EA020290B1

EA020290B1 - Method and system for determining location of an object on a territory

Info

Publication number: EA020290B1
Application number: EA200901349A
Authority: EA
Inventors: Александр Юрьевич Земсков
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Всевидящее Око"
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2014-10-30
Also published as: RU2008147084A; EA200901349A1; RU2716695C2

Abstract

The invention relates to measuring technology and can be used for determining location of an object within a given territory. A group of inventions enables to locate an object by measuring physical parameters of artificial electromagnetic radiation at a given point in space and comparing the obtained data with parameters measured for the given point beforehand. The technical effect of using the claimed method provides higher accuracy of determining geographical location of an object with reduction of financial expenses on implementing the method.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения объектов в пределах определенной территории.The invention relates to measuring equipment and can be used to determine the position of objects within a certain territory.

В настоящее время существует необходимость в осуществлении контроля за перемещением объектов или в определении неизвестного местоположения конкретного объекта. Известные методы определения координат в основном основаны на использовании системы определении координат при помощи передатчиков, находящихся на искусственных спутниках земли, например системы 6Р8 (США), ГЛОНАС (РФ) и т.п., и системы для передачи данных, например сети стандартов связи 68М, ΕΌ1Ε, СИМА, ΝΜΤ, МРТ и т.д., имеющие зону покрытия на определенной территории.Currently, there is a need to monitor the movement of objects or to determine the unknown location of a particular object. Known methods for determining coordinates are mainly based on the use of a system for determining coordinates using transmitters located on artificial earth satellites, for example, 6P8 (USA), GLONAS (RF) systems, etc., and data transmission systems, such as 68M communication standards networks , ΕΌ1Ε, SIMA, ΝΜΤ, MRI, etc., having a coverage area in a certain territory.

Известен способ определения координат подвижного объекта, включающий установку не менее трех датчиков волнового сигнала в заранее известных точках, периодическое всенаправленное излучение кодированного волнового сигнала излучателем, расположенным на объекте, прием этого сигнала всеми датчиками, передача сигналов от каждого датчика в центр обработки информации, идентификация сигналов центром обработки информации, определение центром обработки информации, имеющим известные координаты, разности времен прихода между сигналами, вычисление по ним местоположения объекта (см. Европейский патент, № 0169538, кл. С06 К 11/06, 1986).A known method for determining the coordinates of a moving object, including the installation of at least three wave signal sensors at predetermined points, periodic omnidirectional radiation of an encoded wave signal by an emitter located on the object, receiving this signal by all sensors, transmitting signals from each sensor to an information processing center, signal identification an information processing center, determining an information processing center having known coordinates, differences of arrival times between signals, calculating ix thereon the subject position (see. EP, № 0169538, cl. C06 K 11/06, 1986).

Наиболее близким к изобретению является способ распознавания местоположения объекта (см. патент РФ № 20860513, кл. 6018 5/02, 1992). Сущность известного решения состоит в том, что после приема кодированного волнового сигнала нескольких датчиков, в центр обработки информации передают сигналы всех датчиков, осуществляют прием кодированного волнового сигнала излучателя, после чего идентифицируют все принятые сигналы в центре обработки информации, разность времен прихода сигналов определяют между сигналом излучателя и сигналом каждого датчика, а после вычисления местоположения объекта информация о нем передается по соответствующей линии связи на объект.Closest to the invention is a method for recognizing the location of an object (see RF patent No. 20860513, CL 6018 5/02, 1992). The essence of the known solution is that after receiving the encoded wave signal of several sensors, the signals of all sensors are transmitted to the information processing center, the encoded wave signal of the emitter is received, then all the received signals are identified in the information processing center, the difference in signal arrival times is determined between the signal the emitter and the signal of each sensor, and after calculating the location of the object, information about it is transmitted through the corresponding communication line to the object.

Недостатком существующих способов определения местоположения является необходимость в установке и использовании для целей такого определения дополнительного оборудования, что существенно усложняет технический аспект использования таких способов, а также повышает экономическую составляющую в плане увеличения стоимости их практического применения.The disadvantage of existing methods for determining the location is the need to install and use for the purpose of such determination of additional equipment, which significantly complicates the technical aspect of the use of such methods, and also increases the economic component in terms of increasing the cost of their practical application.

Задачей изобретения является создание группы технических решений, лишённых указанных недостатков, одновременно обеспечивающих, однако, высокую точность определения местоположения объекта.The objective of the invention is to create a group of technical solutions devoid of these disadvantages, while at the same time providing, however, high accuracy in determining the location of an object.

Техническим результатом от использования заявленной группы технических решений является повышение точности определения географического местоположения объекта при сокращении финансовых затрат на его осуществление.The technical result from the use of the claimed group of technical solutions is to increase the accuracy of determining the geographical location of the object while reducing financial costs for its implementation.

Поставленный технический результат достигается созданием способа определения местоположения объекта на территории, включающего предварительный выбор интервала между географическими точками на территории, предварительное измерение физических параметров искусственного электромагнитного излучения в выбранных точках, запись в базу данных указанных физических параметров в отношении каждой выбранной географической точки, и последующее определение местоположения объекта путем измерения физических параметров искусственного электромагнитного излучения в заданной точке территории, передачу полученных данных на устройство обработки информации, сравнение полученных данных с параметрами, записанными в базу данных, установление совпадения полученных данных с записанными в базу данных и определение географического местоположения объекта.The technical result achieved is achieved by creating a method for determining the location of an object in the territory, including preliminary selection of the interval between geographical points in the territory, preliminary measurement of the physical parameters of artificial electromagnetic radiation at selected points, recording the specified physical parameters in the database for each selected geographical point, and subsequent determination the location of the object by measuring the physical parameters of artificial electro agnitnogo radiation at a given point area, transfer of the data on the information received comparison data processing device with the parameters recorded in the data base, the establishment of coincidence with the data recorded in the data base and determining the geographic location of the object.

Дополнительные варианты реализации способа предполагают использование в качестве источников искусственного электромагнитного излучения передающих антенн радио и/или телевизионных станций и/или систем подвижной связи (СПС), последующее измерение физических параметров искусственного электромагнитного излучения в заданной точке территории посредством датчика электромагнитного излучения, встроенного в радиоэлектронное средство, предварительное измерение таких физических параметров искусственного электромагнитного излучения в выбранных точках, как ширина сигнала и/или частота и/или фаза и/или мощность и/или поляризация, дополнительное определение географического местоположения источников искусственного электромагнитного излучения, а также дополнительное периодическое обновление базы данных указанных физических параметров в отношении каждой выбранной географической точки.Additional embodiments of the method involve the use of transmitting antennas of radio and / or television stations and / or mobile communication systems (SPS) as sources of artificial electromagnetic radiation, the subsequent measurement of the physical parameters of artificial electromagnetic radiation at a given point in the territory by means of an electromagnetic radiation sensor built into the electronic means preliminary measurement of such physical parameters of artificial electromagnetic radiation in branded points, such as signal width and / or frequency and / or phase and / or power and / or polarization, additional determination of the geographical location of artificial electromagnetic radiation sources, as well as additional periodic updating of the database of these physical parameters for each selected geographical point.

Поставленный технический результат достигается также созданием системы определения местоположения объекта на территории, содержащей по меньшей мере одно радиоэлектронное средство, оснащенное датчиком измерения физических параметров искусственного электромагнитного излучения, устройствами передачи и приема информации, имеющее удаленную связь с активным терминалом, включающим базу данных, содержащую сведения о параметрах электромагнитного излучения в каждой выбранной заранее географической точке территории, блок сравнения параметров датчика измерений радиоэлектронного средства с параметрами электромагнитного излучения, содержащимися в базе данных для определения географической точки, в которой все параметры базы данных совпадают с полученными параметрами электромагнитного излучения и устройство передачи информации о координатах установленной географической точки на радиоэлектронное устройство.The technical result achieved is also achieved by creating a system for determining the location of an object in the territory containing at least one electronic means, equipped with a sensor for measuring physical parameters of artificial electromagnetic radiation, information transmitting and receiving devices, having remote communication with an active terminal, including a database containing information about parameters of electromagnetic radiation in each pre-selected geographical point of the territory, block comparison pairs ters sensor measurement electronic means with electromagnetic radiation parameters contained in the database to determine the geographic point at which all parameters of the database match with the received electromagnetic radiation parameters and information transmitting device installed on the coordinates of the geographical point on electronic devices.

Изобретение иллюстрируется схемами, иллюстрирующими этапы предварительного измерения фиThe invention is illustrated in diagrams illustrating the steps of pre-measuring phi.

- 1 020290 зических параметров искусственного электромагнитного излучения в выбранных точках и запись в базу данных таких физических параметров в отношении каждой выбранной географической точки, а также процесс собственно определения местоположения.- 1,020,290 physical parameters of artificial electromagnetic radiation at selected points and recording in the database of such physical parameters in relation to each selected geographical point, as well as the process of determining the actual location.

В общем виде процесс реализации заявленного способа можно разделить на два этапа:In general terms, the process of implementing the claimed method can be divided into two stages:

первый этап (см. схему сбор данных) - сбор и запись данных о параметрах искусственного электромагнитного излучения в соответствующих точках пространства посредством анализа характеристик электромагнитного излучения (ЭМИ) в указанных точках, т.е. по существу описание посредством характеристик ЭМИ единичной точки пространства и формирование базы данных на основании собранных сведений (создание своего рода электромагнитной карты местности как аналога географической карты той же местности). Технические средства реализации данного этапа различны и предполагают возможность использования как специального оборудования (его конструкция не относится к предмету заявленной группы изобретений и в данной заявке не рассматривается), так и любых приёмников электромагнитного излучения индивидуального пользования (радиоприёмников, сотовых телефонов и т.п.). Передачу собранных данных на сервер и формирование базы данных (БД) осуществляют любым известным на сегодняшний день способом формирования информации в электронном виде;the first stage (see data collection scheme) is the collection and recording of data on the parameters of artificial electromagnetic radiation at the corresponding points in space by analyzing the characteristics of electromagnetic radiation (EMP) at these points, i.e. essentially a description by means of the EMR characteristics of a single point in space and the formation of a database based on the collected information (creating a kind of electromagnetic map of the area as an analogue of a geographical map of the same area). The technical means for implementing this stage are different and suggest the possibility of using both special equipment (its design does not apply to the subject of the claimed group of inventions and is not considered in this application), as well as any individual-use electromagnetic radiation receivers (radios, cell phones, etc.) . Transfer of the collected data to the server and the formation of a database (DB) is carried out by any currently known method of generating information in electronic form;

второй этап (см. схему вычисление местоположения) - этап собственно определения местонахождения объекта. Реализация этапа предусматривает первоначальное измерение (определение) характеристик ЭМИ в соответствующей точке пространства объектом, заинтересованным в определении (идентификации) своего географического местоположения. Полученные данные передаются на сервер системы и сравниваются с имеющимися, сохраненными ранее в БД. Сервер посредством соответствующих аппаратных средств находит запись о ранее собранных характеристиках, наиболее близких к полученным и передаёт объекту географические (ширина, долгота) или топонимические (названия улиц, номера домов и т.п.) координаты места проведения измерений. В зависимости от требуемой точности определения местонахождения может быть предусмотрена дополнительная функция направления запроса на повторные (дополнительные) измерения.the second stage (see location calculation scheme) is the stage of actually determining the location of the object. The implementation of the stage provides for the initial measurement (determination) of the characteristics of electromagnetic radiation at the corresponding point in space by an object interested in determining (identifying) its geographical location. The received data is transferred to the server of the system and compared with the data stored earlier in the database. The server, using the appropriate hardware, finds a record of previously collected characteristics that are closest to those obtained and transfers to the object geographical (width, longitude) or toponymic (street names, house numbers, etc.) coordinates of the measurement location. Depending on the required accuracy of determining the location, an additional function of sending a request for repeated (additional) measurements may be provided.

Рассмотрим применение заявленного способа на примере сетей радиосвязи. Общеизвестно, что указанные сети обладают большим количеством передатчиков, что способствует многократному повышению точности определения местоположения. Немаловажно также то, что каждый передатчик в сети имеет свои уникальные признаки: частота и ширина передаваемого сигнала, уровень излучаемой мощности и пр., а известные О8М устройства (далее - оборудование) способны принимать сигналы всех передатчиков в границах своих технических возможностей, вне зависимости от принадлежности передатчика тому или иному оператору связи. Другими словами, используя вложенные производителем в оборудование свойства и функции или, при необходимости, восполнив их отсутствие специальной программой и/или дополнительными элементами и устройствами, мы, по существу, получаем устройство для определения координат в соответствии с заявленным способом. Процессу собственно определения местоположения предшествует, как было отмечено выше, этап сбора информации о каждой точке пространства, записи и формирования на основании полученных характеристик базы данных. Запись может иметь следующий вид: географические координаты точки + характеристики ЭМИ диапазона О8М. В качестве характеристик могут быть использованы частота ЭМИ, в уровень мощности сигнала от каждого передатчика базовой станции, уровень модуляции сигналов, фаза сигнала амплитуда, спектральная ширина. Очевидно, что в соответствующей точке пространства могут быть записаны характеристики нескольких передатчиков и, следовательно, чем собранных данных больше, тем точнее описание электромагнитной обстановки в соответствующей точке пространства. В процессе собственно определения местоположения необходимым является выявление особенностей электромагнитной обстановки и поиск соответствия. Находится запись, в соответствии с которой полученные характеристики наиболее близки к ранее собранным и, в зависимости от необходимой точности, происходит или передача координат места проведения измерений или сообщение о необходимости провести повторное или дополнительное измерение.Consider the application of the claimed method on the example of radio networks. It is well known that these networks have a large number of transmitters, which contributes to a multiple increase in the accuracy of positioning. It is also important that each transmitter in the network has its own unique characteristics: the frequency and width of the transmitted signal, the level of radiated power, etc., and the well-known O8M devices (hereinafter referred to as equipment) are capable of receiving signals from all transmitters within the limits of their technical capabilities, regardless of the transmitter’s accessories to one or another telecom operator. In other words, using the properties and functions embedded by the manufacturer in the equipment or, if necessary, making up for their absence with a special program and / or additional elements and devices, we essentially get a device for determining coordinates in accordance with the claimed method. The process of determining the location itself is preceded, as noted above, by the stage of collecting information about each point in space, recording and forming based on the obtained characteristics of the database. The record may have the following form: geographical coordinates of the point + characteristics of the EMR of the O8M range. As characteristics, the EMP frequency can be used, in the signal power level from each transmitter of the base station, the signal modulation level, signal phase amplitude, spectral width. Obviously, the characteristics of several transmitters can be recorded at the corresponding point in space and, therefore, the more data is collected, the more accurate is the description of the electromagnetic environment at the corresponding point in space. In the process of determining the actual location, it is necessary to identify the characteristics of the electromagnetic environment and the search for compliance. A record is found in accordance with which the obtained characteristics are closest to those previously collected and, depending on the necessary accuracy, either the coordinates of the measurement location are transmitted or a message is made about the need for a second or additional measurement.

В качестве примера рассмотрим представленный ниже пример реализации заявленного способа в сети О8М для конкретной географической точки пространства. Сбор данных происходил посредством разработанного программного обеспечения, служащего как для автоматизации процесса сбора, так и для систематизации полученных данных в виде электронных таблиц (при отсутствии такой программы сбор может происходить в ручном режиме). На основании полученных данных была сформирована база данных соответствия между выбранной географической точкой пространства и параметров искусственного ЭМИ в этой точке. В графическом виде результаты могут быть представлены в виде следующей таблицы:As an example, consider the following example of the implementation of the claimed method in the O8M network for a specific geographical point in space. Data collection was carried out by means of developed software, which serves both to automate the collection process and to systematize the received data in the form of spreadsheets (in the absence of such a program, collection can occur in manual mode). Based on the obtained data, a database of correspondence between the selected geographical point in space and the parameters of artificial electromagnetic radiation at this point was formed. Graphically, the results can be presented in the form of the following table:

- 2 020290- 2,020,290

п.п. № p.p. No. Широта Latitude Долгота Longitude Частота, Гц frequency Hz Мощность Power поляризация верт./горУкруговая polarization vert. / mountains 1 one 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 934.50 934.50 0 0 0 0 2 2 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 935.60 935.60 35 35 в in 3 3 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 936.20 936.20 45 45 в in 4 4 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 937.00 937.00 67 67 в in 5 5 55*50'12 55 * 50'12 37*44’48 37 * 44’48 940.00 940.00 23 23 в in 6 6 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 952.40 952.40 56 56 в in 7 7 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 952.60 952.60 41 41 в in 8 8 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 949.00 949.00 60 60 в in 9 nine 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 958.40 958.40 32 32 в in 10 10 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 945.60 945.60 39 39 в in 11 eleven 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 959.60 959.60 44 44 в in 12 12 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 960,00 960.00 0 0 0 0 13 thirteen 55*50’12 55 * 50’12 37*44’48 37 * 44’48 970,00 970.00 0 0 0 0 14 14 55*50'12” 55 * 50'12 ” 37*44'48 37 * 44'48 980,00 980.00 0 0 0 0 15 fifteen 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 990,00 990.00 0 0 0 0 16 sixteen 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 1000,00 1000,00 0 0 0 0 17 17 55*50’12 55 * 50’12 37*44'48 37 * 44'48 1010,00 1010.00 0 0 0 0 18 eighteen 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 1020,00 1020.00 0 0 0 0 19 nineteen 55*50’12” 55 * 50’12 ” 37*44'48” 37 * 44'48 ” 1030,00 1030.00 0 0 0 0 20 twenty 55*50'12 55 * 50'12 37*44'48 37 * 44'48 1040,00 1040.00 0 0 0 0 21 21 55*50'12” 55 * 50'12 ” 37*44'48’’ 37 * 44'48 ’’ 1050,00 1050.00 0 0 0 0

Значения со второго по одиннадцатый приняты в качестве рабочих для выбранной точки. Далее процесс определения местоположения осуществляют в описанной выше последовательности.The values from the second to the eleventh are accepted as workers for the selected point. Next, the location process is carried out in the sequence described above.

Claims

1. A method for determining the location of an object in a territory, including pre-selecting the interval between geographical points in a territory, preliminary measuring the physical parameters of artificial radio emission at selected points, writing to the database the indicated physical parameters for each selected geographical point, and then determining the location of the object by measuring physical parameters of artificial radio emission at the point of location of the object, transmitting the received data to the device during processing of the information, comparing the received data with the parameters recorded in the data base, the establishment of coincidence with the data recorded in the data base and determining the geographic location of the object.

2. The method according to claim 1, in which the sources of artificial radio emission are transmitting antennas of radio and / or television stations.

3. The method according to claim 1, in which the subsequent measurement of the physical parameters of artificial radio emission at a given point in the territory is carried out by means of a radio emission sensor built into the electronic device.

4. The method according to claim 1, in which a preliminary measurement of such physical parameters of artificial radio emission at selected points, such as signal width, and / or frequency, and / or phase, and / or power, and / or polarization, is carried out.

5. The method according to claim 1, further comprising determining the geographical location of the sources of artificial radio emission.

6. The method according to claim 1, further comprising periodically updating the database of the indicated physical parameters with respect to each selected geographical point.

7. A system for determining the location of an object in the territory, containing at least one radio-electronic means, equipped with a sensor for measuring physical parameters of artificial radio emission, information transmitting and receiving devices, remotely connected to an active terminal, including a database containing information about the parameters of radio emission in each selected in advance of the geographical point of the territory, a unit for comparing the parameters of the measurement sensor of the electronic means with the parameters of radio emission, containing imisya in the database to determine the geographic point at which the database obtained parameters coincide with the radio parameters and the information transmission apparatus installed geographical coordinates of points on the electronic devices.