способ может найти применение для построения локальной навигационной системы для управления движением транспорта в местах повышенной опасности, где требуется высокоточное определение местоположения высокоскоростных движущихся объектов, на критических участках трасс их движения (например, при приближении к местам переключения стрелок на железнодорожных путях, вблизи крутых закрытых поворотов автомобильных трасс).The method may find application for constructing a local navigation system for controlling traffic in high-risk areas where high-precision location of high-speed moving objects is required, on critical sections of their movement paths (for example, when approaching switch points on railway tracks, near sharp closed turns highways).

Claims (1)

Способ определения местоположения объекта навигации, заключающийся в излучении объектом навигации высокочастотного гармонического сигнала, приеме его в нескольких опорных радионавигационных точках с известными координатами, отличающийся тем, что с объекта навигации дополнительно излучают второй высокочастотный гармонический сигнал, отличающийся по частоте от первого на заданную величину, в каждой из опорных радионавигационных точек принимают этот сигнал, наряду с первым, формируют из принятых сигналов сигналы разностной частоты, передают сформированные сигналы в центральный приемный пункт, где измеряют разность фаз сигналов разностной частоты, полученных из разных опорных точек, при этом второй высокочастотный сигнал излучают одновременно с первым и лишь в течение интервалов времени, достаточных для измерения разности фаз сигналов разностной частоты, а результаты измерений сигналов разностной частоты с учетом взаимного расположения центрального приемного пункта и опорных радионавигационных точек пересчитывают в координаты объекта навигации. A method for determining the location of a navigation object, which consists in emitting a high-frequency harmonic signal by the navigation object, receiving it at several reference radio navigation points with known coordinates, characterized in that the second high-frequency harmonic signal, different in frequency from the first by a predetermined value, is radiated from the navigation object each of the reference radio navigation points receive this signal, along with the first, form the difference frequency signals from the received signals, the generated signals are transmitted to the central receiving point, where the phase difference of the difference frequency signals obtained from different reference points is measured, while the second high-frequency signal is emitted simultaneously with the first and only for time intervals sufficient to measure the phase difference of the difference frequency signals, and the measurement results differential frequency signals, taking into account the relative position of the central receiving point and reference radio navigation points, are converted to the coordinates of the navigation object.
RU2014116786/07A 2014-04-24 2014-04-24 Method of locating navigation object RU2559813C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116786/07A RU2559813C1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Method of locating navigation object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116786/07A RU2559813C1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Method of locating navigation object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2559813C1 true RU2559813C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014116786/07A RU2559813C1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Method of locating navigation object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559813C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2602432C1 (en) * 2015-10-22 2016-11-20 Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ") Broadband phase-differential local radio navigation system
RU2602506C1 (en) * 2015-10-22 2016-11-20 Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ") Phase-difference radio navigation system with broadband signal
WO2017099619A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод" Positioning method for local navigation systems
RU2676862C1 (en) * 2018-01-15 2019-01-11 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of locating navigation object
RU2775155C1 (en) * 2021-08-24 2022-06-28 Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" Method for determining the location of the navigation object

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2258242C2 (en) * 2003-06-23 2005-08-10 Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Method and device for difference-range finding direction finding of radio emission source
WO2006129003A2 (en) * 2005-05-31 2006-12-07 France Telecom Method and device for locating a terminal in a wireless local area network
RU2365932C1 (en) * 2008-01-09 2009-08-27 Вячеслав Адамович Заренков Method of mobile object accurate positioning and monitoring
WO2012042315A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Nokia Corporation Positioning
JP5116818B2 (en) * 2010-08-20 2013-01-09 中国電力株式会社 POSITIONING SYSTEM AND POSITIONING METHOD

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2258242C2 (en) * 2003-06-23 2005-08-10 Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Method and device for difference-range finding direction finding of radio emission source
WO2006129003A2 (en) * 2005-05-31 2006-12-07 France Telecom Method and device for locating a terminal in a wireless local area network
RU2365932C1 (en) * 2008-01-09 2009-08-27 Вячеслав Адамович Заренков Method of mobile object accurate positioning and monitoring
JP5116818B2 (en) * 2010-08-20 2013-01-09 中国電力株式会社 POSITIONING SYSTEM AND POSITIONING METHOD
WO2012042315A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Nokia Corporation Positioning

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИНКУЛЬКИН И.Е. Фазовый метод определения координат. Москва, Советское радио, 1979, с.10-11,97-100. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2602432C1 (en) * 2015-10-22 2016-11-20 Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ") Broadband phase-differential local radio navigation system
RU2602506C1 (en) * 2015-10-22 2016-11-20 Открытое акционерное общество "Азовский оптико-механический завод" (ОАО "АОМЗ") Phase-difference radio navigation system with broadband signal
WO2017099619A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод" Positioning method for local navigation systems
RU2676862C1 (en) * 2018-01-15 2019-01-11 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of locating navigation object
RU2775155C1 (en) * 2021-08-24 2022-06-28 Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" Method for determining the location of the navigation object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6177467B1 (en) Radar operation with enhanced Doppler capability
US10962634B2 (en) Method in a radar system, radar system, and/or device of a radar system
RU2559813C1 (en) Method of locating navigation object
US10422214B2 (en) Systems and methods for fracture mapping via frequency-changing integrated chips
Lindner et al. Dual tone approach for unambiguous six-port based interferometric distance measurements
RU2604652C2 (en) Local phase difference-range-finding radio navigation system
US20030132880A1 (en) Precision position measurement system
US20220334217A1 (en) Radar method and radar system
Edstaller et al. A cooperative radar system with active reference target synchronization for kinematic target analysis
RU2602432C1 (en) Broadband phase-differential local radio navigation system
Scheiblhofer et al. A high-precision long range cooperative radar system for rail crane distance measurement
RU2604871C2 (en) Method of locating navigation object
RU160453U1 (en) 3D georadiograph
RU2588057C1 (en) Method of locating objects for local navigation systems
RU2575483C2 (en) Phase difference-ranging method for locating navigation object
Carman et al. Null/Optimum Point Optimization for Indoor Passive Radar Motion Sensing
RU2567114C1 (en) System for measuring coordinates of navigation object
Reustle et al. A 24 GHz SIMO radar tachymeter for precise transponder localization
RU2584545C1 (en) Method of locating navigation object
RU2597007C1 (en) Phase-difference method of locating navigation object
RU2617448C1 (en) Object coordinates determination method
RU2389040C1 (en) Query method of measuring radial velocity and system for realising said method
RU2697257C1 (en) Method of operating a radar system when measuring the speed of an unmanned aerial vehicle of a small class of multi-copter type and its range
RU2539334C1 (en) System for electronic jamming of radio communication system
KR101249823B1 (en) Radar apparatus for measuring reflection characteristics from land and the sea and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160425