WO2017091100A1 - Method of determining the position of a navigated object - Google Patents

Method of determining the position of a navigated object Download PDF

Info

Publication number
WO2017091100A1
WO2017091100A1 PCT/RU2015/000823 RU2015000823W WO2017091100A1 WO 2017091100 A1 WO2017091100 A1 WO 2017091100A1 RU 2015000823 W RU2015000823 W RU 2015000823W WO 2017091100 A1 WO2017091100 A1 WO 2017091100A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
signals
navigation
points
difference
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000823
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич ШЕБОЛКОВ
Игорь Георгиевич ДОРУХ
Original Assignee
Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод"
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 Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод" filed Critical Акционерное Общество "Азовский Оптико-Механический Завод"
Priority to PCT/RU2015/000823 priority Critical patent/WO2017091100A1/en
Publication of WO2017091100A1 publication Critical patent/WO2017091100A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders

Definitions

  • 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.
  • Such an action as determining the direction to the radiation source is an essential sign of the proposed method.
  • Relaying signals to a central processing point is an essential feature of the proposed method.
  • 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.
  • the method consists in the simultaneous emission of continuous harmonic high-frequency signals by a navigation object and a transmitter installed at a fixed point with known coordinates and the simultaneous reception of these harmonic signals at several reference radio navigation points and the formation of differential frequency signals from the received signals there.
  • the first reason that impedes the provision in the prototype method of the technical result provided by the invention is the need for continuous emission of the signal 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 makes it easier to suppress its operation. These circumstances reduce the noise immunity of devices that implement the method.
  • the second reason that impedes the achievement of the technical result provided by the invention in the prototype method is the fact that the coordinates of the stationary transmitter are always determined with some error, which ultimately leads to a decrease in the accuracy of measuring the coordinates of the navigation object.
  • the third reason that impedes the provision of the technical result provided by the invention in the prototype method is the small size of the space region within which it is possible to uniquely determine the coordinates of the navigation object with high accuracy.
  • the dimensions of this region of space in the prototype method are limited by the zone in which the distances between the navigation object and each of the reference radio navigation points should differ from each other by no more than half the wavelength of the frequency signal equal to the frequency difference of the microwave signals emitted by the navigation object and the transmitter fixed at a fixed point.
  • the technical problem to which the invention is directed is to increase the noise immunity of devices that implement the proposed method, increase the accuracy of determining the coordinates of the navigation object and expand the area of space within which it is possible to unambiguous determination of the coordinates of the navigation object without reducing the accuracy of this definition.
  • 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 emitted from the navigation object, the frequency of which differs from the frequency of the first high-frequency harmonic signal by a given value, in each of the reference radio navigation points pr they take this signal along with the first one, form the difference frequency signals from the received signals, transmit the generated signals to the central processing point, where each of them additionally generates the signals of the scale frequency, the value of which is n times less than the difference frequency, measure and record the phase differences of the difference signals the frequencies received from different reference points, as well as the phase differences of the signals of the scale frequency generated from them, at the end of the measurements, the results of the measurements of the phase differences are recalculated
  • FIG. 1 in FIG. 1 - the relative position of the navigation object and the three reference radio navigation points in a rectangular coordinate system 0XY;
  • figure 1 shows a mobile navigation object (MO) located at a point with unknown coordinates Xmo and Umo, reference radio navigation points ORT1, ORT2 and ORTZ located at points with known coordinates X ⁇ and Y, ⁇ and Ug and Xs and Uz, respectively, as well as the central processing point (CPO), the distances from which to the points ORT1, ORT2 and ORTZ are respectively R R2 and R3. It also shows the distances i, D 2 , A between the navigation object and the reference radio navigation points.
  • MO mobile navigation object
  • ORT1 reference radio navigation points
  • ORTZ located at points with known coordinates X ⁇ and Y, ⁇ and Ug and Xs and Uz, respectively
  • CPO central processing point
  • a signal S M0 (t) is emitted from the navigation object in the direction of the points OPT1, OPT2 and ORTZ, which is the sum of two harmonic high-frequency signals with amplitudes A, frequencies ⁇ and &> and random initial phases ⁇ and ⁇ 2 :
  • the time interval during which the considered signal is emitted is selected sufficient to perform phase measurements in the central processing unit (more on this below).
  • the emitted MO signal is received at points ORT1, ORT2 and ORTZ, remote from the navigation object at distances A, A and A, respectively.
  • Accepted at these points signals S ⁇ (t), S 2 (t) and S ⁇ t) are as follows:
  • the generated differential frequency signals are transmitted through wire channels to the DSP.
  • C ⁇ is the harmonic signal propagation velocity along the wire channel.
  • This signal can be represented as follows:
  • This signal can also be represented as: DR
  • phase differences ⁇ ⁇ and / 1 ⁇ 23 do not depend on the initial phases of the emitted MO signals ⁇ and ⁇ 2 .
  • ⁇ 2 are independent of the spatial position of the navigation object. They represent additional phase shifts of the signal with a frequency cp when they are transmitted from the corresponding reference points to the CPU. These phase shifts are determined by the relative position in the center of the space relative to the reference points ORT1, ORT2 and ORTZ, they can be calculated in advance and subtract from the phase differences ⁇ 2 and ⁇ , measured in the CPO,. This allows you to find the phase differences of the signals with a frequency r generated at the reference points ORT2 and ORT1 and ORT2 and ORTZ, which are necessary to find the differences of distances D 2 -D ⁇ nD 2 -D 2 used to calculate the coordinates of the navigation object.
  • Scale frequency signals are generated for each of the signals S m (f), S U2 (t) and S ui (i) received at the central processing point from the points OPT1, OPT2 and ORTZ.
  • phase measurements at a frequency ⁇ ⁇ are unique only in that region of space for which the distance differences that correspond to the signals S l (t), Sy 2 (t) and S u , (t do not exceed half the wavelength of the signal of the difference frequency, the actual phase differences ⁇ ⁇ for any two signals at a frequency of o p is determined by the formulas:
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ + 2 ⁇ , where ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ are the phase differences of the signals measured in the CPO at frequencies o p and ⁇ ⁇ - int (x) is the integer part of the argument x.
  • the coefficient k and the actual phase difference ⁇ are calculated for the signals of each of the ORT pairs from the phase differences ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ measured in the CPO.
  • the initial data for the calculation are:
  • the propagation speed of the radio signal through the wired channel C ⁇ is the distance R21 between the second ORT2 and the first ORT1 radio navigation aids;
  • the frequency cn is chosen sufficiently low (based on the size of the required coordinate determination area), and the frequency k> p is sufficiently high (based on the required accuracy of their determination).
  • figure 2 shows two shaded areas of space bounded by quadrangles ABEF and GNMK, respectively, in which it is possible to uniquely determine the coordinates of the navigation object at frequencies 0 diaryand c p, respectively.
  • ABEF corresponds to the frequency ( n is approximately five times smaller than the quadrilateral GNMK, corresponding to the frequency with p .
  • phase measurements are performed only at the beat frequency from the river .
  • it can be chosen quite low, but this will lead to a decrease in the accuracy of coordinate measurement, which is already reduced due to an error in determining the coordinates of a fixed transmitter.
  • phase measurements are carried out not only at a frequency with p , but also at a frequency with p , which is n times lower than p .
  • phase measurements at a frequency ⁇ ⁇ are used only to eliminate the ambiguity of phase measurements, and to solve the navigation problem, more accurate calculated values of the actual phase differences are used
  • the proposed method does not require continuous radiation of the second high-frequency signal, which eliminates the associated with this transmitter reduction in noise immunity of devices that implement the method.
  • a frequency range of 1200-1400 MHz can be selected.
  • the coverage area of the local navigation system5 may be several hundred meters.
  • 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.
  • ADF4360-5 type microcircuits can be used, in which it is possible to change the frequency by supplying the appropriate digital codes to the control inputs and which allow generating two highly stable harmonic signals with a frequency spacing from (0.1 - 100) MHz, as a reference oscillator, a thermally stabilized quartz oscillator type NT3225SA.
  • the transmission of differential frequency signals from the reference radio navigation points to the central processing point can be realized via wired channels, or via radio channels with frequency separation.
  • the amplitude of the signals received at the central processing center is normalized by amplitude limiting the received differential frequency signals using AD8309 logarithmic amplifiers.
  • the generation of signals of the scale frequency is realized by dividing the frequency of the difference frequency signals, for example, using frequency dividers on K561IE20 or 561IE20 microcircuits.
  • the measurement of the phase difference of the signals of the difference frequency in the Central receiving point can be implemented using a phase detector on the chip SYPD-1.
  • 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.
  • the method can be used to build tonal navigation systems for controlling traffic in high-risk areas where high-precision location of high-speed vehicles on critical sections of their tracks is required (for example, when approaching switch points on railway tracks, near sharp closed turns of automobile tracks).

Abstract

The invention relates to radio navigation and can be used in local navigation systems and networks for controlling the movement of mobile objects in local navigation zones. The present method is based on a high frequency harmonic signal being emitted from a navigated object and being received at several radio navigational reference points with known coordinates, wherein a second high frequency harmonic signal is additionally emitted from the navigated object, the frequency of which differs from the frequency of the first high frequency harmonic signal by a given magnitude, this signal is received at each of the radio navigational reference points together with the first signal, difference frequency signals are generated from the received signals, the signals generated are transmitted to a central processing point, where reference frequency signals are additionally generated from each of said difference frequency signals, the magnitude of the reference frequency being n times less than the difference frequency, the phase differences of the difference frequency signals arriving from different reference points are measured and recorded, as well as the phase differences of the reference frequency signals generated therefrom, upon measurement completion, the phase difference measurement results are converted into coordinates of the navigated object, taking into account the relative position of the central processing point and the radio navigational reference points.

Description

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА  METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION OF THE OBJECT
НАВИГАЦИИ  NAVIGATIONS
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 j\b 2204145, кл. G01 S 3/46, 2003 способ определения координат источника излучения, основанный на приёме его сигнала тремя антеннами, образующими ортогональные базы.  Known protected by RF patent j \ b 2204145, class. G01 S 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 N_? 2013785, кл. G01 S 13/00, 1994, способ определения местоположения подвижных объектов, заключающийся в излучении кодированных сигналов передатчиками объектов, приёме сигналов в N пространственно разнесённых пунктах с последующей ретрансляцией их на центральный пункт обработки и измерении задержек между принятыми сигналами.  Also known is RF patent N_? 2013785, class G01 S 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 processing point and measuring the delays between the received signals.
Ретрансляция сигналов на центральный пункт обработки является существенным признаком и заявляемого способа.  Relaying signals to a central processing point is an essential feature 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. Известен разностно-дальномерный способ определения местоположения мобильных объектов, заключающийся в поочерёдном излучении сетью опорных навигационных пунктов, расположенных в точках пространства с известными координатами, когерентных гармонических сигналов, их приёме 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. 21 1-214]. 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. There is a known differential-ranging method for determining the location of mobile objects, which consists in alternating radiation of a network of navigation reference points located at points in space with known coordinates, coherent harmonic signals, their reception 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. 21 1-214].
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. 10-1 1, 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 .: Sov.radio, 1979, p. 10-1 1, 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 приёме указанных гармонических сигналов в нескольких опорных радионавигационных точках и формировании там из принятых сигналов сигналов разностной частоты.  The method consists in the simultaneous emission of continuous harmonic high-frequency signals by a navigation object and a transmitter installed at a fixed point with known coordinates and the simultaneous reception of these harmonic signals at several reference radio navigation points and the formation of differential frequency signals from the received signals there.
Такие действия, как излучение высокочастотных гармонических сигналов объектом навигации и приём излучаемых гармонических высокочастотных сигналов в опорных радионавигационных точках с известными координатами, формирование там сигналов разностной частоты из принятых высокочастотных сигналов, являются существенными признаками и заявляемого способа. Причинами, препятствующими достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, являются следующие. Such actions as the emission of high-frequency harmonic signals by the navigation object and the reception of radiated high-frequency harmonic signals at reference radio navigation points with known coordinates, the formation of difference frequency signals from the received high-frequency signals there are significant features of the proposed method. The reasons that impede the achievement in the prototype method of the technical result provided by the invention are as follows.
Первой 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 приёма и передачи двух сигналов с близкими частотами, что ухудшает условия обеспечения информационной безопасности оборудования и облегчает возможность подавления его работы. Указанные обстоятельства снижают помехозащищённость устройств, реализующих способ.  The first reason that impedes the provision in the prototype method of the technical result provided by the invention is the need for continuous emission of the signal 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 makes it easier to suppress its operation. These circumstances reduce the noise immunity of devices that implement the method.
Второй причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является то обстоятельство, что координаты неподвижного передатчика всегда определяются с некоторой погрешностью, что в конечном итоге приводит к снижению точности измерения координат объекта навигации.  The second reason that impedes the achievement of the technical result provided by the invention in the prototype method is the fact that the coordinates of the stationary transmitter are always determined with some error, which ultimately leads to a decrease in the accuracy of measuring the coordinates of the navigation object.
Третьей причиной, препятствующей обеспечению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, являются небольшие размеры области пространства, в пределах которой возможно однозначное определение координат объекта навигации с высокой точностью. Размеры этой области пространства в способе-прототипе ограничены зоной, в которой расстояния между объектом навигации и каждой из опорных радионавигационных точек должны разниться между собой не более, чем на половину длины волны сигнала частоты, равной разности частот СВЧ-сигналов, излучаемых объектом навигации и передатчиком, установленным в неподвижной точке.  The third reason that impedes the provision of the technical result provided by the invention in the prototype method is the small size of the space region within which it is possible to uniquely determine the coordinates of the navigation object with high accuracy. The dimensions of this region of space in the prototype method are limited by the zone in which the distances between the navigation object and each of the reference radio navigation points should differ from each other by no more than half the wavelength of the frequency signal equal to the frequency difference of the microwave signals emitted by the navigation object and the transmitter fixed at a fixed point.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение помехозащищенности устройств, реализующих предлагаемый способ, повышение точности определения координат объекта навигации и расширение области пространства, в пределах которой возможно з однозначное определение координат объекта навигации без уменьшения точности этого определения. The technical problem to which the invention is directed is to increase the noise immunity of devices that implement the proposed method, increase the accuracy of determining the coordinates of the navigation object and expand the area of space within which it is possible to unambiguous determination of the coordinates of the navigation object without reducing the accuracy of this definition.
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, частота которого отличается от частоты первого высокочастотного гармонического сигнала 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 пункт обработки, где из каждого из них дополнительно формируют сигналы масштабной частоты, величина которой в п раз меньше разностной частоты, измеряют и фиксируют разности фаз сигналов разностной частоты, поступивших из разных опорных точек, а также разности фаз сформированных из них сигналов масштабной частоты, по окончании измерений результаты измерений разностей фаз пересчитывают в координаты объекта навигации с учётом взаимного расположения центрального пункта обработки и опорных радионавигационных точек.  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 emitted from the navigation object, the frequency of which differs from the frequency of the first high-frequency harmonic signal by a given value, in each of the reference radio navigation points pr they take this signal along with the first one, form the difference frequency signals from the received signals, transmit the generated signals to the central processing point, where each of them additionally generates the signals of the scale frequency, the value of which is n times less than the difference frequency, measure and record the phase differences of the difference signals the frequencies received from different reference points, as well as the phase differences of the signals of the scale frequency generated from them, at the end of the measurements, the results of the measurements of the phase differences are recalculated You are a navigation object, taking into account the relative position of the central processing point and reference radio navigation points.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведены:  The invention is illustrated in the drawing, which shows:
- на фиг. 1 - взаимное положение объекта навигации и трёх опорных радионавигационных точек в прямоугольной системе координат 0XY;  - in FIG. 1 - the relative position of the navigation object and the three reference radio navigation points in a rectangular coordinate system 0XY;
— на фиг. 2 - зона однозначного определения координат объекта навигации в привязке к этим точкам.  - in FIG. 2 - zone of unambiguous determination of the coordinates of the navigation object in relation to these points.
Функционирование способа поясняется фиг.1 , на которой показаны мобильный объект (МО) навигации, находящийся в точке с неизвестными координатами Хмо и Умо, опорные радионавигационные точки ОРТ1 , ОРТ2 и ОРТЗ, расположенные в точках с известными координатами Х\ и У , ΧΊ и Уг и Хз и Уз соответственно, а также центральный пункт обработки (ЦПО), расстояния от которого до точек ОРТ1 , ОРТ2 и ОРТЗ равны соответственно R R2 и R3. Там же показаны расстояния i, D2, А между объектом навигации и опорными радионавигационными точками. The operation of the method is illustrated in figure 1, which shows a mobile navigation object (MO) located at a point with unknown coordinates Xmo and Umo, reference radio navigation points ORT1, ORT2 and ORTZ located at points with known coordinates X \ and Y, ΧΊ and Ug and Xs and Uz, respectively, as well as the central processing point (CPO), the distances from which to the points ORT1, ORT2 and ORTZ are respectively R R2 and R3. It also shows the distances i, D 2 , A between the navigation object and the reference radio navigation points.
С объекта навигации в течение заданного интервала времени излучают в направлении точек ОРТ1 , ОРТ2 и ОРТЗ сигнал SM0(t) , представляющий собой сумму двух гармонических высокочастотных сигналов с амплитудами А, частотами ωι и &> и случайными начальными фазами φ и φ2 : For a given time interval, a signal S M0 (t) is emitted from the navigation object in the direction of the points OPT1, OPT2 and ORTZ, which is the sum of two harmonic high-frequency signals with amplitudes A, frequencies ωι and &> and random initial phases φ and φ 2 :
SMO{t) = 4[cos(fi>jt + ψ\ ) + cos(&>2t + φ2)]. S MO {t) = 4 [cos (fi> j t + ψ \ ) + cos (&> 2 t + φ 2 )].
Интервал времени, в течение которого излучается рассматриваемый сигнал, выбирается достаточным для выполнения фазовых измерений в ЦПО (подробнее об этом будет сказано ниже).  The time interval during which the considered signal is emitted is selected sufficient to perform phase measurements in the central processing unit (more on this below).
Излучаемый МО сигнал принимается в точках ОРТ1, ОРТ2 и ОРТЗ, удаленных от объекта навигации на расстояния A, А и А соответственно. Принимаемые в указанных точках сигналы S\(t), S2(^) и S^t) имеют следующий вид: The emitted MO signal is received at points ORT1, ORT2 and ORTZ, remote from the navigation object at distances A, A and A, respectively. Accepted at these points signals S \ (t), S 2 (t) and S ^ t) are as follows:
8] (ί) = Αι {^[ωι (ί + ^) + φι ] +€03[ω2(ί + ^-) + φ2] } - 8 ] (ί) = Α ι {^ [ω ι (ί + ^) + φ ι ] + € 03 [ω 2 (ί + ^ -) + φ 2 ]} -
А А A a
S2(t) = A2{cosfa {t + ^) + ^ + cos[ 2 (t + ^) + q>1 \} -, S 2 (t) = A 2 {cosfa {t + ^) + ^ + cos [ 2 (t + ^) + q> 1 \} -,
83(ί) = Α2 {οο5[ω] (ί + ^-) + φ] ] + οο3[ω2 (ί + ^) + φ2]} , где С=2,9979 - 108 м/с - скорость распространения радиоволн в атмосфере. 8 3 (ί) = Α 2 {οο5 [ω ] (ί + ^ -) + φ ] ] + οο3 [ω 2 (ί + ^) + φ 2 ]}, where С = 2,9979 - 10 8 m / C is the propagation velocity of radio waves in the atmosphere.
В каждой из опорных радионавигационных точек из принятого сигнала In each of the reference radio navigation points from the received signal
Sj(t) (/ = 1, 3) , представляющего собой сумму двух высокочастотных гармонических сигналов с частотами ω ι и а>2, формируют сигналы с разностной частотой ω =
Figure imgf000007_0001
(частотой биений):
S j (t) (/ = 1, 3), which is the sum of two high-frequency harmonic signals with frequencies ω ι and a> 2, form signals with a difference frequency ω =
Figure imgf000007_0001
(beat frequency):
SOPT\ (0 = А соя[й)р {ί + ^) + φχ - φ2} , S OPT \ (0 = A soybean [th) p {ί + ^) + φ χ - φ 2 },
АBUT
SOPT2 (0 = ™ί{ωρ (ί + ~) + φ] - φ2] , sOPT3 (0 = A3 C0SK? (t + - + φχ - φ2 ] . S OPT2 (0 = ™ ί {ω ρ (ί + ~ ) + φ ] - φ 2 ] , s OPT3 (0 = A 3 C0S K? (t + - + φ χ - φ 2 ].
Эти сигналы различаются амплитудами и временными задержками, которые определяются расстояниями D\, Di и Z) 3 соответственно. Сформированные сигналы разностной частоты по проводным каналам передают в ЦПО. These signals differ in amplitudes and time delays, which are determined by the distances D \ , Di and Z ) 3, respectively. The generated differential frequency signals are transmitted through wire channels to the DSP.
Таким образом, в ЦПО приходят три следующих сигнала:  Thus, the following three signals arrive in the CPU:
1) сигнал, поступивший из ОРТ1 :
Figure imgf000008_0001
1) the signal received from ORT1:
Figure imgf000008_0001
где С\ - скорость распространения гармонического сигнала по проводному каналу. where C \ is the harmonic signal propagation velocity along the wire channel.
Он отличается от сигнала <$οΡΤ ΐ( амплитудой и дополнительным фазовым ,  It differs from the signal <$ οΡΤ ΐ (amplitude and additional phase,
сдвигом ω Ρ , который обусловлен прохождением расстояния R\, разделяющего ОРТ1 и ЦПО. shift ω Ρ , which is due to the passage of the distance R \ separating ORT1 and CPO.
Этот сигнал можно представить в следующем виде:  This signal can be represented as follows:
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002
2) сигнал, поступивший из ОРТ2:  2) the signal received from ORT2:
£ (0 = ApC0S (* + - 7) + ωρ ]£ (0 = Ap C0S ( * + - 7) + ω ρ]
Figure imgf000008_0003
Figure imgf000008_0003
Он отличается от сигнала SOPT2{t) амплитудой и дополнительным фазовым R2 It differs from the signal S OPT2 {t) in amplitude and additional phase R 2
сдвигом ~ &>р , который обусловлен прохождением расстояния R2, разделяющего ОРТ2 и ЦПО the shift ~ &> p, which is due to the passage of the distance R 2 separating ORT2 and CPO
Этот сигнал также можно представить в виде: D R This signal can also be represented as: DR
где Ψι=[(φ -φ2) + ωρ^ + ωρ- \ where Ψι = [(φ -φ 2 ) + ω ρ ^ + ω ρ - \
3) сигнал, поступивший из ОРТЗ: 3) the signal received from ORTZ:
D R  D r
5цз (0 = 4цс™[&Р (t + - ) + φ, - φ2 + - ωρ ] 5cc (0 = 4c s ™ [& Р (t + -) + φ, - φ 2 + - ω ρ ]
Он отличается от сигнала <$ОРТЗ( амплитудой и дополнительным фазовым сдвигом -τω ρ, который обусловлен прохождением расстояния R3, разделяющего ОРТЗ и ЦПО. It differs from the signal <$ ORTZ (amplitude and additional phase shift -τ ω ρ , which is due to the passage of the distance R 3 separating the ORTZ and the CPO.
Его также можно представить в виде:  It can also be represented as:
Зцз(*) = Ацзсо$еор* + Чз >
Figure imgf000009_0001
SZZ (*) = A zz with $ eo p * + Chz>
Figure imgf000009_0001
В ЦПО измеряют разность фаз Λψ2] - ψ2 ~Ψ\ сигналов SU2(t) nSm(t) и разность фаз
Figure imgf000009_0002
:
The phase difference Λψ 2] - ψ2 ~ Ψ \ of the signals S U2 (t) nS m (t) and the phase difference
Figure imgf000009_0002
:
D2-D, R2-R, D 2 -D, R 2 -R,
С * С,
Figure imgf000009_0003
C * C
Figure imgf000009_0003
Как следует из этих выражений, разности фаз Λψιχ и /1^23 не зависят от начальных фаз излучаемых МО сигналов φ и φ2. As follows from these expressions, the phase differences Λψ ιχ and / 1 ^ 23 do not depend on the initial phases of the emitted MO signals φ and φ 2 .
Вторые слагаемые в выражениях для Δψ и
Figure imgf000009_0004
The second terms in the expressions for Δψ 1λ and
Figure imgf000009_0004
Δψ2 не зависят от пространственного положения объекта навигации. Они представляют собой дополнительные фазовые сдвиги сигнала с частотой сор при передаче их из соответствующих опорных точек в ЦПО. Эти фазовые сдвиги определяются взаимным расположением в пространстве ЦПО относительно опорных точек ОРТ1, ОРТ2 и ОРТЗ, их можно рассчитать заранее и вычесть из измеренных в ЦПО разностей фаз Δψ2 и Λψ ,. Это позволяет найти разности фаз сигналов с частотой ор формируемых в опорных точках ОРТ2 и ОРТ1 и ОРТ2 и ОРТЗ, которые необходимы для нахождения разностей расстояний D2-D{ nD2-D2, используемых для вычисления координат объекта навигации. Δψ 2 are independent of the spatial position of the navigation object. They represent additional phase shifts of the signal with a frequency cp when they are transmitted from the corresponding reference points to the CPU. These phase shifts are determined by the relative position in the center of the space relative to the reference points ORT1, ORT2 and ORTZ, they can be calculated in advance and subtract from the phase differences Δψ 2 and Λψ, measured in the CPO,. This allows you to find the phase differences of the signals with a frequency r generated at the reference points ORT2 and ORT1 and ORT2 and ORTZ, which are necessary to find the differences of distances D 2 -D { nD 2 -D 2 used to calculate the coordinates of the navigation object.
Однозначное измерение координат объекта навигации возможно только в той области пространства, обслуживаемой радионавигационной системой, для которой фазовые сдвиги Αψ2] и Δ<//,3 сигналов разностной частоты не выходит за пределы интервала
Figure imgf000010_0001
. Это условие выполняется, если в пределах указанной области пространства расстояния от любой ее точки до любой из опорных радионавигационных точек различаются между собой не более, чем на половину длины волны λρ сигнала разностной частоты ωρ. Область пространства, для которой выполняется это условие, ограничена четырехугольником ABEF, сторонами которого являются линии положения АВ, EF, BE и AF (фиг.2), уравнения которых имеют следующий вид:
An unambiguous measurement of the coordinates of the navigation object is possible only in the area of space served by the radio navigation system for which the phase shifts Αψ 2] and Δ <//, 3 of the difference frequency signals do not go beyond the interval
Figure imgf000010_0001
. This condition is satisfied if, within the specified space region, the distances from any of its points to any of the reference radio navigation points differ by no more than half the wavelength λ ρ of the difference frequency signal ω ρ . The region of space for which this condition is fulfilled is bounded by the quadrilateral ABEF, the sides of which are the position lines AB, EF, BE and AF (figure 2), the equations of which have the following form:
,j(X-X])2+(Y~Yx)2-^(X-X2)2+(Y-Y2)2 =Lx; , j (XX ] ) 2 + (Y ~ Y x ) 2 - ^ (XX 2 ) 2 + (YY 2 ) 2 = L x ;
^{Х -Х2)2 +(Y- Y2 γ - {χ -χ,Ϋ + {γ- Υ, f =L2, где параметр L\ равен -^- для линии AF и (_ ^ ) Для линии BE, а параметр Li равен для линии EF.^ {X-X 2 ) 2 + (Y- Y 2 γ - {χ -χ, Ϋ + {γ- Υ, f = L 2 , where the parameter L \ is equal to - ^ - for the AF line and ( _ ^) Д for the line BE, and the parameter Li is equal for the line EF.
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002
Для расширения области однозначного определения координат необходимо увеличивать величину Яр, и, следовательно, снижать величину разностной частоты ωρ. To expand the region of unambiguous determination of coordinates, it is necessary to increase the value of R p and, therefore, reduce the value of the difference frequency ω ρ .
Следует отметить, что само по себе снижение величины разностной частоты ω , например, путём сближения частот ωχ и ω2 высокочастотных гармонических сигналов при неизменной погрешности фазовых измерений автоматически приводит к снижению точности измерения разностей расстояний и как следствие этого - к снижению точности измерения координат. It should be noted that the reduction of the difference frequency ω by itself, for example, by converging the frequencies ω χ and ω 2 of high-frequency harmonic signals with a constant error of phase measurements automatically leads to a decrease in the accuracy of measuring distance differences and, as a consequence, to a decrease in the accuracy of measuring coordinates.
Для предотвращения снижения точности разностей расстояний фазовые измерения в предлагаемом способе осуществляют на двух частотах: непосредственно на разностной ωρ и дополнительно сформированной в ЦПО масштабной a>n = op / n , частота которой выбирается в п раз меньше ωρ . Сигналы масштабной частоты формируют для каждого из сигналов Sm (f) , SU2(t) и Sui(i) , поступивших в центральный пункт обработки из точек ОРТ1, ОРТ2 и ОРТЗ. To prevent a decrease in the accuracy of distance differences, phase measurements in the proposed method are carried out at two frequencies: directly at the difference ω ρ and additionally formed in the CPO scale a> n = o p / n, the frequency of which is selected to be n times less than ω ρ . Scale frequency signals are generated for each of the signals S m (f), S U2 (t) and S ui (i) received at the central processing point from the points OPT1, OPT2 and ORTZ.
Учитывая, что фазовые измерения на частоте ωρ однозначны только в той области пространства, для которой разности расстояний, которые соответствуют сигналам S l(t) , Sy2(t) и Su, (t не превосходят половину длины волны сигнала разностной частоты, фактические разности фаз Α ψ для любых двух сигналов на частоте ор определяют по формулам:
Figure imgf000011_0001
Considering that phase measurements at a frequency ω ρ are unique only in that region of space for which the distance differences that correspond to the signals S l (t), Sy 2 (t) and S u , (t do not exceed half the wavelength of the signal of the difference frequency, the actual phase differences Α ψ for any two signals at a frequency of o p is determined by the formulas:
Figure imgf000011_0001
Αψφ = Αψρ + 2πΚ , где Α ρ и Αψη - разности фаз сигналов, измеренные в ЦПО на частотах ор и ωη - int( х ) - целая часть аргумента х. Αψ φ = Αψ ρ + 2πΚ, where Α ρ and Αψ η are the phase differences of the signals measured in the CPO at frequencies o p and ω η - int (x) is the integer part of the argument x.
Коэффициент к и фактическую разность фаз Αψ вычисляют для сигналов каждой из пар ОРТ по измеренным в ЦПО разностям фаз Αψρ и Λψη . The coefficient k and the actual phase difference Αψ are calculated for the signals of each of the ORT pairs from the phase differences Αψ ρ and Λψ η measured in the CPO.
Ниже приведён алгоритм пересчёта результатов фазовых измерений 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 phase measurements 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 speed of radio waves in the coverage area of the navigation system can be considered constant.
Исходными данными для расчёта являются:  The initial data for the calculation are:
- разность фаз Δψη1 χ сигналов, измеренная в ЦПО на частоте ωη для радионавигационных точек ОРТ1 и ОРТ2; - the phase difference Δψ η1 χ of the signals measured in the CPO at a frequency ω η for the radio navigation points ORT1 and ORT2;
- разность фаз Δψη23 сигналов, измеренная в ЦПО на частоте ωη для радионавигационных точек ОРТ2 и ОРТЗ; - the phase difference Δψ η23 of the signals measured in the CPO at a frequency ω η for the radio navigation points ORT2 and ORTZ;
- разность фаз Δί//ρ21 сигналов, измеренная в ЦПО на частоте ωό для радионавигационных точек ОРТ1 и ОРТ2; - the phase difference Δί // ρ21 of the signals measured in the CPO at a frequency ω ό for the radio navigation points ORT1 and ORT2;
- разность фаз Δ^ρ23 сигналов, измеренная в ЦПО на частоте ωό для радионавигационных точек ОРТ2 и ОРТЗ . - the phase difference Δ ^ ρ23 of the signals measured in the DPC at the frequency ω ό for the radio navigation points ORT2 and ORTZ.
Кроме того, в расчёте используют следующие константы:  In addition, the following constants are used in the calculation:
- значение первой высокой частоты со , ;  - the value of the first high frequency co,;
- значение второй высокой частоты О) 2 ; - the value of the second high frequency O ) 2 ;
- скорость распространения радиоволн в атмосфере С;  - the propagation velocity of radio waves in the atmosphere C;
- скорость распространения радиосигнала по проводному каналу С\ - расстояние R21 между второй ОРТ2 и первой ОРТ1 опорными радионавигационными точками; - the propagation speed of the radio signal through the wired channel C \ is the distance R21 between the second ORT2 and the first ORT1 radio navigation aids;
- расстояние R23 между третьей ОРТЗ и второй ОРТ2 опорными радионавигационными точками; - the distance R 2 3 between the third ORTZ and the second ORT2 reference radio navigation points;
- расстояния R,, R2 и R3 между ЦПО и ОРТ1, ОРТ2 и ОРТЗ соответственно; - the distances R ,, R 2 and R 3 between the CPO and ORT1, ORT2 and ORTZ, respectively;
- коэффициент п превышения разностной частоты над масштабной. Порядок расчёта следующий.  - the coefficient n of the excess of the differential frequency over the scale. The calculation procedure is as follows.
1. Вычисляют разностную ω = . частоты.1. The difference ω = is calculated. frequency.
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
2. Вычисляют разности фазовых сдвигов сигналов разностной частоты ωρ при распространении их от опорных радионавигационных точек к ЦПО: ю
Figure imgf000013_0001
2. Calculate the phase difference of the signals of the difference frequency ω ρ when they propagate from the reference radio navigation points to the CPO:
Figure imgf000013_0001
3. Вычисляют величины
Figure imgf000013_0002
к = int η
3. Calculate the values
Figure imgf000013_0002
k = int η
 2π
4. Вычисляют фактические разности фаз :  4. The actual phase differences are calculated:
Αψ2] = Αψρ2 + 2лк2 -Δι//21 ,
Figure imgf000013_0003
Αψ 2] = Αψ ρ2 + 2 2lk -Δι // 21
Figure imgf000013_0003
5. Решают навигационную задачу - определяют координаты объекта навигации:  5. Solve the navigation problem - determine the coordinates of the navigation object:
а) вычисляют разности расстояний от объекта навигации до опорных точек
Figure imgf000013_0004
a) calculate the differences of the distances from the navigation object to the reference points
Figure imgf000013_0004
С  FROM
Α02,=ϋ2-Ό,=Αψ Α0 2 , = ϋ 2 -Ό, = Αψ
cor co r
Здесь DVD2,D3 - расстояния от объекта навигации (МО) до первойHere D V D 2 , D 3 - the distance from the navigation object (MO) to the first
ОРТ1, второй ОРТ2 и третьей ОРТЗ опорных радионавигационных точек в соответствии с фиг.1; б) АЦ, и АД нормируют по длинам базовых линий и вычисляют параметр /: ORT1, second ORT2 and third ORTZ reference radio navigation points in accordance with figure 1; b) AC and blood pressure normalized by the lengths of the baselines and calculate the parameter /:
R2\ 1- R 2 \ 1-
Μ2 = 2ΔΟ-Μ 2 = 2ΔΟ -
R 21 R 23 R23 1- Ad2 2 3 в) определяют постоянные параметры: R 21 R 23 R 23 1- Ad 2 2 3 c) determine the constant parameters:
CI— ^21 ' b = /Ad22-Ad2l, и где CC1 - угол между осью у и базовой линией R21 ; с - угол между осью у и базовой линией R23. CI— ^ 21 'b = / Ad 22 -Ad 2l , and where CC 1 is the angle between the y axis and the base line R21; with 2b - the angle between the y axis and the baseline R 2 3.
г) каким-либо из численных итерационных методов решают уравнение для вычисления угла ?2з между базовой линией R23 и направлением на объект навигации: d) do any of the numerical iterative methods solve the equation for calculating the angle? 2 h between the base line R23 and the direction to the navigation object:
cos (а - β23 )— γ cos β23 = b ; cos (a - β 23 ) - γ cos β 23 = b;
д) вычисляют расстояние D2 от точки ОРТ2 до объекта навигации d) calculate the distance D 2 from the point ORT2 to the navigation object
R2,(\ - Ad] ) R 2 , (\ - Ad])
2Ad23 + cos β13 2Ad 23 + cos β 13
е) вычисляют координаты объекта навигации в местной прямоугольной системе координат, начало которой находится в точке ОРТ2:  f) calculate the coordinates of the navigation object in the local rectangular coordinate system, the beginning of which is located at the point ORT2:
x - D2 cos( а23 + β23) , x - D 2 cos (a 23 + β 23 ),
у = D2 sin( a23 + β23) . y = D 2 sin (a 23 + β 23 ).
При необходимости координаты объекта навигации пересчитывают в исходную прямоугольную систему координат  If necessary, the coordinates of the navigation object are converted to the original rectangular coordinate system
^MO = 2 + X = ^2 + D2 COS ( АП + β^) > ^ MO = 2 + X = ^ 2 + D 2 COS (AP + β ^)>
ΥΜΟ = Υ2 + У = Υ2 + D2 sin( 23 + β23) . Υ ΜΟ = Υ 2 + Y = Υ 2 + D 2 sin ( 23 + β 23 ).
To обстоятельство, что в предлагаемом способе измерения разности фаз выполняют на двух частотах разностной ωρ и масштабной ωη , частота которой в п раз меньше ωΡι позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ позволяет значительно (примерно в п2 раз) расширить область пространства, в которой возможно однозначное определение координат объекта навигации, по сравнению с прототипом и одновременно не ухудшить точность их измерения. The fact that in the proposed method for measuring the phase difference is performed at two frequencies of the difference ω ρ and the scale ω η , the frequency of which is n times less than ω Ρι, it can be concluded that the proposed method allows to significantly (approximately n 2 times) expand the space in which it is possible to unambiguously determine the coordinates of the navigation object, in comparison with the prototype and at the same time not to impair the accuracy of their measurement.
В предлагаемом способе для такого расширения частота соп выбирается достаточно низкой (исходя из размеров требуемой области определения координат), а частота &>р достаточно высокой (исходя из требуемой точности их определения). Для примера на фиг.2 показаны две заштрихованные области пространства, ограниченные четырёхугольниками ABEF и GNMK соответственно, в которых возможно однозначное определение координат объекта навигации на частотах 0„ и сор соответственно. Четырёхугольник In the proposed method, for such an extension, the frequency cn is chosen sufficiently low (based on the size of the required coordinate determination area), and the frequency k> p is sufficiently high (based on the required accuracy of their determination). For example, figure 2 shows two shaded areas of space bounded by quadrangles ABEF and GNMK, respectively, in which it is possible to uniquely determine the coordinates of the navigation object at frequencies 0 „and c p, respectively. Quadrangle
ABEF соответствует частоте ( п примерно в пять раз меньшей, чем четырёхугольник GNMK, соответствующий частоте сор . ABEF corresponds to the frequency ( n is approximately five times smaller than the quadrilateral GNMK, corresponding to the frequency with p .
В способе-прототипе фазовые измерения выполняются только на частоте биений сор . Её в принципе можно выбрать достаточно низкой, но это приведёт к снижению точности измерения координат, которая и без того снижена из-за погрешности определения координат неподвижного передатчика. In the prototype method, phase measurements are performed only at the beat frequency from the river . In principle, it can be chosen quite low, but this will lead to a decrease in the accuracy of coordinate measurement, which is already reduced due to an error in determining the coordinates of a fixed transmitter.
В предлагаемом же способе, фазовые измерения осуществляются не только на частоте сор , но и на частоте соп , которая в п раз ниже сор . При этом фазовые измерения на частоте ωη используются лишь для исключения неоднозначности фазовых измерений, а для решения навигационной задачи используют более точные вычисленные значения фактических разностей фазIn the proposed method, phase measurements are carried out not only at a frequency with p , but also at a frequency with p , which is n times lower than p . In this case, phase measurements at a frequency ω η are used only to eliminate the ambiguity of phase measurements, and to solve the navigation problem, more accurate calculated values of the actual phase differences are used
Δ ψΦ = Δ ψ р + 2жк на частоте сор . По сравнению с прототипом точность определения координат в предлагаемом способе не снижается, а повышается за счёт исключения погрешности определения координат неподвижного передатчика. Δ ψ Φ = Δ ψ p + 2zhk at a frequency with p . Compared with the prototype, the accuracy of determining the coordinates in the proposed method does not decrease, but increases due to the exclusion of the error in determining the coordinates of a fixed transmitter.
Предлагаемый способ не требует непрерывного излучения второго высокочастотного сигнала, что исключает связанное с этим передатчиком снижение помехозащищённости устройств, реализующих способ.  The proposed method does not require continuous radiation of the second high-frequency signal, which eliminates the associated with this transmitter reduction in noise immunity of devices that implement the method.
Техническая реализация способа не вызывает затруднений.  The technical implementation of the method does not cause difficulties.
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- 1400МГц. Зона действия локальной навигационной системы5 может составлять несколько сотен метров. 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, в которых предусмотрена возможность изменения частоты путем подачи соответствующих цифровых кодов на входы управления и которые позволяют сформировать два высокостабильных гармонических сигнала с разносом частот от (0,1 - 100) МГц, в качестве опорного генератора термостабилизарованный кварцевый генератор типа NT3225SA. 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 railroad 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 the local navigation system5 may be several hundred meters. 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, in which it is possible to change the frequency by supplying the appropriate digital codes to the control inputs and which allow generating two highly stable harmonic signals with a frequency spacing from (0.1 - 100) MHz, as a reference oscillator, a thermally stabilized quartz oscillator type NT3225SA.
Для приема гармонических сигналов в опорных радионавигационных точках можно использовать интегральные СВЧ-усилители - микросхемы типа SPF5122Z. В качестве узла формирования сигнала разностной частоты можно использовать смеситель на транзисторе BFP620, в качестве нагрузки которого служит фильтр нижних частот с частотой среза 10 МГц.  To receive harmonic signals at reference radio navigation points, you can use integrated microwave amplifiers - microcircuit type SPF5122Z. As a node for generating the differential frequency signal, you can use a mixer on the BFP620 transistor, the load of which is a low-pass filter with a cut-off frequency of 10 MHz.
Передачу сигналов разностной частоты из опорных радионавигационных точек в центральный пункт обработки можно реализовать по проводным каналам, либо по радиоканалам с разделением их по частоте.  The transmission of differential frequency signals from the reference radio navigation points to the central processing point can be realized via wired channels, or via radio channels with frequency separation.
Нормирование принятых в центральном пункте обработки сигналов по амплитуде осуществляется путем амплитудного ограничения принятых сигналов разностной частоты с помощью логарифмических усилителей AD8309.  The amplitude of the signals received at the central processing center is normalized by amplitude limiting the received differential frequency signals using AD8309 logarithmic amplifiers.
Формирование сигналов масштабной частоты реализуются, путем деления по частоте сигналов разностной частоты, например, с помощью делителей частоты на микросхемах К561ИЕ20 или 561ИЕ20. Измерение разности фаз сигналов разностной частоты в центральном приемном пункте может быть реализовано с помощью фазового детектора на микросхеме SYPD-1. The generation of signals of the scale frequency is realized by dividing the frequency of the difference frequency signals, for example, using frequency dividers on K561IE20 or 561IE20 microcircuits. The measurement of the phase difference of the signals of the difference frequency in the Central receiving point can be implemented using a phase detector on the chip SYPD-1.
Аналоговые сигналы с выхода фазового детектора подаются через аналого- цифровые преобразователи на входные порты микопроцессора типа STM, в котором реализуется решение навигационной задачи по приведённому 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 ттокальных навигационных систем для управления движением транспорта в местах повышенной опасности, где требуется высокоточное определение местоположения высокоскоростных транспортных средств на критических участках трасс их движения (например, при приближении к местам переключения стрелок на железнодорожных путях, вблизи крутых закрытых поворотов автомобильных трасс).  The method can be used to build tonal navigation systems for controlling traffic in high-risk areas where high-precision location of high-speed vehicles on critical sections of their tracks is required (for example, when approaching switch points on railway tracks, near sharp closed turns of automobile tracks).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
Способ определения местоположения объекта навигации, заключающийся в излучении объектом навигации высокочастотного гармонического сигнала, приёме его в нескольких опорных радионавигационных точках с известными координатами, отличающийся тем, что с объекта навигации дополнительно излучают второй высокочастотный гармонический сигнал, частота которого отличается от частоты первого высокочастотного гармонического сигнала 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 пункт обработки, где из каждого из них дополнительно формируют сигналы масштабной частоты, величина которой в п раз меньше разностной частоты, измеряют и фиксируют разности фаз сигналов разностной частоты, поступивших из разных опорных точек, а также разности фаз сформированных из них сигналов масштабной частоты, по окончании измерений результаты измерений разностей фаз пересчитывают в координаты объекта навигации с учётом взаимного расположения центрального пункта обработки и опорных радионавигационных точек. 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, the frequency of which differs from the frequency of the first high-frequency harmonic signal, is radiated from the navigation object a given value, in each of the reference radio navigation points receive this signal along with the first, forming comfort from the received signals, signals of the difference frequency, transmit the generated signals to the central processing point, where each of them additionally generate signals of the scale frequency, the value of which is n times less than the difference frequency, measure and record the phase differences of the signals of the difference frequency, received from different reference points , as well as the phase differences of the signals of the scale frequency generated from them, at the end of the measurements, the results of the measurements of the phase differences are converted into the coordinates of the navigation object taking into account the mutual position of the central point of navigation processing and the reference points.
PCT/RU2015/000823 2015-11-26 2015-11-26 Method of determining the position of a navigated object WO2017091100A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000823 WO2017091100A1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 Method of determining the position of a navigated object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000823 WO2017091100A1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 Method of determining the position of a navigated object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017091100A1 true WO2017091100A1 (en) 2017-06-01

Family

ID=58763651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000823 WO2017091100A1 (en) 2015-11-26 2015-11-26 Method of determining the position of a navigated object

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017091100A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060513C1 (en) * 1992-10-06 1996-05-20 Олег Евгениевич Антонов Method for identifying object location
RU2360204C1 (en) * 2008-03-17 2009-06-27 Василий Васильевич Ефанов Active radio-locating head of rocket homing
RU2472101C1 (en) * 2011-07-21 2013-01-10 Виктор Леонидович Семенов Method to generate command for protection of object against target approaching it and device for its realisation
RU2507533C2 (en) * 2012-02-06 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of protecting radar station from anti-radar missile based on additional active radiation sources

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060513C1 (en) * 1992-10-06 1996-05-20 Олег Евгениевич Антонов Method for identifying object location
RU2360204C1 (en) * 2008-03-17 2009-06-27 Василий Васильевич Ефанов Active radio-locating head of rocket homing
RU2472101C1 (en) * 2011-07-21 2013-01-10 Виктор Леонидович Семенов Method to generate command for protection of object against target approaching it and device for its realisation
RU2507533C2 (en) * 2012-02-06 2014-02-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of protecting radar station from anti-radar missile based on additional active radiation sources

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2290188T3 (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE DISTANCE AND RELATIVE SPEED OF AN AWAY OBJECT.
US6111536A (en) System and method for distance measurement by inphase and quadrature signals in a radio system
US20200081088A1 (en) Distance measuring device and distance measuring method
US4719469A (en) Direction-determining system
RU2604652C2 (en) Local phase difference-range-finding radio navigation system
JP2018155725A5 (en) Ranging device
RU2559813C1 (en) Method of locating navigation object
FI73547C (en) Digital phase detector and phase detection method.
US20030132880A1 (en) Precision position measurement system
EP0679906A1 (en) Apparatus for measuring physical quantities related to relative movement between two objects
RU2584972C1 (en) Method of measuring distance from measuring station to relay
RU2602432C1 (en) Broadband phase-differential local radio navigation system
JP2011012984A (en) Device for measuring object position
RU2604871C2 (en) Method of locating navigation object
WO2017091100A1 (en) Method of determining the position of a navigated object
RU2584545C1 (en) Method of locating navigation object
RU2597007C1 (en) Phase-difference method of locating navigation object
JP6874686B2 (en) Target information detection system and target information detection method
JP2002168946A (en) Range-finding radar system
WO2017099619A1 (en) Positioning method for local navigation systems
RU2588057C1 (en) Method of locating objects for local navigation systems
RU2567114C1 (en) System for measuring coordinates of navigation object
RU2602506C1 (en) Phase-difference radio navigation system with broadband signal
RU2575483C2 (en) Phase difference-ranging method for locating navigation object
Reustle et al. A 24 GHz SIMO radar tachymeter for precise transponder localization

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15909377

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15909377

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1