CN111307151A - 用于无线电测向的方法、测向系统以及平台 - Google Patents

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Abstract

一种使用具有天线(16)、磁场传感器(18)和控制单元(20)的测向系统(12)进行无线电测向的方法，具有以下步骤：a)经由天线(16)由控制单元(20)接收至少一个发射器(14)的至少一个射频信号，从而获得接收信号，b)经由磁场传感器(18)由控制单元(20)接收在测向系统(12)处的磁场的磁性测量值，c)校正磁性测量值，从而获得经校正的磁性测量值，d)校正接收信号，从而获得经校正的信号，并且e)基于经校正的接收信号和经校正的磁性测量值确定发射器(14)的精确的方位角。此外，示出了测向系统(12)和平台(10)。

Description

用于无线电测向的方法、测向系统以及平台
技术领域
本发明涉及一种使用用于平台(platform)的测向系统进行无线电测向的方法，一种用于平台的测向系统以及包括测向系统的平台。
背景技术
在测向系统和用于无线电测向的方法中，使用天线确定到发射器的方位角。此外，磁性传感器被用于确定绝对方位角。然而，已经证明已知的方法是不精确的，尤其是当测向系统被用在不同的平台上时。
因此，本发明的目的是提供一种用于无线电测向的方法、测向系统和平台，其提供非常精确的方位角。
发明内容
为此目的，提供了一种使用用于平台(尤其是运载工具(vehicle))的测向系统进行无线电侧向的方法，该测向系统具有至少一个天线、至少一个磁场传感器和电连接到至少一个磁场传感器与至少一个天线的控制单元。该方法包括以下步骤：
a)经由天线由控制单元接收至少一个发射器的至少一个射频信号，从而获得接收信号，
b)经由磁场传感器由控制单元接收在测向系统处的磁场的磁性测量值，
c)校正磁性测量值，从而获得经校正的磁性测量值，
d)校正接收到的信号，从而获得经校正的信号，并且
e)基于经校正的接收信号和经校正的磁性测量值确定发射器的精确的方位角。
通过校正磁性测量值，可以大幅提高方位角的精确度。
由控制单元优选地执行校正步骤和/或确定步骤。
运载工具可以是水上运载工具，例如船，可以是陆基运载工具，例如汽车或卡车，或者可以是空中运载工具，例如飞机。
在本发明的实施例中，由控制单元使用预先确定的具有磁性校正值的磁性校正表来校正磁性测量值，特别是其中磁性校正值是至少基于由平台本身和/或由安装在平台上的磁场传感器的对准误差导致的测向系统周围的磁场的磁偏差。这样，磁性测量值被单独校正。
磁性校正值适合由控制单元使用以至少校正测量误差或者方位角误差。
在本发明的一个方面中，该方法包括以下进一步的步骤：
a)校正接收信号以获得经校正的信号，并且
b)基于经校正的接收信号和经校正的磁性测量值来确定发射器的方位角。
通过校正接收到的信号，以甚至更高精度确定方位角。
例如，由控制单元使用具有方位校正值的预先确定的方位校正表校正接收信号，特别是其中，方位校正值至少是基于平台对天线的测量结果的影响，从而允许接收信号的单独校正。
方位校正值适合由控制单元使用以至少校正测量误差或者方位角误差。
方位校正值可以取决于至少一个射频信号的频率和/或使用接收信号确定的方位角，从而进一步提高精确度。
为了精确确定校正值，在平台的操作之前已经确定了磁性校正表和/或方位校正表，特别是已经针对每个平台单独确定了磁性校正表和/或方位校正表。
即使平台是相同的制造商和型号，也可以针对每个平台单独确定磁性校正表和/或方位校正表。
在另一实施例中，该方法具有以下进一步的步骤中的至少一个从而允许方位角的进一步的动作和分析：
a)在测向系统的显示器上(特别是使用GUI和/或地图)可视化精确的方位角，
b)存储精确的方位角，
c)进一步处理精确的方位角，
d)打印精确的方位角，并且
e)使用测向系统的扬声器生成表示精确的方位角的声学输出。
该可视化可以是地图，其中标记了发射器的精确的方位角和/或估计的位置。
此外，为了以上目的，用于平台(尤其是运载工具)的测向系统包括至少一个天线、至少一个磁场传感器和电连接到至少一个磁场传感器与至少一个天线的控制单元，其中控制单元被配置为执行如上所述的方法。
优选地，磁场传感器为指南针和/或天线为定向天线，从而允许精确的测量。
在实施例中，测向系统包括用于可视化精确的方向角的显示器、用于生成表示精确的方向角的声学输出的扬声器和/或用于打印精确的方向角的打印机以便容易地获得关于方向角的信息。
控制单元可以包括磁性校正表和/或方位校正表以用于测量值的简单和可靠的校正。
为了以上目的，提供包括如上所讨论的测向系统的其他平台，尤其是运载工具。
例如，预先确定的磁性校正表和/或方位校正表专用于该平台，特别是磁性校正表和/或方位校正表单独专用于特定平台，从而允许非常独立和精确的校正。
该词“特定”的用意是在对测向系统的平台进行操作之前已经确定了校正表，特别是针对每个平台已经单独确定了校正表。
当然，在本发明的上下文中讨论的特征和优点也适用于测向系统和平台，反之亦然。
附图说明
参考附图，根据以下描述以及附图，其他特征和优点将变得显而易见。在附图中：
-图1根据本发明示出了在使用根据本发明的方法时根据具有测向系统的本发明的平台，
-图2更详细地示出了根据图1的测向系统，
-图3示出了根据本发明的方法的流程图，
-图4示出了在根据图3的方法中使用的方位校正表，以及
-图5示出了在不同场景下的具有测向系统的平台。
具体实施方式
图1示出了具有测向系统12的平台10。
在示出的实施例中，平台10是水上运载工具，例如船。
平台10还可以是陆基运载工具，例如汽车或卡车，或可以是空中运载工具，例如飞机。
在示出的场景中，平台10在海中航行并且发射器14(例如无线电信标台)位于岸边。
发射器14发射至少一个射频信号——例如频率为1GHz的信号——其能被用于运载工具的位置发现。
图2详细地示出了测向系统12。
测向系统12包括天线16(例如定向天线)、磁场传感器18(例如指南针)、控制单元20、显示器22、扬声器24和打印机25。
天线16、磁场传感器18、显示器22、扬声器24和打印机25被电气且可操作地连接到控制单元20。
因此，控制单元20控制天线16、磁场传感器18、显示器22、扬声器24和/或打印机25。
控制单元20包括存储器26，在存储器26中可以存储校正表，例如磁性校正表和方位校正表28(图4)。
控制单元20被配置为确定发射器14的方位角和/或基于来自多个发射器14的方位角来确定平台10的位置。
控制单元20可以执行用于无线电测向的方法，如图3中的流程图所示。
在第一步骤S1中，发射器14的射频信号由天线16接收并发送到控制单元20作为接收信号。
在下一步骤S2中，控制单元20校正接收信号并因此获得经校正的接收信号。
控制单元使用存储在存储器26中的例如方位校正表28。
方位校正表28例如是基于一个或多个参数的方位校正值的多维阵列。方位校正表28的简单描述在图4中示出。
在针对给定的频率f和确定的方位角(A列)的方位校正表28中给出了方位校正值(B列)。并且，该方位角的校正值存储在列C中。
例如通过根据已知方向确定发射器的方位角来在平台10的操作之前确定具有其方位校正值的方位校正表28。由于平台10干扰天线16的测量结果，因此基于接收信号的确定的方位角不对应于发射器的实际方位角。
可以在一种类型的平台10(在该实施例中通常针对船或平台的特定制造商和型号)进行操作之前确定方位校正表28。然而，为了达到甚至更好的结果，可以针对每个特定的平台10单独确定方位校正表28。例如，即使不同的平台10可能是同一系列(即具有相同的制造商和型号)，每个平台10也具有其特定的唯一的方位校正表28。
当然，方位校正表也可以是用于计算方位校正值或经校正的信号的方位校正函数。
方位校正值基于这些影响，然后可以用于消除与天线16的接收信号的这些偏差。
利用这种信息(特别是利用方位校正值)，控制单元20能够确定经校正的信号，例如如下所述。
在步骤S2.1中，控制单元20仅基于接收信号确定发射器14的大概方位角，例如确定为210°。
在下一步骤S2.2中，控制单元20查找针对确定的大概方位角和射频信号的频率f(在示出的示例中为1GHz)的校正值。
如在图4中可以看到的，在这个情况下方位校正值为-1.3使得经校正的信号为208.7°的校正方位角。
然而，该校正方位角并不是待确定的最终的和精确的方位角。
同时地或者随后地，由磁场传感器18确定在测向系统12处的磁场。
磁场的测量值(在下文中被称为磁性测量值)被传送到控制单元(步骤S3)。
随后，控制单元20校正磁性测量值以获得经校正的磁性测量值。
磁性测量值和经校正的测量值可以是相对于磁北极的方位角。
经校正的磁性测量值通过控制单元20使用存储在存储器26中的磁性校正表来确定。
正如方位校正表28，磁性校正表包括磁性校正值，其可以基于测得的值、温度或者其他参数。
磁性校正表也可以是二维表或校正值的多维阵列。
当然，磁性校正表还可以是用于计算磁性校正值或者经校正的磁性测量值的磁性校正函数。
例如通过确定已知磁场中的磁性测量值，在平台10的操作之前确定具有其磁性校正值的磁性校正表。由磁场传感器18测量的磁场不对应于平台10周围的实际的磁场，这是因为平台10本身会在测向系统12周围的磁场中产生偏差并且磁场传感器18可能相对于平台10的纵轴未对准。
磁性校正值是基于这些测得的偏差，然后可以用于消除与磁场传感器18的磁性测量值的这些偏差。
磁性校正表可以针对一种类型的平台10(在该实施例中针对船的制造商和型号)确定。然而，为了达到甚至更好的结果，可以针对每个特定的平台10单独确定磁性校正表。例如，即使不同的平台10可能为同一系列(即具有相同的制造商和型号)，但是每个平台10也具有其特定的唯一的磁性校正表。
通过将磁性校正值应用于磁性测量值，控制单元20获得经校正的磁性测量值以供进一步使用(步骤S4)。
在下一步骤S5中，控制单元20使用经校正的磁性测量值和经校正的接收信号来确定发射器14的精确的方位角——例如经校正的方位角。这可以使用本身已知的方法来完成以确定方位角，如图5所示。
从360°减去经校正的磁性测量值c(例如相对于磁北极的方位角)，并且加上经校正的信号b(例如发射器14的经校正的方位角)，从而产生精确的方位角w(在图5中示为-w)。用数学语言来说：w＝360°-c+b。
因此，可以确定发射器14的精确的方位角，并且该精确的方位角也基于接收信号和磁性测量值，即使它们已经被校正了。
在下一步骤S6中，在显示器22上(例如使用GUI和/或者通过复制地图)可视化精确的方位角，发射器14的精确的方位角和/或甚至估计的位置被标记在地图上。
在同一步骤S6中，表示精确的方位角的声频信号可以通过由控制单元20控制的扬声器24生成。
在步骤S6中或者在进一步的步骤中，精确的方位角还可以通过打印机25打印，或者存储在控制单元20中或别处。
在下一步骤S7中，也可以进一步处理精确的方位角。
当然，有可能接收信号的校正和磁性测量值的校正可以是彼此依赖的。例如，方位校正表28可以具有基于测得的或者经校正的磁性测量值的方位校正值，反之亦然。

Claims (14)

1.一种使用用于平台(10)的测向系统(12)进行无线电测向的方法，所述平台(10)尤其是运载工具，所述测向系统具有至少一个天线(16)、至少一个磁场传感器(18)和控制单元(20)，所述控制单元(20)电连接到所述至少一个磁场传感器(18)和所述至少一个天线(16)，其中，所述方法包括以下步骤：
a)经由所述天线(16)由所述控制单元(20)接收至少一个发射器(14)的至少一个射频信号，从而获得接收信号，
b)经由所述磁场传感器(18)由所述控制单元(20)接收在所述测向系统(12)处的磁场的磁场测量值，
c)校正所述磁性测量值，从而获得经校正的磁性测量值，
d)校正所述接收信号，从而获得经校正的信号，并且
e)基于所述经校正的接收信号和所述经校正的磁性测量值来确定所述发射器(14)的精确的方位角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性校正值由所述控制单元(20)使用具有磁性校正值的预先确定的磁性校正表来校正，尤其是其中，所述磁性校正值是至少基于由所述平台(10)本身和/或由安装在所述平台(12)上的所述磁场传感器(18)的对准误差导致的所述测向系统(12)周围的磁场的磁偏差。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述接收信号由所述控制单元(20)使用具有方位校正值的预先确定的方位校正表(28)来校正，尤其是其中，所述方位校正值是至少基于所述平台(10)对所述天线(16)的测量结果的影响的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方位校正值取决于所述至少一个射频信号的频率和/或使用接收信号确定的所述方位角。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述平台(10)的操作之前已经确定所述磁性校正表和/或所述方位校正表(28)，特别地，针对每个平台(10)单独确定所述磁性校正表和/或所述方位校正表(28)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下进一步的步骤中的至少一个：
a)尤其是使用GUI和/或地图在所述测向系统(12)的显示器(22)上使得所述精确的方位角可视化，
b)存储所述精确的方位角，
c)进一步处理所述精确的方位角，
d)打印所述精确的方位角，并且
e)使用所述测向系统的扬声器(24)生成表示所述精确的方位角的声学输出。
7.一种用于平台(10)的测向系统，所述平台(10)尤其是运载工具，所述测向系统包括至少一个天线(16)、至少一个磁场传感器(18)和控制单元(20)，所述控制单元(20)电连接到所述至少一个磁场传感器(18)和所述至少一个天线(16)，其中，所述控制单元(20)被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
8.根据权利要求7所述的测向系统，其特征在于，所述磁场传感器(18)为指南针和/或其中所述天线(16)为定向天线。
9.根据权利要求7或8所述的测向系统，其特征在于，所述测向系统(12)包括用于使得所述精确的方位角可视化的显示器(22)、用于生成表示所述精确的方位角的声学输出的扬声器(24)和/或用于打印所述精确的方位角的打印机(25)。
10.根据权利要求7到9中任一项所述的测向系统，其特征在于，所述控制单元(20)包括磁性校正表和/或方位校正表(28)。
11.根据权利要求10所述的测向系统，其特征在于，所述控制单元(20)包括具有方位校正值的方位校正表(28)，尤其是其中，所述方位校正是至少基于所述平台(10)对天线(16)的测量结果的影响的。
12.根据权利要求10或11所述的测向系统，其特征在于，所述控制单元包括具有磁性校正值的磁性校正表，尤其是其中，所述磁性校正值是至少基于由所述平台(10)本身和/或由安装在所述平台(12)上的所述磁场传感器(18)的对准误差导致的所述测向系统(12)周围的所述磁场的磁偏差的。
13.一种平台，尤其是运载工具，所述平台包括根据权利要求8到12中任一项的所述的测向系统(12)。
14.根据权利要求13所述的平台，其特征在于，所述预先确定的磁性校正表和/或方位校正表(28)专用于所述平台(10)，特别地，所述磁性校正表和/或所述方位校正表(28)单独专用于特定的平台(10)。
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