BRPI0719983A2 - Localização passiva de modo fixo em modos toa/tdoa - Google Patents
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Description
LOCALIZAÇÃO PASSIVA DE CONJUNTO EM MODOS TOA/TDOA
DOMÍNIO DA INVENÇÃO
A presente. invenção refere-se à resolução dos problemas ligados ã localização passiva de alvos em modos TOA (Time Of Arrival) ou TDOA (Time Difference Of Arrival).
Para o TOA, a invenção permite localizar um alvo qualquer explorando os tempos de chegada, sobre um mesmo receptor, das ondas emitidas por um ou vários emissores e refletidas pelo alvo.
Para o TD0A, a invenção permite localizar um alvo
emissor por medida das diferenças de tempos de chegada da onda emitida sobre vários receptores sincronizados e dispersos no espaço.
A presente invenção refere-se mais particularmente (mas não exclusivamente) ao domínio dos radares passivos.
A presente invenção, pelo seu carácter genérico, permite se dirigir igualmente a todas as combinações de modo (Multi-TOA, Multi-TDOA, ou ainda Misto TOA/TDOA).
CONTEXTO DA INVENÇÃO - TÉCNICA ANTERIOR Os métodos de localização passiva, que estejam em modo
TOA ou TDOA, têm por princípio básico determinar o posicionamento de alvos utilizando as informações fornecidas simultaneamente por diferentes fontes de informações.
No modo TOA ou modo "Time Of Arrival" de acordo com a
denominação anglo-saxônica, interessa-se aos sinais emitidos por um ou vários emissores e a estes mesmos sinais refletidos por um alvo. A medida, para um emissor dado, do atraso entre o trajeto direto (emissor -+ receptor) e o trajeto refletido (emissor -► alvo -► receptor) permite definir uma curva (ou uma superfície se o problema é tratado em 3D) de localização que toma a forma de uma elipse ou de uma elipsóide.
Assim, explora-se vários emissores simultaneamente e 5 desde que esteja-se em condições de receber os trajetos direto e refletido, é possível determinar a posição do alvo procurado determinando os pontos/zonas de interseções das diferentes curvas/superfície de localização entre elas.
Em modo TDOA ou modo "Time Difference Of Arrival" de 10 acordo com a denominação anglo-saxônica, interessa-se à localização de alvos emissores por meio de vários receptores sincronizados (pelo menos dois), um receptor principal e um (ou vários) receptor(es) secundário(s). Como no modo TOA a posição do alvo emissor é então determinada 15 de maneira geométrica a partir das curvas de localização (hipérboles ou hiperbolóides) estabelecidas partir das medidas dos atrasos entre os diferentes sinais provindos do alvo e chegando aos diferentes momentos sobre cada um dos receptores.
Um dos problemas colocados pela localização passiva
provém da consideração da incerteza da medida emitida pelos receptores. De fato, para realizar uma localização precisa do alvo é necessário conhecer mais precisamente possível a zona de localização compatível com as incertezas afetando 25 as medidas. Em seguida as curvas de localização são realmente zonas de localização, cada zona estando situada entre duas curvas extremas cujo espaçamento é em função da precisão dos receptores. Desse modo, os pontos de interseções das diferentes curvas de localizações obtidas 3 0 idealmente utilizando várias fontes emissoras (modo TOA) ou vários receptores (modo TDOA) são substituídas na prática por zonas de interseção ao interior da qual situam-se estes pontos.
Em conseqüência, a pesquisa das zonas de localização 5 compatíveis com as medidas passa primeiramente pela caracterização matemática das referidas zonas depois pela sua pesquisa em um espaço de interesse (isto é, o espaço no qual procura-se a presença de um alvo).
Os métodos usuais utilizados para realizar esta pesquisa são geralmente métodos com redes que consistem passar uma malha finamente em todo o espaço no qual procura-se os alvos, isto é, um espaço suficientemente vasto para conter a zona de incerteza, e analisar sistematicamente cada malha para verificar se pertence à zona de localização. São igualmente métodos algébricos do tipo menor quadrado, ou ainda métodos probabilísticos cuja complexidade (e por conseguinte a complexidade de aplicação) cresce com o número de fonte de informação. Exceto os métodos com rede, todos esses métodos não permitem restituir finamente as zonas de incertezas ligadas aos erros de medida (dão somente elipses ou elipsóides de erro). Além disso, os métodos com redes necessitam de uma capacidade de cálculo importante para tratar cada malha de maneira suficientemente rápida e determinar suficientemente rapidamente a zona de localização.
APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO
Um objetivo da invenção é de se beneficiar das vantagens dos tratamentos por rede especificamente em termos de resolução, sem no entanto, sofrer os
3 0 inconvenientes. Para isso a invenção tem por objeto um processo de localização passivo de um alvo em modo TOA ou TDOA aplicando urri corte sucessivo eim pavimentos de um espaço inicial (no qual procura-se localizar um alvo). 0 conjunto 5 dos pavimentos é analisado de maneira repetitiva. A cada repetição cada pavimento de interesse é recortado em subpavimentos idênticos de tamanho inferior. Um pavimento de interesse é, de acordo com a invenção, um pavimento do qual pelo menos um ponto pertence à zona de localização 10 procurada. 0 processo repetitivo para quando o tamanho (resolução) dos subpavimentos obtidos com a repetição em curso corresponde à resolução desejada.
0 conjunto dos pavimentos resultantes deste processo fornece uma aproximação da forma da zona de localização procurada (se este último existe no espaço inicial).
Mais precisamente, tem por objeto um processo de localização passiva de um alvo em modo TOA ou TDOA aplicando um corte sucessivo em pavimentos de um espaço inicial (no qual procura-se localizar um alvo) e uma 20 pesquisa em cada pavimento da presença de pontos pertencendo à zona de localização procurada. Esta invenção além disso é caracterizada pelo fato que o corte e a pesquisa são realizados sob forma de etapas repetitivas sobre uma seleção de pavimentos candidatos, modificada 25 repetição após repetição, de modo que cada repetição efetua-se, entre os pavimentos da seleção obtidos com a emissão da repetição precedente, a pesquisa dos pavimentos contendo pelo menos um ponto pertencendo à zona de localização procurada. Os pavimentos não contendo nenhum
3 0 ponto são consequentemente excluídos da seleção, enquanto os pavimentos contendo pelo menos um ponto são recortados em subpavimentos e substituídos na seleção pelos subpavimentos assim formados. A seleção obtida a cada repetição define a zona de localização com uma resolução crescente a cada repetição.
De acordo com a invenção, as iterações são interrompidas quando os subpavimentos formando a seleção definindo a zona de localização com a resolução desejada.
O processo de acordo com a invenção comporta, além disso, uma etapa de inicialização na qual define-se um primeiro pavimento [X0] correspondendo a um espaço de pesquisa "a priori", este pavimento constituindo a seleção inicial.
De acordo com um modo de aplicação preferido, o processo de acordo com a invenção comporta principalmente:
- uma etapa de inicialização na qual define-se um primeiro pavimento [X0] correspondendo a um espaço de pesquisa a priori e que conduz à constituição de uma lista inicial L00 formada do pavimento [X0] ,
- uma etapa repetitiva que consiste em:
-> decompor cada pavimento [Xn] da lista corrente L01'1 em quatro subpavimentos de união [Xn1] , [Xn2] , [Xn3] e [Xn4] ,
-> procurar e selecionar entre os subpavimentos assim constituídos aqueles contendo pelo menos um ponto que faz parte da zona de localização,
-» atualizar a lista corrente para obter uma lista L01 na qual:
a) os pavimentos [Xn] para os quais nenhum subpavimento foi selecionado são suprimidos,
3 0 b) os outros pavimentos são substituídos pelos 10
15
20
25
subpavimentos [Xnj] selecionados,
a etapa repetitiva comporta adicionalmente uma operação de compara’ção do tamanho al'o(1) dos pavimentos constituindo a lista L01, o processo sendo interrompido quando o tamanho é superior ao objetivo de resolução
Aobj desejado.
De acordo com este modo de aplicação, um pavimento [Xnj ] é selecionado se pelo menos um de seus pontos verifica o critério definido do seguinte modo:
0eJ([xj])com J(M) = 0ej([xi])com JflxJj =
- Oe j([xi])com ϋ([χφ =
- Oe j([xi])avec j([xjD =
[a]2 [b]2
kf Ά ,
(c)2 [d]2
ktJyiLkt,
[a]2 [b]2 [b]2
[C]2 [d]2 [d]2
em modo "TOA 2D'
em modo "TDOA 2D",
em modo "TOA 3D",
em modo "TDOA 3D"
30
A invenção se apóia sobre a abordagem de conjunto utilizada para localizar o alvo. As medidas procedentes dos diferentes sensores são modeladas pelos intervalos (isto é, integram um erro limitado). Sabendo estas medidas, a invenção permite, por um processo repetitivo baseado em um critério de conjunto ad hoc (isto é, dependente do problema, TOA/TDOA mono/multi sensores) de encontrar e aproximar com a resolução desejada, todas as zonas do espaço susceptível, às vistas das medidas, conter um alvo. A localização é de conjunto no sentido onde a invenção fornece um conjunto solução ao problema da localização (isto é, um conjunto de posição de alvo contendo de maneira garantida a verdadeira posição do alvo). Contrariamente a um método com rede, não é necessário passar uma malha em todo o espaço, o processo repetitivo utilizado na invenção permite se concentrar diretamente nas regiões de interesse.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
As características e vantagens da invenção serão melhor apreciadas graças à descrição que segue, descrição que expõe a invenção através de um modo de realização específico tomado como exemplo não limitativo e que se
apoia sobre as figuras anexadas, figuras que representam:
- a figura 1, uma configuração geométrica monoemissora típica permitindo a aplicação do modo TOA,
- a figura 2, uma representação do jogo de curvas de localização idealmente obtida em modo TOA com três fontes
emissoras,
- a figura 3, uma configuração geométrica bireceptora típica permitindo a aplicação do modo TDOA,
- a figura 4, uma representação do jogo de curvas de localização idealmente obtido em modo TDOA com três
2 0 receptores secundários,
a figura 5, a representação de uma zona de localização realmente obtida em modo TOA com uma fonte emissora,
a figura 6, a representação de uma zona de
localização realmente obtida em modo TDOA com um receptor,
- a figura 7, um organograma de princípio do processo de acordo com a invenção,
- a figura 8, uma ilustração da aplicação do processo de acordo com a invenção ao modo TOA 2D com um sistema
3 0 monoemissor, - a figura 9, uma ilustração da aplicação do processo de acordo com a invenção ao modo TDOA 2D com um sistema monoreceptor secundário,
- a figura 10, uma ilustração da aplicação do processo de acordo com a invenção ao modo TOA 2D com um sistema
biemissor,
- a figura 11, uma ilustração da aplicação do processo de acordo com a invenção ao modo TDOA 2D com um sistema de bireceptores secundários.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Interessa-se inicialmente na figura 1 que apresenta de maneira esquemática o princípio de funcionamento ideal do modo de localização TOA. Por razões de clareza da exposição o modelo ilustrado aqui é um modelo bidimensional 15 correspondente à exploração dos sinais procedentes de um só emissor (modelo monoemissor 2D).
Como ilustra a figura, este modo de funcionamento "monoemissor" desafia uma fonte emissora 12 (emissor), um receptor 11, e um alvo 13 que procura-se localizar. Para 20 localizar o alvo, o receptor 11 mede o atraso temporal existente entre a onda recebida provindo direta do emissor 12 (onda direta), e a onda recebida provindo da reflexão da onda emitida pela fonte 12, sobre o alvo 13 que procura-se localizar (onda refletida).
Em tal configuração, chama-se L a distância entre a
fonte emissora 12 e o receptor 11 , Rt a distância entre a fonte 12 e o alvo 13 e Rr a distância entre o alvo e o receptor, a localização do alvo 13 consiste em efetuar a medida do atraso entre as ondas direta e refletida e
3 0 determinar a partir deste atraso, por qualquer método adequado conhecido, a distancia Rb percorrida pela onda refletida, definida por:
Rb = Rt + Rr
0 alvo 13 é então localizado como ilustra a curva 21 da figura 2 sobre uma elipse de ambigüidade tendo para focos 22 e 23 a posição da fonte emissora 12 e a do receptor 11 e cujo grande eixo (eixo semiprincipal) tem por comprimento Rb/2 .
Consequentemente, defini-se uma coordenada cartesiana xOy centrada sobre o meio do segmento de direita [Rx, Tx]
14 ligando a fonte 12 e o receptor 11 e no qual o vetor —> ->
0χ é colinear ao vetor RxTx, a equação desta elipse de localização 21 na coordenada xOy tem por expressão a relação seguinte:
χ2 w2
^r + ^ = 1 [1]
a2 b2 1 1
com:
a = Rb/2 e b = Va2-L2/4
Para afinar a localização do alvo 13, é naturalmente necessário dispor de várias fontes de emissão. De modo que para um mesmo alvo 13 pode associar a cada fonte uma elipse de localização, as interseções destas elipses definindo as posições possíveis da fonte a localizar. As curvas 21 e 24 da figura 2 ilustram os resultados obtidos com uma configuração de "biemissores 2D" a partir da qual obtém-se duas elipses de localização das quais os focos 22, 23 e 25 são respectivamente o receptor e a primeira fonte para a elipse 21, e o receptor e a segunda fonte para a elipse 24. O conjunto dos lugares possíveis de localização do alvo 13 é então constituído dos dois pontos de interseção 26 e 27 das duas curvas.
Consequentemente., para determinar a posição do alvo 13 claramente é necessário dispor de pelo menos uma fonte de emissão suplementar (configuração "multiemissores 2D") a 5 interseção das três elipses 21, 24, e 28 de localização definindo um ponto comum único, o ponto 26 por exemplo, sobre o qual está situado o alvo 13.
Analisa-se seguidamente a figura 3 que apresenta de maneira esquemática o princípio de funcionamento ideal do 10 modo de localização TDOA. Por razões de clareza da exposição o modelo ilustrado aqui é, como para a apresentação do modo TOA, um modelo bidimensional correspondente à exploração dos sinais procedentes de um alvo emissor 31 e recebidos por dois receptores 32 e 33 15 distantes um do outro, um receptor de referência dito receptor principal e um receptor, dito receptor secundário, sincronizado sobre o receptor de referência (modelo monoreceptor secundário 2D).
Como ilustra a figura 3, este modo de funcionamento 20 "monoreceptor secundário" desafia um alvo emissor 31 (emissor) que procura-se localizar, um receptor 32 de referência, e um receptor secundário 33. Para localizar o alvo, explora-se então o atraso temporal existente entre o momento de recepção pelo receptor de referência da onda 25 emitida pelo alvo 31 e o momento de recepção desta mesma onda pelo receptor secundário 33.
Em tal configuração, chama-se L a distância entre os dois receptores 32 e 33, Rr a distância entre o alvo emissor 31 e o receptor de referência 32 e Rri a distância entre o alvo emissor 31 e o receptor secundário 33, a localização do alvo 31 consiste em efetuar a medida do atraso entre as ondas recebidas pelos dois receptores e determinar a partir -deste atraso, por qualquer método apropriado conhecido, o desvio de distância percorrida Rdi definido por:
0 alvo 31 então é localizado como ilustra a curva 41 da figura 4 sobre uma hipérbole tendo por focos 42 e 43 a posição do receptor de referência e do receptor secundário e cuja distância interpicos tem por valor Rdi/2.
Consequentemente, defini-se uma coordenada cartesiana xOy centrada sobre o meio do segmento de direita [Rx, Rxi] 34 ligando o receptor de referência 32 e o receptor
—* ->
secundário 33 e cujo vetor é colinear ao vetor RxTx , a equação desta hipérbole de localização 41 na coordenada xOy tem por expressão:
Para afinar a localização do alvo 31, é naturalmente necessário dispor de vários receptores secundários. Assim para um mesmo alvo 31 pode associar com cada casal receptor de referência/receptor secundário, uma hipérbole de 25 localização. As interseções destas hipérboles definem então as posições possíveis do alvo. As curvas 41 e 44 da figura
4 ilustram os resultados obtidos com uma configuração "bireceptores secundários 2D" a partir do qual obtém-se duas hipérboles de localização das quais os focos 42, 43 e
3 0 4 5 são respectivamente o receptor Rx de referência e o
Rdx = Rri - Rr
[2]
com:
C = Rai/2
20
e Ó=-yjL2/4-C2 receptor secundário Rxi para a hipérbole 41 e o receptor de referência Rx e um segundo receptor secundário Rx2 para a «.hipérbole 44. 0 conjunto dos lugares possíveis de localização do alvo 31 é então constituído dos pontos de interseção 4 6 e 4 7 das duas curvas.
Consequentemente, para determinar a posição do alvo 31 claramente é necessário dispor de pelo menos um receptor secundário suplementar (configuração "multireceptores secundários 2D") a interseção das três hipérboles 41, 44, e 10 48 de localização definindo um ponto comum único, o ponto 46 no exemplo, sobre o qual está situado o alvo 31.
O princípio teórico de determinação exposto nos parágrafos precedentes através de uma localização em duas dimensões (localização "2D") pode naturalmente ser generalizado a uma localização no espaço (isto é, em localização 3D).
Em modo TOA a elipse de localização em modo "monoemissor" é substituído por um elipsóide no espaço, elipsóide que pode ser representado pela equação seguinte:
Do mesmo modo, em modo TDOA, a hipérbole de localização em modo "monoreceptor secundário" é substituído por uma hiperbolóide no espaço, hiperbolóide que pode ser representada por:
20
[3]
com:
a= Rb/ 2
e
b = ^a2 -L2/4
x2 _y^_z2 c2 d2 d2
[4]
com:
30
C = Rdi/2 e d = ^2/4-C2
Analisando-se atualmente as figuras 5 e 6 que ilustram através dos casos simples de localização em modo TOA 2D (figura 5) e em modo TDOA 2D (figura 6) o problema colocado pela precisão das medidas reais obtidas com os receptores.
Da mesma maneira que o dispositivo de medida, os receptores utilizados pelos sistemas de localização passiva fornecem medidas emitidas de certa imprecisão que pode-se supor limitado. Esta imprecisão conduz a representação das 10 medidas de distância efetuadas em modo TOA ou TDOA, não mais por valores exatos, mas pelos intervalos cujo tamanho corresponde ao erro máximo de medida. Estes intervalos [x] são definidos pela relação seguinte:
[x] = [x_,x+] = {xe 9t/x~ < x < x+} [5]
onde 91 representa o conjunto de números reais.
Se cyRb representa o erro máximo sobre a medida de Rb em modo TOA, uma medida Rb com erro limitado se definido pelo intervalo:
[Rb.Rb+] := [ Rb ORb , Rb +cjRb ] [6]
2 0 Consequentemente, a consideração de um erro limitado
sobre a medida Rb em modo "TOA 2D" conduzido à localização do alvo considerado não sobre uma curva, mas sobre uma superfície de localização delimitada por duas elipses confocais 51 e 52 de parâmetros respectivos Rb' e Rb+, tal 25 como ilustrada sobre a figura 5. Esta superfície 53 pode ser descrita pela forma paramétrica seguinte:
onde:
[a] = [Rb]/2 e
[b] = ^aF-L=A
são avaliados aplicando as regras do cálculo por intervalo.
De maneira análoga, efetua-se uma localização no espaço ("TOA 3D"), considera os erros limitados por medida de Rb conduzido ã localização do alvo considerado em um volume definido por duas elipsóides confocais, volume que pode ser descrito pela forma paramétrica seguinte:
Como para o modo TOA, considera um erro limitado sobre a medida de Rdi em modo "TDOA 2D" conduzido à localização do alvo considerado não sobre uma curva, mas sobre uma superfície de localização delimitada por duas hipérboles 15 confocais 61 e 62 de parâmetros respectivos Rdi" e Rdi+ definidos pelo intervalo [Rdi‘, Rdi+] : = [Rdi - oRdi, Rdi + aRdi] , tal como a ilustrada na figura 6. Esta superfície 63 pode ser descrita pela forma paramétrica seguinte:
considera os erros limitados sobre a medida Rdi conduz à localização do alvo considerado em um volume definido por duas hiperbolóides confocais, volume que pode ser descrito, de maneira análoga, pela forma paramétrica seguinte:
10
[8]
20
[9]
com:
[c] = [Rd1]/2 e [d] = Vl2/4-[c]2
No caso de uma localização no espaço ("TDOA 3D") ,
30
[10] Analisa-se atualmente a figura 7 que apresenta sob forma esquemática o, princípio do processo de acordo com a invenção. A fim de tornar a exposição do princípio de funcionamento do processo de acordo com a invenção mais 5 claro, este princípio é descrito aqui de maneira detalhada para o caso específico da pesquisa de uma zona de uma localização por meio de sistemas de localização do tipo "monoemissor" (localização em modo TOA) ou "monoreceptor secundário" (localização em modo TDOA).
O princípio básico do processo consiste em uma
afinação progressiva da zona de localização. Consiste em recortar o espaço deseja-se analisar (isto é, o pavimento [x0] x [y0] inicial de pesquisa) em subpavimentos de união nos quais a presença de um alvo é avaliada por meio de um 15 critério ad-hoc. Os subpavimentos, nos quais a presença de um alvo é verdadeira, estão com seu contorno recortado, os outros são rejeitados. 0 processo repetitivo assim criado se repete enquanto a presença de um alvo é verdadeira nos pavimentos em curso de análise e que um critério de parada 20 (correspondendo a um objetivo de largura dos pavimentos) não é atingido.
O processo de acordo com a invenção comporta para isso várias etapas:
- uma etapa 71 de inicialização - uma etapa 72 de cálculo repetitivo
A etapa 71 de inicialização consiste em definir um pavimento inicial, [X0] , correspondendo a um espaço de pesquisa a priori. Em modo 2D tem-se assim:
[X0] = [Xo] x [y0]
e em modo 3D: [X0] = [x0] x [y0] x [z0] A etapa 71 consiste em igualmente inicializar uma lista L0, de tamanho variável durante a aplicação do processo, comportando a lista dos pavimentos à estudar. 0 conteúdo de L0 é inicializado com [X0] .
A etapa 71 consiste ainda em definir um critério de parada do processo. Este critério de parada é dado aqui pela resolução "objetivo" Aobj com o qual deseja-se finalmente caracterizar a zona de localização. Esta resolução é naturalmente limitada pela precisão das medidas fornecidas pelos receptores, mas pode ser fixada arbitrariamente neste limite. Em modo de localização 2D pode ser definida em uma coordenada xOy por Aobj = (Axob:i,
A etapa 71 é seguida de uma etapa 72 realizando um tratamento repetitivo que comporta dois ciclos de tratamento encaixados, um ciclo principal 73 e um ciclo secundário 74.
0 ciclo principal 73 consiste em atualizar a lista L0 estabelecida durante a inicialização com os resultados do tratamento realizado pelo segundo ciclo. Assim, a cada repetição i do ciclo principal dispõe-se de uma lista L0 reatuzalizada, chamada L10.
união (N=4 em modo 2D, N=8 em modo 3D) e re-agrupados em uma lista Li.
0 ciclo secundário 74 consiste quanto a ele, suprimir de L1, os pavimentos incompatíveis com a zona de localização procurada (isto é, os pavimentos que não validam o critério).
A cada repetição, cada pavimento constituindo a lista L10 é recortado em N subpavimentos de 10
15
20
25
Consequentemente, o elemento [X10,k] de L10 é substituído, em L10, pela lista L1.
De acordo com a invenção, o método escolhido para determinar se um subpavimento [Xj] inclui uma parte da zona de localização consiste em determinar se um ou vários pontos do subpavimento pertencem a esta zona.
Para isto, nos sistemas "monoemissor" ou "monoreceptor secundário" considera-se simplesmente a grandeza J([Xj]), definida de acordo com o modo de localização considerado por:
- em modo 'TOA 2D":
J =
fct+]&-,' bf Ms
- em modo "TOA 3D":
- em modo "TDOA 2D”:
- em modo "TDOA 3D":
kl MM 1
[a]2 [bf [b]2
J =
J =
IxilLkL1
[c]2 [d]2
kt_
[c]2
£ JsflL1
[11]
[12]
[13]
[14]
[d]2 [d]2
com [X3] = [x3] x [y3] para os modos "2D",
e [Xj] = [xj] x [yj] x [zj] para os modos "3D" .
Consequentemente para verificar se pelo menos um ponto de um pavimento [Xj] pertencendo à zona de localização, é suficiente, de acordo com a invenção, verificar se:
Oe J([XJ])
0 ciclo principal é por natureza um ciclo sem fim pelo qual é necessário determinar uma condição de parada e uma operação de teste do aparecimento desta condição de parada. De acordo com a invenção esta condição de parada é inicializada durante a etapa 71 e está sobre a resolução
30
Δ'
obJ
com a qual deseja-se definir a zona de localização. Também o ciclo principal 73 comporta uma operação de teste 75 executada ao final de tratamento a cada repetição i. Esta condição é definida pela relação seguinte:
verificada, a etapa 72 de cálculo repetitivo se repete. A repetição cessa somente quando a resolução desejada é atingida.Assim, aplicado a um tratamento de localização TOA ou TDOA bidimensional e para um corte repetitiva de cada 15 pavimento P = 4 subpavimentos, o processo de acordo com a invenção pode ser descrito pelo encadeamento de ações seguintes:
1. Definição do tamanho inicial de uma célula de análise (pavimento):
Δυο(1) < AobJ = ·
5
et
[11]
onde AL'0(1) representa a resolução do primeiro pavimento constituindo a lista L10, cada pavimento da lista tendo uma
10
resolução idêntica nesta fase.
Assim, enquanto a condição da relação [11] encontra-se
20
[X0] = [x0] x [y0]
2. Inicialização da lista L0 dos pavimentos análisados:
25
3. Definição do critério de parada: Aobj = (AxobJ, AyobJ) .
4. /início do ciclo principal/: (Constituição de L01)
5. Para n variante de 1 ao tamanho da lista L01"1
6. corte de cada pavimento n em P= 4 subpavimentos de
umao:
30 [χη ]= [(χ~+ χ+)/2>χ+]· Iy ~ * (y +y+)/2]
ο cri
11. - se Lin não é vazio: substituição, em L01'1, do
pavimento [Xn] pela lista Lin.
- se L111 está vazio: supressão do pavimento [Xn] da lista L01"1.
12. /fim do ciclo secundário/
principal/
- se não: fim do procedimento 16. /fim do procedimento/
O princípio de aplicação do processo de acordo com a invenção pode ser ilustrado vantajosamente pelas figuras 8 e 9 .
A figura 8 ilustra a aplicação do processo de acordo com a invenção sobre uma localização em modo TOA, com um sistema do tipo "monoemissor 2D".
Como pode-se constatar sobre a figura, a aplicação do processo de acordo com a invenção concretiza-se por um corte em pavimentos do espaço incluindo a zona de localização 81. Este corte constitui uma malhagem do espaço,
13. /fim do ciclo principal/ (Constituição de L01)
14. Cálculo da resolução do primeiro elemento de L01: 15.
se Δϋο<1> < AobJ : regresso ao/início de ciclo a malhagem cuja cada malha é analisada para determinar se inclui ou não uma parte da zona de localização. A malhagem assim constituída é afinada de maneira repetitiva. Durante as repetições sucessivas, certas malhas 83 formadas pela divisão de uma malha 82 maior incluindo uma parte 84 da zona de localização não incluem mais de tais partes. De acordo com a invenção, o processo de afinação destas zonas "vazias" cessa então, o que permite vantajosamente evitar prosseguir para tais malhas uma análise estéril e dispendiosa em carga de cálculo e de concentrar a afinação sobre as malhas onde apresenta um interesse para determinar mais precisamente possível a zona de localização 81. Obtém- se assim vantajosamente uma malha irregular na qual a malhagem estreita é somente centrada sobre a zona de localização.
A figura 9 ilustra da mesma maneira a aplicação do processo de acordo com a invenção sobre uma localização em modo TDOA, com um sistema do tipo "monoreceptor secundário 2D". A aplicação do processo de acordo com a invenção concretiza-se da mesma maneira por um corte em pavimentos do espaço incluindo a zona de localização 91. Obtêm-se igualmente zonas 93 pelas quais a afinação não é realizada e zonas 94 pelas quais é prosseguida.
O processo de acordo com a invenção, detalhado nos parágrafos precedentes para o caso particular de sistemas de tipos "TOA monoemissor" ou "TDOA monoreceptor secundário" pode naturalmente ser aplicado aos sistemas de localização mais complexos do tipo "TOA multi-emissores" ou "TDOA multireceptores secundários" em 2D ou 3D. Estes tipos de sistemas permitem, considerando as interseções das diferentes zonas de localização, afinar a localização do alvo procurado limitando a zona de localização às interseções das diferentes zonas obtidas.
No que diz respeito a estes modos, o processo de acordo com a invenção, tal como é descrito no que precede, permanece aplicável em seu principio. Só o critério de seleção de um subpavimento utilizado no ciclo secundário da etapa 72 de tratamento repetitivo encontra-se modificado. Assim, se o sistema comporta um número total N de emissores (localização em modo "TOA multi-emissores") ou de receptores (localização em modo "TDOA multireceptores secundários"), um subpavimento [X] será selecionado se a relação seguinte encontra-se verificada:
onde cada elemento aj representa o resultado do cálculo de um critério de seleção relativo a um par (receptor Rx, emissor T1x) (modo de localização TOA) ou (receptor de referência Rx, receptor secundário R1x) (modo de localização TDOA).
Os elementos aj são definidos pelas relações seguintes
e onde Jj ( [X]) representa para cada sistema unitário (Rx/ Txj) ou (Rx, Rxj) a grandeza J ( [X] ) definida previamente ([11, 12, 13, 14] ) .
As figuras 10 ilustram a aplicação do processo no caso de um sistema de localização do tipo "TOA biemissores" . Como pode-se constatar sobre a figura, a malhagem realizada graças ao processo de acordo com a invenção é ainda uma
[12] malhagem irregular pela qual as malhas estreitas, de maior resolução, são localizadas sobre as zonas de localização IOi e 102 definidas por cada sistema unitário, e mais precisamente sobre as partes 103 e 104 destas zonas 5 constituindo interseções e que representam as zonas de localização possível do alvo.
A figura 11, quanto a ela, ilustra de maneira análoga a aplicação do processo no caso de um sistema de localização do tipo "TDOA bireceptores secundários". Como
para o caso precedente pode-se constatar que a malhagem realizada pelo processo de acordo com a invenção comporta as malhas estreitas somente nos lugares das zonas 113 e 114 representando as interseções das zonas de localização 111 e 112 definidas por cada sistema unitário.
Qualquer sistema não sendo perfeito, uma certa
tolerância pode ser admitida quanto ao número de critérios elementares Jn([X]) satisfeitos simultaneamente. Esta tolerância traduz-se em uma aceitação de um intervalo [X] se A ^ M (com M < N).
2 0 A presente invenção se estende, por adaptação dos
critérios elementares Jn ([X]) :
- aos problemas de localização Multi-TOA: utilização de uma família de critérios elementares reagrupando os critérios elementares associados a cada um dos problemas de
TOA (este caso da figura apresenta-se quando procura-se localizar um alvo explorando dois receptores não co- localizados funcionando em modo TOA).
- aos problemas de localização Multi-TDOA: utilização de uma família de critérios elementares reagrupando os
3 0 critérios elementares associados a cada um dos problemas de TDOA.
aos problemas de localização mistos TOA/TDOA: utilização de uma família de critérios elementares reagrupando os critérios elementares associados a cada um dos problemas de TOA e TDOA.
Claims (11)
1. Processo de localização passivo de um alvo em modo TOA ou TDOA aplicando uma malhagem (corte) em pavimentos do espaço no qual se situa a zona de localização e uma pesquisa de cada pavimento da presença de pontos pertencentes a esta zona de localização considerada, caracterizado pelo fato de que o corte e a pesquisa são realizadas sob forma de etapas repetitivas sobre uma seleção de pavimentos candidatos, modificada repetição após repetição, de modo que a cada repetição efetua-se, entre os pavimentos da seleção obtida na emissão da repetição precedente, a pesquisa dos pavimentos contendo pelo menos um ponto pertencendo à zona de localização, os pavimentos não contendo nenhum ponto sendo consequentemente excluídos da seleção, enquanto os pavimentos contendo pelo menos um ponto são recortados em subpavimentos e substituídos na seleção pelos subpavimentos assim formados, a seleção obtida a cada repetição definindo a zona de localização com uma precisão que cresce a cada repetição.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente a uma etapa de inicialização na qual define-se um primeiro pavimento [X0] correspondendo a um espaço de pesquisa a priori, este pavimento constituindo a seleção inicial.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as repetições são interrompidas quando os subpavimentos formando a seleção definem a zona de localização com a resolução desejada.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que comporta: - uma etapa de inicialização (71) na qual define-se um primeiro pavimento [X0] correspondendo a um espaço de pesquisa a priori e que conduz à constituição de uma lista inicial L00 formada do pavimento [X0] , - uma etapa repetitiva (72) consistindo em: - decompor (73) cada pavimento [Xn] da lista corrente L01"1 em quatro subpavimentos de união [Xn1I , [Xn2] , [Xn3] e [Xn4] , - procurar e selecionar (73) entre os subpavimentos assim constituídos os contendo pelo menos um ponto que faz parte da zona de localização, - atualizar (73) a lista corrente para obter uma lista L01 na qual: - os pavimentos [Xn] para os quais nenhum subpavimento foi selecionado são suprimidos, os outros pavimentos são substituídos pelos subpavimentos [Xn3] selecionados, a etapa repetitiva comportando um teste (75) de comparação da resolução Διο^ dos pavimentos constituindo a lista L01, o processo sendo interrompido quando a resolução AL°(1) é superior a resolução Aobj desejada.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em modo de localização "TOA 2D mono emissor" um subpavimento [Xn1] é selecionado se verifica o critério definido por: <formula>formula see original document page 26</formula>
6. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em modo de localização "TDOA Oe JM com Jflxj]) = .2D monoreceptor secundário", um subpavimento [X^] é selecionado se verifica o critério definido do seguinte modo: <formula>formula see original document page 27</formula>
7. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em modo de localização "TOA 3D monoemissor", um subpavimento [X^] é selecionado se verifica o critério definido do seguinte modo: <formula>formula see original document page 27</formula>
8. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em modo de localização "TDOA 3D monoreceptor secundário", um subpavimento [Xnj] é selecionado se pelo menos um dos seus pontos verifica o critério definido do seguinte modo: <formula>formula see original document page 27</formula>
9. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em modo de localização "TOA multi-emissores" ou em modo de localização "TDOA multireceptores secundário", um subpavimento [Xnj] é selecionado se verifica o critério A definido pela relação: <formula>formula see original document page 27</formula> na qual N representa o número de emissores ou de receptores secundários constituindo o sistema de localização TOA ou TDOA considerado e na qual os termos aj são definidos do seguinte modo: <formula>formula see original document page 27</formula> <formula>formula see original document page 28</formula> onde Ji ( [X]) representa para cada sistema unitário "monoemissor" (Rx/ TXj) ou "monoreceptor secundário" (Rx, Rxj)/ a- grandeza definida por: <formula>formula see original document page 28</formula>
10. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que em modo de localização "TOA multi-emissores" ou em modo de localização "TDOA multireceptores secundários", para um número N de emissores ou de receptores secundários constituindo o sistema de localização TOA ou TDOA considerado, um subpavimento [Xn^] é selecionado se verifica o critério A definido pela relação:<formula>formula see original document page 28</formula> na qual M representa um número determinado, inferior a N, de emissores ou de receptores secundários constituindo o sistema de localização TOA ou TDOA considerado e em que os termos aj são definidos do seguinte modo: <formula>formula see original document page 29</formula> onde Jj ([X] ) representa para cada sistema unitário "monoemissor" (Rx, TXj) ou "monoreceptor secundário" (Rx, Rxj) / a grandeza definida por: <formula>formula see original document page 29</formula>
11. Aplicação do processo da reivindicação 9 ou 10 caracterizada pelo fato de ser para localização passiva de um alvo por um sistema global constituído de sistemas unitários "monoemissor" e "monoreceptor secundário" e funcionando em um modo misto TOA/TDOA.
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