RU2013785C1 - Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it - Google Patents
Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013785C1 RU2013785C1 SU5055456A RU2013785C1 RU 2013785 C1 RU2013785 C1 RU 2013785C1 SU 5055456 A SU5055456 A SU 5055456A RU 2013785 C1 RU2013785 C1 RU 2013785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- signals
- inputs
- output
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам определения координат источников радиоизлучения, и может быть использовано для оценки местоположения подвижных полицейских групп, автомобилей служб экстренной помощи, средств транспортировки ценных документов или грузов, отдельных лиц, а также в системах охранной сигнализации для определения местоположения автомобилей при их краже и лиц, на которых совершенно нападение. The invention relates to radio engineering, in particular to systems for determining the coordinates of radio emission sources, and can be used to estimate the location of mobile police groups, emergency vehicles, vehicles for transporting valuable documents or goods, individuals, as well as in security alarm systems for determining the location of cars with their theft and persons who are completely attacked.
Известен способ определения местоположения и идентификации подвижных объектов, основанный на излучении сигналов передатчиками, снабженными индивидуальными кодами и установленными на объектах, приеме этих сигналов за счет строго ограниченной энергодоступности только ближайшими к объектам приемниками, установленными на известных стационарных пунктах, передаче с приемников на пункт обработки данных о факте приема и коде принятных сигналов, где по координатам приемников, принимающих сигналы передатчиков объектов, определяют местоположение подвижных объектов и производят их идентификацию (Патент Франции N 2630565, кл G 08 B 7/06, 1988). Система, реализующая данный способ, содержит передатчики, установленные на объектах, N приемников, установленных на известных стационарных пунктах в пределах требуемого радиуса действия, пункт обработки и систему передачи информации с приемников на пункт обработки. A known method for determining the location and identification of moving objects, based on the emission of signals by transmitters equipped with individual codes and installed on objects, receiving these signals due to strictly limited energy availability only to the receivers closest to the objects installed at known stationary points, transmitting from receivers to the data processing point about the fact of receiving and the code of the received signals, where the coordinates of the receivers receiving the signals of the transmitters of objects determine the location voltage of moving objects and produce their identification (French Patent N 2630565, cl G 08
Недостатками известных способа и системы являются, во-первых, низкая точность местоопределения координат объектов, соизмеримая с расстоянием между ближайшими приемниками, во-вторых, низкая пропускная способность, в-третьих, ограниченный радиус действия, увеличение которого приводит к резкому увеличению реализационных затрат. The disadvantages of the known method and system are, firstly, the low accuracy of positioning of objects, comparable with the distance between the closest receivers, secondly, low throughput, and thirdly, a limited radius of action, the increase of which leads to a sharp increase in implementation costs.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ определения местоположения и идентификации подвижных объектов, заключающийся в излучении сигналов передатчиками подвижных объектов (ППО), снабженных индивидуальными кодами, приеме и демодуляции сигналов в N пространственно разнесенных приемных пунктах (ПП) с известными координатами, причем N ≥ 3, проведении замеров времени поступления сигналов на каждый ПП путем определения момента времени перехода мгновенной величины принятого сигнала через единый пороговый уровень и его положения относительно общего сигнала временной метки, который получают в каждом ПП путем приема сигнала местной телевещательной станции и выделения синхросигнала обратного хода кадровой развертки, идентификации на каждом ПП подвижных объектов на основе демодуляции принятых сигналов, передаче выявленных индивидуальных кодов объектов и полученных замеров времени поступления сигналов с каждого ПП на центральный пункт (ЦП) с известными координатами, расчете на ЦП взаимных задержек принятых в ПП сигналов, корректировке взаимных задержек на соответствующие поправки, получаемые при калибровке, расчете координат подвижных объектов по скорректированным взаимным задержкам и определении экземпляров объектов по переданным индивидуальным кодам объектов, причем для получения калибровочных поправок из пункта с известными координатами передают сигнал с опознавательным кодом калибровки, принимают его в приемных пунктах, проводят замеры времени поступления сигнала на каждый ПП, который передают на ЦП, где рассчитывают взаимные задержки между сигналами, принятыми в ПП, сравнивают их с известными расчетными величинами и результаты сравнения запоминают в виде поправок (Патент США N 4916455, кл. G 01 S 3/02, 1990). The closest in technical essence to the proposed method is a method for determining the location and identification of moving objects, which consists in emitting signals from transmitters of moving objects (PPO), equipped with individual codes, receiving and demodulating signals at N spatially spaced receiving points (PP) with known coordinates, and N ≥ 3, measurements of the time of arrival of signals to each PP by determining the instant of transition of the instantaneous value of the received signal through a single pore the level and its positions with respect to the common timestamp signal, which is received in each broadcasting station by receiving a local broadcasting station signal and extracting a vertical scan clock signal, identifying moving objects at each broadcasting station based on demodulation of the received signals, transmitting the detected individual object codes and received measurements the time of arrival of signals from each PC to a central point (CPU) with known coordinates, calculation on the CPU of the mutual delays of the signals received in the PC, corrected mutual delays for the corresponding corrections obtained during calibration, calculating the coordinates of moving objects from the adjusted mutual delays and determining the instances of objects from the transmitted individual codes of objects, and to obtain calibration corrections from a point with known coordinates, a signal with an identification calibration code is transmitted, it is received in reception points, they measure the time of arrival of the signal for each PP, which is transmitted to the CPU, where the mutual delays between the signals are calculated, etc. are infused with PP, compare them with known calculated values and the results of the comparison are stored in the form of amendments (US Patent No. 4916455, cl. G 01
Известная система определения местоположения и идентификации подвижных объектов, выбранная в качестве прототипа содержит передатчики подвижных объектов, N пространственно разнесенных приемных пунктов с известными координатами, причем N ≥ 3, центральный пункт с известными координатами и реперный передатчик с известными координатами, причем каждый передатчик подвижных объектов включает последовательно соединенные генератор кода объекта, радиопередающий блок и передающую антенну, каждый ПП включает последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемный блок и пороговый блок, последовательно соединенные измеритель временных интервалов и первый передающий модуль, последовательно соединенные дополнительную приемную антенну, дополнительный радиоприемный блок и блок выделения обратного хода кадровой развертки, выход которого подключен к одному входу измерителя временных интервалов, к другому входу которого подключен выход порогового блок, а и демодулятор, вход которого подключен к выходу радиоприемного блока, а выход - к входу второго передающего модуля, центральный пункт включает N первых и N вторых приемных модулей, входы которых подключены через телефонные линии связи к выходам соответственно первых и вторых передающих модулей соответствующих ПП, блок расчета координат, блок опознавания кода объекта, устройство индикации, управляющий блок и N блоков коррекции задержек, входы которых подключены к выходам соответствующих первых приемных модулей, а выходы - к соответствующим входам блока расчета координат, выход которого подключен к первому входу управляющего блока, второй вход которого подключен к выходу блока опознавания кода объекта, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу блока индикации и к объединенным первым управляющим входом N блоков коррекции задержек, вторые управляющие входы которых подключены к соответствующим входам управляющего блока, причем входы устройства опознавания кода объекта подключены к выходам соответствующих вторых приемных модулей, а реперный передатчик включает последовательно соединенные генератор опознавательного кода калибровки, радиопередающий блок и передающую антенну. Кроме того, необходимым условием работоспособности описанной системы является функционирование местной телевещательной станции. The known system for determining the location and identification of moving objects, selected as a prototype, contains transmitters of moving objects, N spatially separated receiving points with known coordinates, with N ≥ 3, a central point with known coordinates and a reference transmitter with known coordinates, and each transmitter of moving objects includes a series-connected object code generator, a radio transmitting unit, and a transmitting antenna, each PC includes a series-connected reception an antenna, a radio receiver unit and a threshold unit, a series-connected time interval meter and a first transmitting module, a series-connected additional receiver antenna, an additional radio-receiver unit and a frame scan backlight extraction unit, the output of which is connected to one input of the time interval meter, to the other input of which the output of the threshold unit is connected, as well as the demodulator, the input of which is connected to the output of the radio receiver unit, and the output is connected to the input of the second transmitting module, center The main point includes N first and N second receiving modules, the inputs of which are connected via telephone lines to the outputs of the first and second transmitting modules of the corresponding software, coordinates calculation unit, object code recognition unit, display device, control unit and N delay correction blocks, inputs which are connected to the outputs of the corresponding first receiving modules, and the outputs to the corresponding inputs of the coordinate calculation unit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the second input of which is It is accessible to the output of the object code recognition unit, and the first and second outputs are connected respectively to the input of the display unit and to the combined first control input N of delay correction units, the second control inputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit, and the inputs of the object code recognition device are connected to the outputs corresponding second receiving modules, and the reference transmitter includes serially connected calibration identification code generator, a radio transmitting unit, and a transmitting antenna Well. In addition, the functioning of the local broadcasting station is a prerequisite for the operability of the described system.
Недостатками известных способа и системы являются низкие точность местоопределения и пропускная способность, а также сложность технической реализации. Эти недостатки обусловлены следующими обстоятельствами. The disadvantages of the known method and system are low accuracy of location and throughput, as well as the complexity of the technical implementation. These shortcomings are due to the following circumstances.
Во-первых, принципиальные ограничения в точности местоопределения связаны с тремя основными факторами: невозможностью установки единого порогового уровня для всех N приемных пунктов, наличие временных его дрейфов и наличие ошибок измерения моментов положения временных меток на ПП. Все эти факторы приводят к погрешностям замеров временных интервалов и, следовательно, к ошибкам местоопределения. First, the fundamental limitations in the accuracy of positioning are associated with three main factors: the impossibility of setting a single threshold level for all N receiving points, the presence of its temporal drifts and the presence of errors in measuring the moments of the position of time stamps on the PCB. All these factors lead to errors in the measurement of time intervals and, consequently, to errors in location.
Во-вторых, пропускная способность способа и системы при использовании одной частоты для работы ППО ограничена одним объектом. Secondly, the throughput of the method and system when using the same frequency for the application software is limited to one object.
Применение нескольких частот для слежения за соответствующим числом объектов приводит к практически пропорциональному росту затрат. Кроме того, для осуществления калибровки требуется выключение всех ППО, что также снижает пропускную способность способа и системы. The use of several frequencies to track the corresponding number of objects leads to an almost proportional increase in costs. In addition, the calibration requires shutting down all the software, which also reduces the throughput of the method and system.
В-третьих, радиус действия системы, включающей только три ПП в реальных условиях с городской застройкой ограничивается электромагнитной доступностью сигнала ППО, при этом простое наращивание числа ПП приводит к пропорциональному росту реализационных затрат. Thirdly, the range of a system that includes only three PPs in real conditions with urban development is limited by the electromagnetic availability of the PPO signal, while a simple increase in the number of PPs leads to a proportional increase in sales costs.
Кроме того, сложность реализации системы обусловлена наряду с отмеченными обстоятельствами установки единого порогового уровня и высоких требований к точности оценки моментов положения временных меток также необходимостью оснащения приемных пунктов аппаратурой приема и выделения временных меток, необходимостью задействования телефонных каналов, а при отсутствии круглосуточной работы местной телевещательной станции - необходимостью развертывания специального передатчика сигналов единого времени. In addition, the complexity of the system implementation is due, along with the noted circumstances of setting a single threshold level and high requirements for the accuracy of estimating the moments of the position of time stamps, the need to equip the receiving points with equipment for receiving and highlighting time stamps, the need to use telephone channels, and in the absence of round-the-clock local broadcasting station - the need to deploy a special transmitter of signals of a single time.
Целью изобретения является повышение точности местоопределения и пропускной способности при относительном снижении реализационных затрат. The aim of the invention is to improve the accuracy of positioning and throughput with a relative reduction in implementation costs.
Это достигается тем, что при способе определения местоположения и идентификации подвижных объектов, заключающемся в излучении сигналов передатчиками подвижных объектов, снабженных индивидуальными кодами, приеме и демодуляции сигналов в N пространственно разнесенных приемных пунктах с известными координатами, причем N>3, идентификации подвижных объектов на основе демодуляции сигналов и расчете координат подвижных объектов на центральном пункте с известными координатами по взаимным задержкам принятых в ПП сигналов ППО, скорректированным на соответствующие поправки, получаемые при калибровке, периодически осуществляемой путем излучения на частоте ППО из пункта с известными координатами сигнала с опознавательным кодом калибровки, приема его в этих ПП и запоминания в виде поправок результатов сравнения полученных взаимных задержек между сигналами, принятыми в ПП, с известными расчетными величинами, принятые в ПП сигналы ретранслируют с переносом спектра на центральный пункт, где эти сигналы принимают с преобразованием на единую промежуточную частоту и измеряют взаимные задержки между ними, причем ретрансляцию сигналов производят одновременно только тремя ПП в течение установленного промежутка времени, для чего с ЦП на частоте ППО периодически излучают сигнал управления, снабженный индивидуальными кодами ПП, принимают его в ПП, демодулируют и при совпадении переданного кода с индивидуальным кодом ПП осуществляют ретрансляцию сигналов этим ПП, при этом в сигнале управления формируют индивидуальные коды трех близлежащих ПП с последовательным перебором от цикла к циклу кодов всех ПП, кроме того, в установленные промежутки времени в сигнале управления формируют опознавательный код калибровки, причем ППО излучают сигналы периодически с установленной скважностью, идентификацию подвижных объектов и опознавание кода калибровки производят на ЦП по результатам демодуляции сравнения и формирования усредненного кода сигналов, принятых одновременно с трех ПП и, кроме того, расчет координат, идентификацию подвижных объектов и калибровку производят в случае равенства нулю суммы трех измеренных значений взаимных задержек между парами сигналов, принятых с первого и второго, второго и третьего, третьего и первого ПП выбранной группы ПП и совпадения кодов сигналов, ретранслированных этими ПП. This is achieved by the fact that with the method for determining the location and identification of moving objects, which consists in emitting signals by transmitters of moving objects equipped with individual codes, receiving and demodulating signals at N spatially separated receiving points with known coordinates, N> 3, identifying moving objects based on signal demodulation and calculation of coordinates of moving objects at a central point with known coordinates for the mutual delays of the PPO signals received in the PP, adjusted to the corresponding corrections obtained during calibration periodically performed by emitting at the frequency of the software from the point with known coordinates of the signal with the calibration identification code, receiving it in these software and remembering as corrections the results of comparing the mutual delays between the signals received in the software, with known calculated values, the signals received in the PP are relayed with the transfer of the spectrum to the central point, where these signals are received with conversion to a single intermediate frequency and measured there are significant delays between them, and the signals are relayed simultaneously by only three PCs for a set period of time, for which a control signal equipped with individual software codes is periodically emitted from the CPU at the frequency of the software, receive it in the software, demodulate, and if the transmitted code matches the individual code PPs carry out relaying of signals by these PPs, while in the control signal individual codes of three nearby PPs are generated with sequential enumeration from cycle to cycle of codes of all PPs, in addition, in The set time intervals in the control signal form an identification calibration code, with the software emitting signals periodically with a set duty cycle, the identification of moving objects and the identification of the calibration code are performed on the CPU based on the results of demodulation of comparison and the formation of an averaged code of signals received simultaneously from three PPs and, in addition, calculation of coordinates, identification of moving objects and calibration are carried out if the sum of three measured values of mutual delays between pairs of signals is equal to zero the signals received from the first and second, second and third, third and first PPs of the selected PP group and the coincidence of signal codes relayed by these PPs.
Кроме того, для измерения взаимной задержки между сигналами U1(t) и U2(t) синхронно производят их дискретизацию во времени и квантовании по уровню, преобразуют полученные дискретные временные отсчеты этих сигналов в совокупность дискретных комплексных спектральных компонент (fn) и (fn) соответственно и вычисляют взаимную задержку τ12 по правилу
τ12= arg(fn)(fn)ff, (1)
где Nf - количество спектральных компонент сигналов;
n= 1, 2, 3, . . . , Nf - номер спектральной компоненты сигналов;
Δf = fn+1-fn - частотное расстояние между соседними спектральными компонентами сигналов;
k= 1, 2, 3, . . . , Nf-1 - масштабный множитель частотного расстояния между спектральными компонентами сигналов;
arg{ } - аргумент комплексной величины .In addition, to measure the mutual delay between the signals U 1 (t) and U 2 (t), they are simultaneously sampled in time and quantized by level, and the resulting discrete time samples of these signals are converted into a set of discrete complex spectral components (f n ) and (f n ), respectively, and calculate the mutual delay τ 12 according to the rule
τ 12 = arg (f n ) (f n ) f f , (1)
where N f is the number of spectral components of the signals;
n = 1, 2, 3,. . . , N f is the number of the spectral component of the signals;
Δf = f n + 1 -f n is the frequency distance between adjacent spectral components of the signals;
k = 1, 2, 3,. . . , N f -1 is a scale factor of the frequency distance between the spectral components of the signals;
arg { } is an argument of a complex quantity .
Кроме того в систему определения местоположения и идентификации подвижных объектов, содержащую передатчики подвижных объектов, N пространственно разнесенных приемных пунктов с известными координатами, причем N>3, и центральный пункт с известными координатами, причем каждый ППО включает последовательно соединенные генератор кода объекта, радиопередающий блок и передающую антенну, каждый ПП включает последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемный блок и демодулятор, а ЦП включает блок расчета координат, блок опознавания кода объекта, блок индикации, управляющий блок и три блока коррекции задержек, выходы которых подключены к соответствующим входам блока расчета координат, выход которого подключен к первому входу управляющего блока, второй вход которой подключен к выходу блока опознавания кода объекта, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу блока индикации и к объединенным первым управляющим входам первого, второго и третьего блоков коррекции задержек, вторые управляющие входы которых подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому выходам управляющего блока, в каждый ППО введен генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу радиопередающего блока в каждый ПП введены последовательно соединенные радиопередающий блок и радиопередающая антенна и последовательно соединенные блок опознавания кода ПП и генератор одиночного импульса, выход которого подключен к управляющему воду радиопередающего блока, вход которого подключен к выходу радиоприемного блока, а вход блока опознавания кода ПП подключен к выходу демодулятора, кроме того, в ЦП введены приемная антенна, три радиоприемных блока, объединенные входы которых подключены к выходу приемной антенны, три блока измерения задержки, блок сравнения задержек, три входа которого объединены с входами соответствующих трех блоков коррекции задержек и подключены к выходам соответствующих блоков измерения задержки, а выход подключен к третьему входу управляющего блока, три демодулятора, входы которых подключены к выходам соответствующих радиоприемных блоков, три блока опознавания кода ПП, входы которых подключены к выходам соответствующих демодуляторов, блок сравнения и усреднения кодов, три входа которого подключены к выходам соответствующих демодуляторов, а первый и второй выходы - соответственно к входу блока опознавания кода объекта и четвертому входу управляющего блока, шестой выход которого подключен к объединенным управляющим входам блока расчета координат и блока опознавания кода объекта, и передатчик управления, содержащий генератор кода ПП, генератор кода калибровочного сигнала и последовательно соединенные коммутатор, радиопередающий блок и передающую антенну, причем два входа коммутатора подключены соответственно к выходам генератора кода ПП и генератора кода калибровочного сигнала, а вход генератора кода ПП и управляющие входы коммутатора и радиопередающего блока подключены к седьмому, восьмому и девятому выходам управляющего блока соответственно, пятый, шестой и седьмой входы которой подключены к выходам соответствующих боков опознавания кода приемного пункта, кроме того, объединенные первый вход первого и второго блоков измерения задержки, объединенные второй вход первого и первый вход третьего блоков измерения задержки и объединенные первый вход второго и второй вход третьего блоков измерения задержки подключены к выходам соответствующих радиоприемных блоков. In addition, in a system for determining the location and identification of moving objects, which contains transmitters of moving objects, N spatially separated receiving points with known coordinates, with N> 3, and a central point with known coordinates, and each software includes a series-connected object code generator, a radio transmitting unit, and a transmitting antenna, each PC includes a receiving antenna, a radio receiving unit and a demodulator connected in series, and the CPU includes a coordinate calculation unit, a co-identification unit and the object, the display unit, the control unit and three delay correction blocks, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the coordinate calculation unit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the second input of which is connected to the output of the object code recognition unit, and the first and second outputs are connected respectively, to the input of the display unit and to the combined first control inputs of the first, second and third delay correction blocks, the second control inputs of which are connected respectively to the third, fourth to the fifth outputs of the control unit, a pulse generator is inputted into each PPO, the output of which is connected to the control input of the radio transmitting unit; serial connected radio transmitting unit and a radio transmitting antenna and series-connected PP code recognition unit and a single pulse generator, the output of which is connected to the radio transmitting water control, are introduced into each PP unit, the input of which is connected to the output of the radio receiver unit, and the input of the PP code identification block is connected to the output of the demodulator, in addition, to the CPU cc a receiving antenna, three radio receiving units, the combined inputs of which are connected to the output of the receiving antenna, three delay measuring units, a delay comparison unit, three inputs of which are combined with the inputs of the corresponding three delay correction units and connected to the outputs of the corresponding delay measuring units, are connected, and the output is connected to the third input of the control unit, three demodulators, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding radio receiver blocks, three recognition blocks of the PP code, the inputs of which are connected to the outputs respectively of existing demodulators, a code comparison and averaging unit, the three inputs of which are connected to the outputs of the corresponding demodulators, and the first and second outputs, respectively, to the input of the object code recognition unit and the fourth input of the control unit, the sixth output of which is connected to the combined control inputs of the coordinate calculation unit and the unit recognition of the object code, and a control transmitter comprising a software code generator, a calibration signal code generator, and a series-connected switch, a radio transmitting unit, and a a receiving antenna, and two inputs of the switch are connected respectively to the outputs of the generator of the PP code and the generator of the calibration signal code, and the input of the generator of the PP code and the control inputs of the switch and the radio transmitting unit are connected to the seventh, eighth, and ninth outputs of the control unit, respectively, the fifth, sixth, and seventh inputs which are connected to the outputs of the respective sides of the recognition code of the receiving point, in addition, the combined first input of the first and second delay measurement units, the combined second input of the first and a first input of the third delay measurement unit, and the combined first and second input to a second input of the third delay measurement units are connected to the outputs of the respective radio receiving units.
Кроме того, каждый блок измерения задержки содержит два аналого-цифровых преобразователя, два процессора быстрого преобразования Фурье (БПФ), два умножителя комплексных чисел, элемент задержки комплексных чисел, накапливающий сумматор комплексных чисел, функциональный преобразователь вида arctgy x , два делителя, накапливающий сумматор, датчик дискретных частотных расстояний и постоянное запоминающее устройство, причем выходы аналого-цифровых преобразователей подключены к входам соответствующих процессоров БПФ, пары выходов которых подключены к соответствующим парам входов первого умножителя комплексных чисел, пара выходов которого подключена соответственно к одной паре входов второго умножителя комплексных чисел и к паре входов элемента задержки комплексных чисел, пара выходов которого подключена к другой паре входов второго умножителя комплексных чисел, пара выходов которого подключена к паре входов накапливающего сумматора комплексных чисел, пара выходов которого подключена к паре входов функционального преобразователя вида arctgy x , выход которого подключен к первому входу первого делителя, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, выход которого подключен к первому входу второго делителя, к второму входу которого подключен выход постоянного запоминающего устройства, кроме того, выход датчика дискретных частотных расстояний подключен к объединенным управляющему входу элемента задержки комплексных чисел и второму входу первого делителя, причем входы двух аналого-цифровых преобразователей и выход второго делителя являются соответственно входами и выходом блока измерения задержки. Кроме того, блок сравнения задержек содержит два сумматора и пороговый блок, причем выход первого сумматора подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к входу порогового блока и, кроме того, пара входов первого сумматора, второй вход второго сумматора и выход порогового блока являются соответственно тремя входами и выходом блока сравнения задержек.In addition, each delay measurement unit contains two analog-to-digital converters, two fast Fourier transform processors (FFTs), two complex number multipliers, a complex number delay element that accumulates a complex number adder, a functional converter of the form arctg y x , two dividers that accumulate an adder , a discrete frequency distance sensor and read-only memory, and the outputs of the analog-to-digital converters are connected to the inputs of the corresponding FFT processors, the output pairs of which are are connected to the corresponding pairs of inputs of the first complex number multiplier, the pair of outputs of which is connected respectively to one pair of inputs of the second complex number multiplier and to the pair of inputs of the delay element of complex numbers, the pair of outputs of which is connected to another pair of inputs of the second complex number, the pair of outputs of which is connected to a pair of inputs of an accumulating complex number adder, a pair of outputs of which is connected to a pair of inputs of a functional converter of the form arctg y x , the output of which is connected to the first input of the first divider, the output of which is connected to the input of the accumulating adder, the output of which is connected to the first input of the second divider, to the second input of which the output of the permanent storage device is connected, in addition, the output of the discrete frequency distance sensor is connected to the combined control input of the delay element of complex numbers and the second input of the first divider, and the inputs of two analog-to-digital converters and the output of the second divider are respectively the inputs and outputs of the measurement unit delays. In addition, the delay comparison unit contains two adders and a threshold unit, the output of the first adder connected to the first input of the second adder, the output of which is connected to the input of the threshold unit and, in addition, a pair of inputs of the first adder, the second input of the second adder and the output of the threshold unit are respectively, three inputs and output block comparison delay.
На фиг. 1 приведена структурная схема системы, осуществляющей способ определения местоположения и идентификации подвижных объектов; на фиг. 2 - структурная электрическая схема центрального пункта; на фиг. 3 - структурная электрическая схема приемного пункта; на фиг. 4 - структурная электрическая схема передатчика подвижного объекта; на фиг. 5 - структурная электрическая схема устройства измерения задержки; на фиг. 6 - структурная электрическая схема устройства сравнения задержек; на фиг. 7 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу системы в режиме измерения координат и идентификации подвижных объектов; на фиг. 8 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу системы в режиме калибровки; на фиг. 9 - структурная электрическая схема устройства коррекции задержек; на фиг. 10 - структурная электрическая схема устройства сравнения и усреднения кодов; на фиг. 11 - схема варианта расположения на местности приемных пунктов при N= 7. In FIG. 1 is a structural diagram of a system implementing a method for determining the location and identification of moving objects; in FIG. 2 is a structural electrical diagram of a central point; in FIG. 3 - structural electrical diagram of the receiving point; in FIG. 4 is a structural electrical diagram of a transmitter of a moving object; in FIG. 5 is a structural electrical diagram of a delay measurement device; in FIG. 6 is a block diagram of a delay comparing device; in FIG. 7 - time diagrams of signals explaining the operation of the system in the mode of measuring coordinates and identification of moving objects; in FIG. 8 is a timing diagram of signals explaining the operation of the system in calibration mode; in FIG. 9 is a structural circuit diagram of a delay correction device; in FIG. 10 is a structural electrical diagram of a device for comparing and averaging codes; in FIG. 11 is a diagram of a location variant of receiving points at N = 7.
В предложенных способе и системе определения местоположения и идентификации подвижных объектов использована совокупность идей, объединенных единым изобретательским замыслом. К ним относятся следующие:
перенос основных операций по обработке сигналов на ЦП за счет ретрансляции этих сигналов на ЦП. Это обеспечивает существенное упрощение приемных пунктов, но при этом для обеспечения необходимой точности измерения моментов времени прихода сигналов способом, используемым в прототипе, требуется уникальная стабильность и точность установки частот трактов приема и ретрансляции (порядка 10-14);
измерение не моментов прихода сигналов, а их взаимной задержки на основе спектральной обработки сигналов. В данном случае может быть допущено общее расхождение частот приеморентрансляционных трактов на уровне разрешающей способности спектрального анализа, а такие требования технически несложно реализуемы. При этом переход на способ измерения, не требующий единой синхронизации системы и установки единого в пространственно рассредоточенных приемных пунктах порогового уровня, обеспечивает наряду с упрощением и повышение точности измерений;
применение режима периодического включения передатчиков подвижных объектов. Это обеспечивает квазиодновременное обслуживание не одного, а совокупности объектов в зоне действия трех приемных пунктов. Однако отсутствие синхронизации процессов включения передатчиков подвижных объектов может приводить к перекрытию периодов из излучения;
применение способов выявления фактов наличия в момент приема сигналов нескольких передатчиков или отсутствия сигналов, основанных на сравнении взаимных задержек и кодов сигналов, принятых одновременно тремя приемными пунктами. Существо идеи заключается в том, что только при излучении сигнала одного передатчика подвижного объекта в определенный интервал времени сигналы, принятые одновременно тремя ПП, будут когерентны, коды их будут совпадать и будет выполняться условие
τ12+τ23+τ31= 0(2) где τj i - взаимная задержка между сигналами, принятыми i- и j-м ПП. Условие (2) не выполняется при одновременном излучении двух и более независимых между собой сигналов ППО с соизмеримой мощностью или при отсутствии излучения сигналов ППО (при наличии шумов);
применение принципа последовательного обзора пространства путем перевода в режим ретрансляции соответствующих групп из трех ПП, для чего вводится необходимое управление ПП. Реализация принципа обеспечивает резкое сокращение числа каналов связи;
применение для калибровки приемноретрансляционных трактов передатчика управления, что обеспечивает практически несущественное увеличение реализационных затрат при резком улучшении точностных характеристик системы.The proposed method and system for determining the location and identification of moving objects uses a set of ideas united by a single inventive concept. These include the following:
transfer of basic operations for processing signals to the CPU by relaying these signals to the CPU. This provides a significant simplification of the receiving points, but at the same time, to ensure the necessary accuracy of measuring the times of arrival of signals by the method used in the prototype, unique stability and accuracy in setting the frequencies of the reception and relay paths are required (about 10-14 );
measuring not the moments of arrival of signals, but their mutual delay based on spectral processing of signals. In this case, a general discrepancy in the frequencies of the receiver-relay paths at the level of the resolution of the spectral analysis can be allowed, and such requirements are technically simple to implement. At the same time, the transition to a measurement method that does not require a single synchronization of the system and the installation of a single threshold level in spatially dispersed receiving points provides along with simplification and an increase in the measurement accuracy;
the application of the periodic inclusion of transmitters of moving objects. This provides quasi-simultaneous servicing of not one, but a set of objects in the coverage area of three receiving points. However, the lack of synchronization of the switching processes of transmitters of moving objects can lead to overlapping periods from radiation;
application of methods for detecting the facts of the presence at the time of receiving signals of several transmitters or the absence of signals based on a comparison of mutual delays and signal codes received simultaneously by three receiving points. The essence of the idea lies in the fact that only when a signal from one transmitter of a moving object is emitted at a certain time interval, the signals received simultaneously by three transmitters will be coherent, their codes will match, and the condition
τ 12 + τ 23 + τ 31 = 0 (2) where τ j i is the mutual delay between the signals received by the i- and j-th PP. Condition (2) is not satisfied when two or more independent software signals are emitted from each other with comparable power or in the absence of radiation from the software signals (in the presence of noise);
application of the principle of sequential space review by switching to the relay mode the corresponding groups of three PPs, for which the necessary PP control is introduced. The implementation of the principle provides a sharp reduction in the number of communication channels;
the use of a control transmitter for calibrating the receiver-relay paths, which provides a practically insignificant increase in sales costs with a sharp improvement in the accuracy characteristics of the system.
Введение в структурные элементы системы (центральный пункт, приемные пункты, передатчики подвижных объектов) новых блоков, связанных между собой и другими блоками системы указанным образом, обеспечивает правило измерения взаимных задержек сигналов, по которым производится определение координат объектов с более высокими точностью и пропускной способностью при относительном снижении реализационных затрат. Introduction to the structural elements of the system (central point, receiving points, transmitters of moving objects) of new blocks interconnected with other blocks of the system in this way provides a rule for measuring mutual signal delays, which determine the coordinates of objects with higher accuracy and throughput at a relative reduction in sales costs.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предложенный способ отличается от известного наличием новых действий над сигналами: ретрансляции с переносом спектра принятых в ПП сигналов на ЦП, прием сигналов на ЦП с преобразованием на единую промежуточную частоту, измерение взаимных задержек между принятыми сигналами, осуществление ретрансляции сигналов одновременно только тремя ПП (для чего режимами работы ПП управляют), проведение расчета координат, идентификации объектов и калибровки только в случае равенства нулю суммы взаимных задержек и совпадения кодов сигналов, ретранслированных тремя ПП, использование сигнала управления ПП для калибровки, периодическое излучение сигналов ППО. Сопоставительный анализ с прототипом также показывает, что предложенная система отличается наличием новых блоков (в каждом ППО - генератора импульсов; в каждом ПП - радиопередающих блоков и антенны, блока опознавания кода ПП и генератора импульса; в ЦП - приемной антенны, трех радиоприемных блоков, трех блоков измерения задержки, блока сравнения задержек, трех демодуляторов, трех блоков опознавания кода ПП, блока сравнения и усреднения кодов и передатчика управления), новыми связями между введенными блоками и остальными блоками системы, обеспечивающими реализацию нового способа определения местоположения и идентификации подвижных объектов. В связи с этим предложенные способ и система соответствуют критерию изобретения "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known one by the presence of new actions on the signals: relaying with the transfer of the spectrum of signals received in the PP to the CPU, receiving signals on the CPU with conversion to a single intermediate frequency, measuring the mutual delays between the received signals, implementation relaying signals at the same time only by three software (for which the operating modes of the software are controlled), the calculation of coordinates, identification of objects and calibration only if If the sum of the mutual delays and the coincidence of the codes of the signals relayed by three transmitters are used, the use of the control signal of the transmitter for calibration, the periodic emission of the signals from the receiver. Comparative analysis with the prototype also shows that the proposed system is distinguished by the presence of new units (in each software - pulse generator; in each software - radio transmitting units and antenna, recognition code recognition module and pulse generator; in the CPU - receiving antenna, three radio receiving units, three delay measurement units, delay comparison unit, three demodulators, three PP code code recognition blocks, code comparison and averaging unit and control transmitter), new connections between the entered blocks and the rest of the system blocks, about providing the implementation of a new method for determining the location and identification of moving objects. In this regard, the proposed method and system meet the criteria of the invention of "novelty."
При изучении других известных технических решений в данной области техники указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена, что обеспечивает соответствие критерию "существенные отличия". In the study of other well-known technical solutions in this technical field, the specified set of features that distinguishes the invention from the prototype has not been identified, which ensures compliance with the criterion of "significant differences".
Передатчики подвижных объектов периодически с установленной скважностью R излучают радиосигналы с центральной частотой fc и шириной спектра Δ F, содержащие их индивидуальные коды, в течение фиксированных интервалов времени Δ tс. За счет естественных различий в периоде следования импульсов генераторов импульсов ППО Тс взаимное положение импульсов в каждом периоде их повторения будет изменяться случайно: от полного несовпадения до частичного или полного перекрытия. При этом, если эти объекты находятся в зоне электромагнитной доступности тройки близлежащих приемных пунктов, то соответственно с взаимным положением импульсов от этих ППО будут изменяться условия их приема и наблюдения. Сигналы ППО принимают не менее чем в трех ПП, в зону действия которых они попадают. Сигналы, принятые тремя близлежащими ПП одновременно подвергаются преобразованию по частоте с сохранением спектра и ретранслируются в течение интервала времени Δ tр на ЦП на закрепленных за каждым ПП одной из трех частот ретрансляции fр1, fр2 и fр3. Сигналы, одновременно ретранслированные с трех ПП принимают на ЦП, где их синхронно преобразуют в сигналы с единой промежуточной частотой fпр. После этого на ЦП измеряют взаимные задержки между парами сигналов, принятых с первого и второго ( τ 12), второго и третьего ( τ 23), третьего и первого ( τ 31) приемных пунктов указанной тройки ПП и одновременно производят демодуляцию принятых с этих ПП сигналов.Mobile object transmitters periodically with a set duty cycle R emit radio signals with a central frequency f c and a spectrum width Δ F containing their individual codes for fixed time intervals Δ t s . Due to the natural differences in the pulse repetition period of the pulse generators of the PPO T with the relative position of the pulses in each period of their repetition will change randomly: from complete mismatch to partial or complete overlap. Moreover, if these objects are in the zone of electromagnetic accessibility of the three nearby receiving points, then, respectively, with the relative position of the pulses from these PPO, the conditions for their reception and observation will change. PPO signals are received in at least three PPs, into the coverage area of which they fall. The signals received by three nearby transmitters simultaneously undergo frequency conversion with preservation of the spectrum and are relayed over the time interval Δ t p to the CPU on one of the three relay frequencies f p1 , f p2 and f p3 assigned to each of the transmitters. Signals simultaneously relayed from three PCs are received by the CPU, where they are simultaneously converted into signals with a single intermediate frequency f pr After that, the CPU measures the mutual delays between the pairs of signals received from the first and second (τ 12 ), second and third (τ 23 ), third and first (τ 31 ) receiving points of the indicated triples, and at the same time they demodulate the signals received from these triples .
Измеренные значения трех взаимных задержек τ12, τ23, τ31 суммируют и полученную сумму сравнивают с пороговым значением Pτ= 3Δτ, где Δτ - погрешность измерения взаимной задержки между парой сигналов, т. е. производят проверку выполнения условия l τ12+τ23+τ31 l ≅Pτ, (3) эквивалентного условию (2) при идеальных измерителях взаимных задержек ( Δτ = 0). Одновременно производят поразрядное сравнение кодов принятых с трех ПП сигналов и формирование усредненного кода сигнала объекта. При выполнении условия (3) и совпадении результатов сравнения кодов сигналов, что свидетельствует о приеме в данный интервал времени сигнала только от одного ППО, во-первых, измеренные значения взаимных задержек τ12, τ23, τ31корректируются на соответствующие поправки, компенсирующие неидентичности приеморетрансляционных трактов данных трех ПП, которые получают при калибровке, далее по скорректированным взаимным задержкам τ12 I, τ23 I, τ31 Iпроизводят расчет координат данного объекта путем использования известных формул, во-вторых, по усредненному коду сигналов от трех ПП производят опознавание индивидуального кода объекта.The measured values of the three mutual delays τ 12 , τ 23 , τ 31 are summarized and the resulting sum is compared with the threshold value P τ = 3Δτ, where Δτ is the error in measuring the mutual delay between the pair of signals, i.e., the condition l τ 12 + τ is checked 23 + τ 31 l ≅P τ , (3) equivalent to condition (2) with ideal meters of mutual delays (Δτ = 0). At the same time, bitwise comparison of the codes received from three PP signals and the formation of an averaged code of the object signal are performed. When condition (3) is fulfilled and the results of the comparison of the signal codes coincide, which indicates the reception of a signal from only one PPO in a given time interval, firstly, the measured values of the mutual delays τ 12 , τ 23 , τ 31 are corrected for the corresponding corrections, compensating for non-identities receiving and relaying data paths of three PPs, which are obtained during calibration, then using the adjusted mutual delays τ 12 I , τ 23 I , τ 31 I calculate the coordinates of this object by using well-known formulas, and secondly, by using the unified code of signals from three PCs identifies the individual code of the object.
Результаты расчета координат и опознавания индивидуального кода объекта регистрируются в блоке индикации ЦП. В другие интервалы времени за время ретрансляции Δ tр аналогично производится расчет координат и идентификация других объектов, сигналы которых также принимаются выбранной группой из трех ПП. При невыполнении условия (3) или несовпадении результатов сравнения кодов сигналов, что свидетельствует о приеме в данный интервал времени сигналов от двух и более ППО или об отсутствии приема сигнала хотя бы в одном из трех ПП, расчет координат и идентификация объекта не производятся. Выбор интервала ретрансляции Δ tр из условия
Tc<Δtp<2Tc(4) позволяет получить контакт выбранных трех ПП со всеми ППО, находящимися в зоне их энергодоступности, а количество одновременно излучающих ППО, определение координат, идентификацию которых можно произвести с использованием выбранной тройки ПП, примерно равно скважности k излучения радиосигналов ППО.The results of the calculation of coordinates and recognition of the individual object code are recorded in the CPU display unit. At other time intervals during the relay time Δ t r, the coordinates are calculated similarly and other objects are identified, the signals of which are also received by a selected group of three PPs. If the condition (3) is not met or the results of the comparison of the signal codes do not match, which indicates the reception of signals from two or more software in a given time interval or the absence of signal reception in at least one of the three software, coordinates are not calculated and the object is not identified. The selection of the relay interval Δ t p from the condition
T c <Δt p <2T c (4) allows you to get the contact of the selected three PP with all the PPO located in the zone of their energy availability, and the number of simultaneously emitting PPO, determining the coordinates that can be identified using the selected triple of PP, is approximately equal to the duty cycle k radiation of radio signals of software.
Далее последовательно во времени сигналы, принятые другими группами из трех близлежащих ПП (количество групп равно количеству комбинаций из трех близлежащих приемных пунктов, возможных для N приемных пунктов), аналогично ретранслируются на ЦП с последующим определением координат и идентификации объектов, находящихся в зоне действия соответствующих групп ПП. Для осуществления одновременной ретрансляции сигналов группой из трех близлежащих ПП с последующим перебором всех групп близлежащих ПП режимами ретрансляции ПП управляют, что чего с ЦП на частоте ППО fсизлучается сигнал управления, содержащий в течение трех последовательных интервалов времени Δ tВ1, ΔtВ2, Δ tВ3 индивидуальные коды первого, второго и третьего ПП выбранной тройки ПП. Сигнал управления принимают в каждом ПП, демодулируют и при совпадении переданного кода первого ПП с индивидуальным кодом ПП осуществляют ретрансляцию сигналов этим ПП в течение интервала времени Δ tр, принимают ретранслированный сигнал управления на ЦП, демодулируют, опознают индивидуальный код первого ПП и далее излучают, повторяя аналогичные действия, сигнал управления с кодами второго и третьего ППП выбранной тройки ПП. Необходимо отметить, чо при управлении ПП сигналом на частоте ППО могут возникать ситуации, при которых ПП одновременно принимает и сигнал управления, и сигналы ППО. В этом случае сигнал управления содержит индивидуальный код данного ПП до тех пор, пока индивидуальный код ПП в данном ПП не будет опознан, и режим ретрансляции ПП включен. Поэтому длительность интервалов времени Δ tв1, Δtв2, Δ tв3 в общем может быть различна. После включения последнего ПП из выбранной тройки ПП в течение интервала времени Δtрследует пауза, во время которой сигнал управления не излучается. Далее аналогично излучается сигнал управления, содержащий индивидуальные коды других групп из трех близлежащих ПП с последовательным перебором от цикла к циклу кодов всех приемных пунктов.Then, in sequence, in time, signals received by other groups from three nearby receiving points (the number of groups is equal to the number of combinations of three nearby receiving points, possible for N receiving points) are similarly relayed to the CPU with subsequent determination of coordinates and identification of objects located in the coverage area of the corresponding groups PP To carry out simultaneous relaying of signals by a group of three nearby SPs with subsequent enumeration of all groups of nearby SPs, the PP relaying modes control that a control signal is emitted from the CPU at the PPO frequency f s for three consecutive time intervals Δ t B1 , Δt B2 , Δ t B3 individual codes of the first, second and third PP of the selected triple of PP. The control signal is received in each software unit, demodulated, and when the transmitted code of the first software matches the individual software code, the signals are relayed by this software for the time interval Δ t p , the relay control signal is received by the CPU, demodulated, the individual code of the first software is recognized and then emitted, repeating similar actions, the control signal with the codes of the second and third SPP of the selected three PP. It should be noted that when controlling the PP signal at the PPO frequency, situations may arise in which the PP simultaneously receives both the control signal and the PPO signals. In this case, the control signal contains the individual code of this software until the individual code of the software in this software is recognized and the relay mode of the software is turned on. Therefore, the length of time intervals Δ t c1, Δt c2, Δ t c3 may generally be varied. After the last PP has been switched on, a pause follows during the time interval Δt p from the selected triple of PPs, during which the control signal is not radiated. Then, a control signal containing individual codes of other groups from three neighboring SPs is sequentially emitted with sequential enumeration from the cycle to the code cycle of all receiving points.
Для определения поправок, учитывающих неидентичности приеморетрансляционных трактов и служащих для устранения систематических ошибок измерения координат объектов, периодически во времени производят калибровку, конечным результатом которой является запоминание поправок для дальнейшего использования их при корректировке измеренных взаимных задержек. В режиме калибровки в качестве сигнала с известными координатами используется сигнал управления, излучаемый с ЦП с известными координатами. При этом после включения последнего ПП из выбранной тройки близлежащих ПП в течение интервала времени Δ tрсизлучается сигнал управления с опознавательным кодом калибровки, аналогичный по структуре сигналу ППО (один из возможных объектов). Данный калибровочный сигнал с центральной частотой fс и шириной спектра ΔF принимают выбранными тремя ПП и ретранслируют на соответствующих частотах fр1, fр2, fр3 на ЦП, где дальнейшие действия над принятыми с ПП сигналами совпадают с действиями при измерении координат и идентификации объектов. При выполнении условия (3) и совпадении результатов сравнения кодов сигналов, что свидетельствует о приеме в данный интервал времени выбранными тремя ПП только сигнала управления с опознавательным кодом калибровки, измеренные значения взаимных задержек τ12, τ23, τ31сравнивают с известными расчетными величинами τ12p, τ23p, τ31pсоответственно. Результаты сравнения запоминают в виде поправок, соответствующих группе из выбранных трех ПП. Аналогично осуществляется определение поправок, соответствующих другим группам ПП, переводимым в режим ретрансляции по сигналу управления с ЦП.To determine corrections that take into account the non-identity of the relay paths and serve to eliminate systematic errors in measuring the coordinates of objects, a calibration is periodically performed over time, the end result of which is to memorize the corrections for later use when correcting the measured mutual delays. In calibration mode, a control signal emitted from a CPU with known coordinates is used as a signal with known coordinates. In this case, after the last PP has been turned on, a control signal with a calibration identification code that is similar in structure to the PPO signal (one of the possible objects) is emitted from a selected triple of nearby PPs over a time interval Δ t pc . This calibration signal with a central frequency f c and a spectrum width ΔF is received by the selected three transmitters and is relayed at the corresponding frequencies f р1 , f р2 , f р3 to the CPU, where further actions on the signals received with the transmitter coincide with the actions when measuring coordinates and identifying objects. When condition (3) is fulfilled and the results of the comparison of the signal codes coincide, which indicates that only three control signals received the selected control signal with the calibration identification code at the given time interval, the measured values of the mutual delays τ 12 , τ 23 , τ 31 are compared with the known calculated values τ 12p , τ 23p , τ 31p, respectively. The comparison results are stored in the form of corrections corresponding to a group of the selected three PP. Similarly, corrections are determined that correspond to other groups of PCs that are transferred to the relay mode by the control signal from the CPU.
Для измерения взаимной задержки между сигналами при предложенном способе использована известная взаимосвязь величины изменения разности фаз Δφ между парой сигналов, имеющих различие в частотах на величину частотного расстояния Δ f, от времени задержки сигналов τ , описываемая выражениями
Δφ= 2πΔfτ (5)
или
τ = (6) При этом, согласно предложенному способу, для измерения взаимной задержки τ12 между сигналами U1(t) и U2(t), имеющими ширину спектра Δ F, синхронно производят их дискретизацию во времени и квантование по уровню, преобразуют полученные дискретные временные отсчеты этих сигналов в совокупность дискретных комплексных спектральных компонент (fn) и (fn) соответственно, причем n= 1, 2, 3, . . . , Nf - номер спектральных компонент, а Nf - их количество в сигнале с шириной спектра Δ F. При этом преобразованные сигналы можно представить в виде
(t1) = A1ne; (7)
(t2) = A2ne, (8) где t1 и t2 - времена распространения сигналов, взаимную задержку которых требуется измерить;
A1n и A2n - модули спектральных компонент сигналов;
fn и φn - частота и начальная фаза спектральных компонент сигналов.To measure the mutual delay between the signals with the proposed method, the well-known relationship between the magnitude of the change in the phase difference Δφ between a pair of signals having a frequency difference by the frequency distance Δ f from the signal delay time τ described by the expressions
Δφ = 2πΔfτ (5)
or
τ = (6) Moreover, according to the proposed method, to measure the mutual delay τ 12 between the signals U 1 (t) and U 2 (t) having a spectrum width Δ F, they are simultaneously sampled in time and quantized by level, and the resulting discrete time samples of these signals in the aggregate of discrete complex spectral components (f n ) and (f n ), respectively, with n = 1, 2, 3,. . . , N f is the number of spectral components, and N f is their number in the signal with a spectrum width Δ F. In this case, the converted signals can be represented as
(t 1 ) = A 1n e ; (7)
(t 2 ) = A 2n e , (8) where t 1 and t 2 are the propagation times of signals whose mutual delay is required to be measured;
A 1n and A 2n are the modules of the spectral components of the signals;
f n and φ n are the frequency and initial phase of the spectral components of the signals.
Используя выражения (7) и (8), можно записать следующее равенство:
(fn)(fn)(fn+k)(fn+k) = A1nA2nA1(n+k)A2(n+k)e, (9) где τ12 = t1-t2 - взаимная задержка сигналов;
K Δ f= fn+k-fn= k(fn+1-fn) - частотное расстояние между (n+k)-й и n-й спектральными компонентами сигналов (частотные расстояния между любыми соседними спектральными компонентами равны между собой). Поэтому, учитывая равенство (9), предложена совокупность дальнейших действий над спектральными компонентами сигналов (fn) и (fn), сводящаяся к вычислению взаимной задержки τ12 по правилу (1).Using expressions (7) and (8), we can write the following equality:
(f n ) (f n ) (f n + k ) (f n + k ) = A 1n A 2n A 1 (n + k) A 2 (n + k) e , (9) where τ 12 = t 1 -t 2 is the mutual delay of the signals;
K Δ f = f n + k -f n = k (f n + 1 -f n ) is the frequency distance between the (n + k) and n-th spectral components of the signals (frequency distances between any adjacent spectral components are equal between by yourself). Therefore, taking into account equality (9), a set of further actions on the spectral components of the signals is proposed (f n ) and (f n ), which reduces to calculating the mutual delay τ 12 according to rule (1).
Система определения местоположения и идентификации подвижных объектов содержит центральный пункт 1, N приемных пунктов 2. i (i= 1, 2, . . . , N), причем N>3, и требуемое количество М передатчиков подвижных объектов 3. m (m= 1, 2, 3, . . . , M). Центральный пункт 1 содержит приемную антенну (ПрА)4, первый, второй и третий радиоприемные блоки (РПр6) 5, 6 и 7, первый, второй и третий блоки измерения задержки (БИЗ) 8, 9 и 10, первый, второй и третий блоки коррекции задержек (БКЗ) 11, 12 и 13, блок расчета координат (БРК) 14, блок сравнения задержек (БСЗ) 15, первый, второй и третий демодуляторы (ДМ) 16, 17 и 18, первый, второй и третий блоки опознавания кода приемного пункта (БОКПП) 19, 20 и 21, блок сравнения и усреднения кодов (БСУК) 22, блок опознавания кода объекта (БОКО) 23, управляющий блок 24, блок индикации (БИ) 25 и передатчик управления (ПУ) 26, включающий генератор кодов приемных пунктов (ГКПП) 27, генератор кода калибровочного сигнала (ГККС) 28, коммутатор 29, радиоперадающий блок (РПБ) 30 и передающую антенну (ПА) 31. The system for determining the location and identification of moving objects contains a
Каждый приемный пункт 2. i содержит приемную антенну 32, радиоприемный блок 33, радиопередающий блок 34, передающую антенну 35, демодулятор 36, блок опознавания кода приемного пункта 37 и генератор одиночного импульса (ГОИ) 33. Each
Каждый передатчик подвижного объекта 3. m содержит генератор кода объекта (ГКО) 39, радиопередающий блок 40, передающую антенну 41 и генератор импульсов (ГИ) 42. Each transmitter of a moving
Кроме того, каждый блок измерения задержки 8, 9 и 10 содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 43 и 44, первый и второй процессоры быстрого преобразования Фурье (БПФ) 45 и 46, первый и второй умножители комплексных чисел (УКЧ) 47 и 48, элемент задержки комплексных чисел (ЭЗКЧ) 49, накапливающий сумматор комплексных чисел (НСКЧ) 50, функциональный преобразователь вида arctgy x (ФП) 51, первый и второй делители 52 и 53, накапливающий сумматор (НС) 54, датчик дискретных частотных расстояний (ДДЧР) 55 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 56.In addition, each
Кроме того, устройство сравнения задержек 15 содержит первый и второй сумматоры 57 и 58 и пороговый блок 59. In addition, the device comparing delays 15 contains the first and
Система, реализующая способ определения местоположения и идентификации подвижных объектов, работает следующим образом. A system that implements a method for determining the location and identification of moving objects, operates as follows.
Передатчики подвижных объектов 3. m периодически с периодом Тс с установленной скважностью k излучают радиосигналы с центральной частотой fси шириной спектра Δ F, содержащие их индивидуальные коды, в течение фиксированных интервалов времени Δ tc (см. фиг. 7 а, б, в и 8 а, б, в), для чего в каждом ППО 3. m сигнал с ГКО 39, содержащий индивидуальный код объекта, поступает на РПБ 40, включение которого управляется ГИ 42, формирующим с периодом Тс импульсы длительностью Δ tc, и далее сигнал с центральной частотой fc в установленные интервалы времени Δ tcпоступает на ПА 41 и излучается. Радиосигналы, излучаемые каждым ППО 3. m принимают не менее чем в трех пространственно разнесенных ПП, ближайших к соответствующим ППО 3. m.Transmitters of moving
В режиме измерения координат и идентификации подвижных объектов по командам с ЦП 1 одновременно осуществляют ретрансляцию сигналов группам из трех близлежащих ПП при последовательном во времени переборе всех комбинаций возможных из N пространственно разнесенных приемных пунктов, образующих группы из трех близлежащих ПП. Для осуществления ретрансляции сигналов группой из трех близлежащих ПП с седьмого, восьмого и девятого выходов управляющего блока 24 на вход ГКПП 27, управляющие входы коммутатора 29 и РПБ 30 соответственно поступают сигнал, содержащий номер первого ПП выбранной группы, сигнал логической единицы и сигнал включения передатчика. По этим сигналам ГКПП 27 формирует код первого ПП выбранной группы, который поступает на первый вход коммутатора 29 и далее - на вход РПБ 30, формирующего сигнал управления на частоте fс, содержащий код первого ПП. Данный сигнал управления с выхода РПБ 30 поступает на вход ПА 31 и излучается. Сигнал управления принимают на частоте fc в каждом ПП системы, причем сигнал, принятый ПрА 32, поступает на вход РПрБ 33, где усиливается и преобразуется в сигнал с промежуточной частотой fпр. с сохранением первоначального спектра. Далее сигнал с выхода РПрБ 33 поступает одновременно на входы РПБ 34 и демодулятора 36. В демодуляторе 36 производят демодуляцию сигнала, после чего демодулированный сигнал с выхода ДМ 36 поступает на вход БОКПП 37, в котором производят сравнение переданного кода первого ПП выбранной группы ПП с индивидуальным кодом ПП. При совпадении кодов с выхода БОКПП 37 первого ПП выбранной группы ПП на вход ГОИ 38 поступает сигнал совпадения, при приеме которого ГОИ 38 формирует одиночный импульс длительностью Δ tр, поступающий на управляющий вход РПБ 34 и включающий его на интервал времени Δ tр (см. фиг. 7, д). В течение этого интервала времени сигнал, поступающий на вход РПБ 34 на промежуточной частоте fпр, преобразуется в сигнал с центральной частотой ретрансляции fр1, закрепленной за данным ПП, и сохраняющий первоначальный спектр сигналов. Данный сигнал с выхода РПБ 34 поступает на вход ПА 35 и излучается в течение интервала времениΔ tр. Ретранслированный включенным первым ПП из выбранной группы ПП сигнал управления, содержащий индивидуальный код этого ПП, принимается ПрА 4 ЦП 1, с выхода которой поступает на вход первого РПрБ 5, настроенного на центральную частоту fp1, где усиливается, преобразуется с сохранением первоначального спектра в сигнал на промежуточной частоте fпр. С выхода РПрБ 5 сигнал поступает на вход первого демодулятора 16, где он демодулируется, и далее с выхода ДМ 16 поступает на вход первого БОКПП 19, где производится сравнение полученного кода с индивидуальными кодами ПП, имеющих закрепленные частоты ретрансляции fр1. При совпадении принятого кода с кодом соответствующего ПП на выходе УОКПП 19 появляется сигнал совпадения, который поступает на пятый вход управляющего блока 24. При поступлении на пятый вход управляющего блока 24 сигнала совпадения с его седьмого выхода на вход ГКПП 27 поступает сигнал, содержащий номер второго ПП выбранной тройки ПП (необходимо отметить, что сигнал управления, формируемый на ЦП 1, содержит индивидуальный код первого ПП выбранной группы в течение интервала времени Δ tв1 (см. фиг. 7, г). Далее производятся аналогичные действия с сигналом управления, содержащим индивидуальный код второго ПП, за исключением следующих действий. При совпадении кодов с выхода БОКПП 37 второго ПП выбранной группы ПП его РПБ 34 формирует сигнал на частоте fр2, закрепленной за данными ПП (см. фиг. 7, е). Ретранслированный включенным вторым ПП сигнал управления, содержащий индивидуальный код этого ПП, принимается ПрА 4, с выхода которой поступает на вход второго РПрБ 6, настроенного на центральную частоту fр2, где усиливается, преобразуется с сохранением первоначального спектра в сигнал на промежуточной частоте fпр. С выхода РПрБ 6 сигнал поступает на вход второго демодулятора 17, где он демодулируется, и далее с выхода ДМ 17 поступает на вход второго БОКПП 20, где производят сравнение полученного кода с индивидуальными кодами ПП, имеющих закрепленные частоты ретрансляции fр2. При совпадении принятого кода с кодом соответствующего ПП на выходе БОКПП 20 появляется сигнал совпадения, который поступает на шестой вход управляющего блока 24. При поступлении на шестой вход управляющего блока 24 сигнала совпадения с его седьмого выхода на вход ГКПП 27 поступает сигнал, содержащий номер третьего ПП выбранной тройки ПП (необходимо отметить, что сигнал управления, формируемый на ЦП 1, содержит индивидуальный код второго ПП выбранной группы ПП в течение интервала времени tв2, что отражено на фиг. 7, г).In the mode of measuring coordinates and identifying moving objects by commands from
Далее производятся аналогичные действия с сигналом управления, содержащим индивидуальный код третьего ПП, за исключением следующих действий. При совпадении кодов с выхода БОКПП 37 третьего ПП выбранной группы ПП его РПБ 34 формирует сигнал на частоте fр3, закрепленной за данными ПП (см. фиг. 7, ж). Ретранслированный включенным третьим ПП сигнал управления, содержащий индивидуальный код этого ПП, принимается ПрА 4, с выхода которой поступает на вход третьего РПрБ 7, настроенного на центральную частоту fр3, где усиливается, преобразуется с сохранением первоначального спектра в сигнал на промежуточной частоте fпр. С выхода РПрБ 7 сигнал поступает на вход третьего демодулятора 18, где он демодулируется и далее с выхода ДМ 18 поступает на вход третьего БОКПП 21, где производят сравнение полученного кода с индивидуальными кодами ПП, имеющих закрепленные частоты ретрансляции fр3. При совпадении принятого кода с кодом соответствующего ПП на выходе БОКПП 21 появляется сигнал совпадения, который поступает на седьмой вход управляющего блока 24. При поступлении на седьмой вход управляющего блока 24 сигнал совпадения с его девятого выхода на управляющий уход РПБ 30 поступает сигнал выключения передатчика, в результате чего сигнал управления с ПУ 26 не излучается (необходимо отметить, что сигнал управления, формируемый на ЦП 1, содержит индивидуальный код третьего ПП выбранной группы ПП в течение интервала времени Δtв3, что отражено на фиг. 7, г).Next, similar actions are performed with a control signal containing an individual code of the third software, with the exception of the following actions. If the codes coincide with the output of BOKPP 37 of the third PP of the selected PP group, its
После включения режима ретрансляции последнего ПП из выбранной тройки ПП эти ПП в течение интервала времени Δ tрс, определяемого выражением
Δtpc= Δtp-2(ΔtB2+ΔtB3), (10) производят одновременную ретрансляцию сигналов ППО, находящихся в зон действия этой группы ПП (см. фиг. 7). При этом сигналы ППО на частоте fспринимают одновременно этой группой ПП, причем в каждом ПП принятые ПрА 32 сигналы ППО поступают на вход РпрБ 33, где усиливаются и преобразуются в сигналы с промежуточной частотой fпр с сохранением принятого спектра. Далее сигналы в каждом из трех ПП с выхода РПрБ 33 поступают на вход РПБ 34, где преобразуются в сигналы с соответствующей ПП частотой ретрансляции fр1, fр2, fр3, которые поступают на ПА 34 и излучаются. В режиме измерения координат и идентификации подвижных объектов после включения режима ретрансляции первого, второго и третьего ПП выбранной группы ПП с второго выхода управляющего блока 24 на первые управляющие входы БКЗ 11, 12 и 13 поступает сигнал считывания, а с третьего, четвертого и пятого выходов управляющего блока 24 на вторые управляющие входы БКЗ 11, 12 и 13 поступают сигналы, содержащие пары номеров ПП, являющихся соответственно первым и вторым, третьим и первым, вторым и третьим ПП в выбранной группе ПП, осуществляющих ретрансляцию. Сигналы ППО, синхронно ретранслированные тремя выбранными ПП, принимают ПрА 4 ЦП 1, с выхода которой одновременно поступают на входы РПрБ 5, РПрБ 6 и РПрБ 7, настроенных на соответствующие частоты fр1, fр2, fр3, при этом сигналы, ретранслированные первым, вторым и третьим ПП выбранной группы ПП одновременно усиливаются и преобразуются в сигналы с единой промежуточной частотой fпр в РПрБ 5, РПрБ 6 и РПрБ 7 соответственно. Сигналы с выходов РПрБ5, РПрБ 6 и РПрБ7 поступают на входы соответственно ДМ16, ДМ17 и ДМ18, где производится их демодуляция и, кроме того, пары сигналов с выходов РПрБ 5 и РПрБ 6, РПрБ 7 и РпрБ 5, РПрБ 6 и РПрБ 7 поступают соответственно на пары входов первого БИ38, второго БИЗ 9, и третьего БИЗ 10, где производят измерение взаимных задержек τ12, τ31иτ23 между парами сигналов, ретранслированных соответственно первым и вторым, третьим и первым, вторым и третьим ПП выбранной группы ПП. Измеренные значения взаимных задержек τ12, τ31, τ23с выходов БИЗ 8, БИЗ 9 и БИЗ 10 поступают на соответствующие входы БСЗ 15, где производят суммирование этих взаимных задержек и сравнение полученной суммы с пороговым значением Pτ , и входы соответственно БКЗ 11, БКЗ 12 и БКЗ 13, где производят их корректировку на соответствующие поправки Δτ12, Δτ31, Δτ23, компенсирующие инструментальные погрешности измерения взаимных задержек, обусловленные неидентичностью приеморетрансляционных трактов между первым и вторым, третьим и первым, вторым и третьим ПП выбранной группы ПП. Скорректированные взаимные задержки τ12 I, τ31 I, τ23 I с выходов БКЗ 11, БКЗ 12 и БКЗ 13 поступают на соответствующие входы БРК 14. Кроме того, коды демодулированных сигналов с выходов ДМ 16, ДМ 17 и ДМ 18 поступают на соответствующие входы БСУК 22, где производят сравнение и усреднение кодов, причем усредненный код сигналов с первого выхода БСУК 22 поступает на вод БОКО 23. Если полученная в БСЗ 15 сумма взаимных задержек τ12, τ31иτ23 не превышает пороговое значение Pτ , что свидетельствует о приеме в данный интервал времени сигнала только от одного ППО, то на выходе БСЗ 15 появляется сигнал логической единицы, в противном случае - сигнал логического нуля (см. фиг. 7, з). Кроме того, если коды сигналов, поступающих на БСУК 22, совпадают, что также дополнительно подтверждает факт приема в данный интервал времени сигнала только от одного ППО, то на втором выходе БСУК 22 появляется сигнал логической единицы, в противном случае - сигнал логического нуля (см. фиг. 7, и). Сигналы с выхода БСЗ 15 и второго выхода БСУК 22 поступают соответственно на третий и четвертый входы управляющего блока 24. При поступлении на третий и четвертый входы управляющего блока 24 сигналов логических единиц на ее шестом выходе формируется сигнал логической единицы, а при поступлении хотя бы на один из этих входов сигналов логического нуля на ее шестом выходе формируется сигнал логического нуля. Сигнал с шестого выхода управляющего блока 24 поступает на управляющие входы БРК 14 и БОКО 23. При поступлении на управляющий вход БРК 14 сигнала логической единицы в нем производится расчет координат объекта на основе использования известных формул /3/ по скорректированным взаимным задержкам τ12 I, τ31 I, иτ23 I сигналов, полученным в данный интервал времени Δ tи (см. фиг. 7), в противном случае расчет координат не производится. Вычисленные значения координат объекта с выхода БРК 14 поступают на первый вход управляющего блока 24. При поступлении на управляющий вход БОКО 23 сигнала логической единицы в нем производится опознавание кода объекта на основе поразрядного сравнения поступившего на его вход в данный интервал времени Δ tи кода с кодами всех ППО системы. При совпадении поступившего кода с кодом одного из ППО на выходе БОКО 23 появляется сигнал, содержащий номер этого ППО системы, который поступает на второй вход управляющего блока 24, где по номеру данного ППО системы из памяти управляющего блока 24 извлекается подробная информация об объекте, заложенная в банк данных (например, фамилия владельца ППО, марка, цвет, регистрационный номер автомобиля, на котором установлен ППО и т. д. ). При поступлении сигналов на первый и второй входы управляющего блока 24 на его первом выходе формируется сигнал, содержащий информацию о координатах и результатах идентификации данного объекта, который поступает на вход БИ 25, где производится отображение принятой информации. Таким образом, в течение интервала времени Δ tрс (см. фиг. 7 и формулу (10)) производятся определение местоположения и идентификация объектов, передатчики которых излучают радиосигналы и которые находятся в зоне действия трех ПП выбранной группы ближайших между собой ПП. На фиг. 7 в качестве примера указаны интервалы времени Δ tи1, Δ tи2, Δ tи3, в течение которых производится определение местоположения и идентификация соответственно первого, второго и третьего объектов, находящихся в зоне действия выбранных трех ПП.After switching on the relay mode of the last PP from the selected triple PP, these PP during the time interval Δ t pc defined by the expression
Δt pc = Δt p -2 (Δt B2 + Δt B3 ), (10) simultaneously relay the signals of the PSS located in the zones of action of this group of BPS (see Fig. 7). Wherein CSPs signals at frequency f simultaneously with receiving the group of PP, PP and in each received EXAMPLE 32 A PES signals applied to the input P p B 33 where amplified and converted into signals of an intermediate frequency f etc. with the received spectrum conservation. Next, the signals in each of the three SPs from the output of the RP r B 33 are fed to the input of the
Аналогично производится включение режима ретрансляции других групп из трех близлежащих ПП при последовательном во времени переборе всех комбинаций, возможных из N пространственно разнесенных приемных пунктов, и определение местоположения и идентификация объектов, находящихся в зоне действия соответствующих групп ПП. Таким образом, интервал времени перебора всех комбинаций из трех близлежащих ПП (циклов) ΔtΣпроизводится местоопределение и идентификация всех ППО системы, излучающих радиосигналы в данный интервал времени ΔtΣ . Причем интервал времени ΔtΣ связан с временными параметрами одного цикла по формуле
ΔtΣ= S(Δtp+ΔtB1+ΔtB2+ΔtB3), (11) где S - количество комбинаций из трех близлежащих ПП, возможных из N пространственно разнесенных приемных пунктов системы.Similarly, the relay mode of other groups from three neighboring BCPs is turned on with a sequential search of all combinations possible from N spatially separated receiving points, and location and identification of objects located in the coverage area of the corresponding BCPs are performed. Thus, over the time interval of all combinations of the three PP nearby (cycles) Δt Σ made positioning and identification of all the fire suppression system, which emit radio signals in a given interval of time Δt Σ. Moreover, the time interval Δt Σ is associated with the time parameters of one cycle according to the formula
Δt Σ = S (Δt p + Δt B1 + Δt B2 + Δt B3 ), (11) where S is the number of combinations of three nearby SPs possible from N spatially separated receiving points of the system.
Периодически во времени производится калибровка системы, конечным результатом которой является получение и запоминание поправок, учитывающих неидентичности приеморетрансляционных трактов ПП и используемых в дальнейшем в режиме определения координат объектов. The system is calibrated periodically over time, the end result of which is to receive and remember corrections that take into account the non-identity of the receiver-relay paths of the software and are used later in the mode of determining the coordinates of objects.
В режиме калибровки аналогично режиму измерения координат и идентификации подвижных объектов по командам с ЦП одновременно осуществляют ретрансляцию сигналов группой из трех близлежащих ПП при последовательном во времени переборе всех комбинаций, возможных из N пространственно разнесенных приемных пунктов. Отличие режима калибровки от режима измерения заключается в следующем. После включения режима ретрансляции третьего (последнего) ПП выбранной группы из трех ПП, т. е. после поступления на седьмой вход управляющего блока 24 сигнала совпадения с ее восьмого выхода на управляющий вход коммутатора 29 поступает сигнал логического нуля, соединяющий его второй вход с выходом, а с ее девятого выхода на управляющий вход РПБ 30 продолжает поступать сигнал включения в течение интервала времени Δ tрс с момента поступления сигнала логического нуля на управляющий вход коммутатора 29. Код калибровочного сигнала с выхода ГККС 28 поступает на второй вход коммутатора 29 и далее с его выхода - на выход РПБ 30, формирующего сигнал с опознавательным кодом калибровки на частоте fс с шириной спектра Δ F, по структуре аналогичный сигналу ППО, но со скважностью k, равной единице (т. е. непрерывный сигнал). Калибровочный сигнал с выхода РПБ 30 поступает на вход ПА 31 в течение интервала времени Δtрс и излучается (см. фиг. 8). Кроме того, в режиме калибровки, так же как и в режиме измерения после включения режима ретрансляции трех ПП выбранной группы с третьего, четвертого и пятого выходов управляющего блока 24 на вторые управляющие входы БК3 11, БКЗ 12 и БКЗ 13 поступают сигналы, содержащие пары номеров ПП, являющихся соответственно первым и вторым, третьим и первым, вторым и третьим ПП в выбранной группе ПП. Калибровочный сигнал принимается всеми N приемными пунктами системы как один из сигналов ППО. Дальнейшие действия над калибровочным сигналом полностью совпадает с аналогичными действиями над сигналами в системе при режиме измерения до момента поступления сигналов с выходов БС3 15 и БСУК 22 соответственно на третий и четвертый входы управляющего блока 24. При поступлении на третий и четвертый входы управляющего блока 24 сигналов логических единиц, что соответствует приему в данный интервал времени Δ tк только одного калибровочного сигнала (см. фиг. 8), на ее втором выходе формируется сигнал "Запись", который поступает на объединенные управляющие входы БКЗ 11, БКЗ 12 и БКЗ 13. Поэтому сигналу в БКЗ 11, БКЗ 12 и БКЗ 13, во-первых, производится определение поправок Δτ12, Δτ31иΔτ23 соответственно на основе сравнения измеренных взаимных задержек τ12, τ31, τ23 с расчетными τ12p, τ31p, τ23p, и во-вторых, производится запоминание этих поправок, соответствующих выбранной группе из трех ПП. В течение интервала времени ретрансляции сигналов одной группой ПП Δ tрс интервалов времени Δ tki, в течение которых производится калибровка, может быть несколько (см. фиг. 8). Их число и продолжительность зависят от числа одновременно работающих в интервале времени Δ tpcППО, находящихся в зоне действия выбранных трех ПП. Аналогично производится калибровка всех других групп системы. Общее время калибровки системы ΔtΣтакже определяется формулой (11).In the calibration mode, similar to the coordinate measurement and identification of moving objects by commands from the CPU, the signals are simultaneously relayed by a group of three nearby SPs with a sequential search of all combinations possible from N spatially separated receiving points. The difference between the calibration mode and the measurement mode is as follows. After the relay mode of the third (last) PC is turned on, the selected group of three PCs, i.e., after the seventh input of the
Каждый блок измерения задержки 8, 9 и 10 работает следующим образом. Each
Пара сигналов U1(t) и U2(t), имеющих ширину спектра Δ F, одновременно поступают соответственно на первый и второй входы (вх. 1 и Вх. 2) БИЗ (см. фиг. 5), которые являются входами АЦП 43 и АЦП 44, где синхронно производят их дискретизацию во времени и квантование по уровню. Дискретные временные отсчеты сигналов с выходов АЦП 43 и АЦП 44 поступают на входы процессоров БПФ 45 и 46 соответственно, где эти отсчеты сигналов преобразуют в совокупность дискретных комплексных спектральных компонент этих же сигналов (fn) и (fn) соответственно, причем n= 1, 2, 3, . . . , Nf. Последовательно во времени действительные (мнимые) части каждой спектральной компоненты сигналов (fn) и (fn) с первых (вторых) выходов процессоров БПФ 45 и 46 синхронно поступают на первые (вторые) входы соответственно первой и второй пары входов УКЧ 47, где последовательно во времени производят вычисление составляющих взаимного спектра (fn) по правилу
(fn)= (fn)(fn). (12)
Далее последовательно во времени действительные (мнимые) части каждой составляющей взаимного спектра (fn) с первого (второго) выходов УКЧ 47 поступают на первый (второй) вход первой пары входов УКЧ 48 и первый (второй) вход ЭЗКЧ 49. Одновременно сигнал с выхода ДДЧР 55, соответствующий первому частотному расстоянию между спектральными компонентами k Δ f (т. е. для k= 1), поступает на объединенные управляющий вход ЭЗКЧ 49 и второй вход первого делителя 52. ЭЗКЧ 49 производит задержку действительных и мнимых частей каждых поступающих на его входы спектральных компонент взаимного спектра на время Тз, определяемое по формуле
Тз= kTo, (13) где То - интервал следования спектральных компонент взаимного спектра (fn).A pair of signals U 1 (t) and U 2 (t) having a spectrum width Δ F simultaneously arrive at the first and second inputs (
(f n ) = (f n ) (f n ). (12)
Then, sequentially in time, the real (imaginary) parts of each component of the mutual spectrum (f n ) from the first (second) outputs of the UHF 47 are fed to the first (second) input of the first pair of inputs of the
T s = kT o , (13) where T o is the interval between the spectral components of the mutual spectrum (f n ).
Действительные и мнимые части спектральных компонент (fn) с первого и второго выходов ЭЗКЧ 49 поступают соответственно на первый и второй входы второй пары входов второго УКЧ 48, где последовательно во времени производят вычисление комплексных параметров , n по правилу = (fn+k)(fn) (14) для n= 1, 2, . . . , Nf-k. Действительные (мнимые) части этих значений с выхода первого (второго) УКЧ 48 поступают на первый (второй) вход НСКЧ 50, где суммируются в течение периода следования Тсл всех компонент начиная с первого не нулевого значения, поступившего на один из входов НСКЧ 50, причем Тсл= NfTo. Полученная сумма действительных частей параметров с первого выхода НСКЧ 50 поступает на первый вход (вход "знаменателя") ФП 51, а сумма мнимых частей параметров с второго выхода - на второй вход (вход "числителя") ФП 51. В ФП 51 производится вычисление аргумента комплексного числа, результат вычисления которого с выхода ФП 51 поступает на первый вход первого делителя 52, где производится деление его на частотное расстояние k Δ f. Результат деления с выхода первого делителя 52 поступает на вход НС 54. Кроме того, периодически с периодом Тсл с выхода ДДЧР 55 на управляющий вход ЭЗКЧ 49 и второй вход первого делителя 52 поступают сигналы, соответствующие следующим частотным расстояниям между спектральными компонентами для k от 2 до (Nf-1). Для каждого частотного расстояния k Δ f аналогично производятся действия над сигналами в блоках 49, 48, 50, 51 и 52. Результаты деления с выхода первого делителя 52 последовательно во времени поступают на вход НС 54, где они суммируются в течение интервала времени измерения взаимной задержки Δtτ , определяемого формулой
Δtτ = (Nf-1)Tсл= (Nf-1)NfTo, (15) начиная с момента поступления на вход НС 54 первого сигнала. Полученная сумма с выхода НС 54 поступает на первый вход второго делителя 53, на второй вход которого с выхода ПЗУ 56 поступает сигнал, соответствующий значению 2 π (Nf-1). В результате деления на выходе второго делителя 53, являющемся выходом (Вых. ) устройства измерения задержки (см. фиг. 5), появляется значение взаимной задержки τ12 между парой сигналов U1(t) и U2(t), поступивших на входы УИЗ.Real and imaginary parts of spectral components (f n ) from the first and second outputs of the
Δt τ = (N f -1) T SL = (N f -1) N f T o , (15) starting from the moment the first signal arrives at the input of the
Согласно фиг. 2, входы БИЗ 8, БИЗ 9 и БИЗ 10 объединены попарно и подключены к трем выходам соответствующих РПрБ 5, РПрБ 6 и РПрБ 7. Поэтому три БИЗ со структурой, представленной на фиг. 5, могут быть реализованы с использованием всего трех физических каналов последовательно соединенных АЦП и процессора БПФ, конструктивно могут быть объединены первые АЦП и процессор БПФ БИЗ 8 и вторые АЦП и процессор БПФ БИЗ 9, вторые АЦП и процессор БПФ БИЗ 8 и первые АЦП и процессор БПФ БИЗ 10, первые АЦП и процессор БПФ БИЗ 9 и вторые АЦП и процессор БПФ БИЗ 10.According to FIG. 2, the inputs of the BIZ 8, the BIZ 9 and the
Блок сравнения задержек 15 работает следующим образом. The delay comparison unit 15 operates as follows.
Сигналы, поступающие на входы Вх. 1, Вх. 2 и Вх. 3 БСЗ 15 (см. фиг. 6) одновременно поступает на пару входов первого сумматора 57 и второй вход второго сумматора 58. Сумма сигналов с выхода первого сумматора 57 поступает на первый вход второго сумматора 58, где производится суммирование с сигналом, поступившим на его второй вход. Сигнал с выхода второго сумматора 58 поступает на вход порогового блока 59. Если сигнал на входе ПБ 59 не превышает порогового значения Pτ (см. формулу 3), то на выходе ПБ 59, являющемся выходом (Вых. ) БСЗ 15, формируется сигнал логической единицы, в противном случае - сигнал логического нуля.The signals received at the inputs. 1, In 2 and Bx. 3 BSZ 15 (see Fig. 6) simultaneously enters the pair of inputs of the
Блок коррекции задержек 11, 12 и 13 может быть выполнен, например, как это показано на фиг. 9, и содержит два вычитателя 60 и 61, блок памяти расчетных взаимных задержек 62, блок памяти поправок 63 и имеет шины входа (вх. ), выхода (Вых. ), первого и второго управляющих входов (Упр. 1 и Упр. 2). The
Блок сравнения и усреднения кодов БСУК 22 может быть выполнен, например, как это показано на фиг. 10, и содержит элемент формирования усредненного кода 64, три элемента сравнения 65, 66, 67 и имеет шины трех входов (Вх. 1, Вх. 2 и Вх. 3), первого и второго выходов (Вых. 1 и Вых. 2). The unit for comparing and averaging codes BSUK 22 can be performed, for example, as shown in FIG. 10, and contains the element of formation of the averaged
Для подтверждения возможности повышения точности местоопределения и пропускной способности предложенных способа и системы при относительном снижении реализационных затрат на современной базе серийно выпускаемых изделий и элементов разработан, изготовлен и исследован опытный образец (ОО) системы определения местоположения и идентификации подвижных объектов. Радиоприемные блоки 5, 6 и 7 совместно с приемной антенной 4, передатчик управления 26 центрального пункта 1, радиоприемные и радиопередающие блоки 33 и 34 совместно с приемными и передающими антеннами 32 и 35 каждого приемного пункта реализованы на базе комплекса радиостанций "Маяк-С". В качестве аналого-цифровых преобразователей устройств измерения задержки 8, 9 и 10 использовались преобразователи Ф 4223. Процессоры БПФ блока измерения задержки 8, 9 и 10 реализованы в виде специализированных процессоров на основе использования алгоритмов. Остальные элементы блоков измерения задержки 8, 9 и 10, блока коррекции задержек 11, 12 и 13, блок расчета координат 14, блок сравнения задержек 15, демодуляторы 16, 17 и 18 и блок сравнения и усреднения кодов 22 выполнены на базе ЭВМ МС-1212. Блоки опознавания кодов приемных пунктов 19, 20 и 21, блок опознавания кода объекта 23, управляющий блок 24 и блок индикации 25 реализованы на базе ЭВМ IBM РС/АТ-286. Система была размещена в городских условиях. Схема варианта расположения на местности приемных пунктов при N= 7 показана на фиг. 11. В таблице приведен один из вариантов порядка ретрансляции сигналов группами этих приемных пунктов. Для работы системы использовались четыре частоты в диапазоне УКВ. Расстояние между ближайшими приемными пунктами ОО составляло 3-4 км. Мощность используемых передатчиков подвижных объектов 1-2 Вт, ширина спектра сигналов ППО 30 кГц. В качестве блока индикации использовался монитор ЭВМ IBM PC/АТ-286, на котором отображалась электронная карта города, где размещена система. В результате экспериментальных исследований ОО получены следующие основные характеристики системы:
инструментальная среднеквадратическая погрешность измерения координат подвижных объектов - 50 м;
пропускная способность местоопределения и идентификации объектов - 1 местоопределение и идентификация за 20-30 мс;
среднеквадратическая погрешность измерения взаимных задержек сигналов - 0,1-0,2 мкс.To confirm the possibility of improving the accuracy of location and throughput of the proposed method and system with a relative reduction in sales costs, a prototype (OO) of the system for determining the location and identification of moving objects was developed, manufactured and studied on a modern base of mass-produced products and elements. The
instrumental mean square error of measurement of coordinates of moving objects - 50 m;
bandwidth of location and identification of objects - 1 location and identification for 20-30 ms;
the standard error of the measurement of mutual signal delays is 0.1-0.2 μs.
Таким образом, использование в предложенных способе и системе определения местоположения и идентификации подвижных объектов следующих отличительных признаков: перенос основных операций по обработке сигналов на центральный пункт за счет ретрансляции этих сигналов на ЦП; измерение взаимной задержки сигналов на основе спектральной обработки сигналов; применение режима периодического включения передатчиков подвижных объектов при одновременном выявлении интервалов времени, в течение которых в зоне действия трех приемных пунктов работает только один передатчик объекта; применение принципа последовательного обзора пространства путем перевода в режим ретрансляции соответствующих групп из трех приемных пунктов, для чего введено необходимое управление приемными пунктами, причем передатчик управления применяется одновременно для калибровки системы, позволяет по сравнению с прототипом, а также известными техническими решениями в данной области повысить точность определения местоположения подвижных объектов и пропускную способность определения местоположения и идентификации подвижных объектов, а также существенно сократить затраты на техническую реализацию. Thus, the use of the following distinctive features in the proposed method and system for determining the location and identification of moving objects: transfer of the main signal processing operations to a central point by relaying these signals to the CPU; measurement of mutual signal delay based on spectral signal processing; the application of the periodic switching on of the transmitters of moving objects while simultaneously identifying time intervals during which only one transmitter of the object operates in the coverage area of the three receiving points; the application of the principle of sequential space viewing by transferring to the relay mode the corresponding groups of three receiving points, for which the necessary control of the receiving points is introduced, and the control transmitter is used simultaneously to calibrate the system, which makes it possible to increase accuracy in comparison with the prototype and also well-known technical solutions in this field positioning of moving objects and the capacity of determining the location and identification of moving objects, and that also significantly reduce the costs of technical implementation.
Так как в предложенных способе и системе не требуется единая синхронизация процессов измерений параметров сигналов и установка единого порогового уровня в пространственно разнесенных приемных пунктах, существенно сокращено число каналов связи приемных пунктов с центральным пунктом (всего три канала связи) и все передатчики подвижных объектов работают на одной частоте. Since the proposed method and system does not require a single synchronization of the processes of measuring signal parameters and setting a single threshold level in spatially separated receiving points, the number of communication channels of receiving points with a central point (only three communication channels) is significantly reduced and all moving object transmitters operate on the same frequency.
Принципиальное отличие предложенной системы заключается в ее многофункциональности: одна система способна обеспечить информацией все или почти все службы города в считанные секунды. Это, например, позволяет осуществлять быстрое раскрытие преступлений по "горячим следам" с привлечением гораздо меньших сил и средств. The fundamental difference between the proposed system is its multifunctionality: one system is able to provide information to all or almost all of the city’s services in a matter of seconds. This, for example, allows for quick disclosure of crimes in hot pursuit with the involvement of much less forces and means.
Предложенная система является достаточно гибкой, т. е. может быть использована для обслуживания как малых, так и больших территорий. Эта система является коммерческой, так как продажа ее элементов (передатчиков объектов) населению, отдельным городским службам, установка передатчиков на охраняемый объект, взятие абонентского налога позволяет быстро окупить стоимость системы, а в дальнейшем приносить существенный доход владельцу системы. Кроме того, внедрение предложенной системы позволит резко улучшить информационное обеспечение городских служб с указанием точных координат мест происшествий и идентификацией охраняемых конкретных объектов, что должно привести к весьма существенному повышению процента раскрываемости преступлений и резкому снижению расходов на раскрытие каждого отдельного преступления. The proposed system is quite flexible, that is, it can be used to serve both small and large territories. This system is commercial, since the sale of its elements (object transmitters) to the public, individual city services, the installation of transmitters on a guarded object, the collection of a subscription tax allows you to quickly recoup the cost of the system, and in the future bring substantial income to the owner of the system. In addition, the implementation of the proposed system will dramatically improve the information support of city services indicating the exact coordinates of the accident sites and the identification of protected specific objects, which should lead to a very significant increase in the percentage of crime detection and a sharp decrease in the costs of solving each individual crime.
1. Способ определения местоположения и идентификации подвижных объектов, заключающийся в излучении сигналов передатчиками подвижных объектов, снабженных индивидуальными кодами, приеме и демодуляции сигналов в N пространственно разнесенных приемных пунктах с известными координатами, где N > 3, идентификации подвижных объектов на основе демодуляции сигналов и вычислении координат подвижных объектов на центральном пункте с известными координатами по взаимным задержкам принятых в приемных пунктах сигналов передатчиков подвижных объектов, скорректированным на поправки, получаемые при калибровке, периодически осуществляемой путем излучения на частоте передатчиков подвижных объектов из пункта с известными координатами сигнала с опознавательным кодом калибровки, приема его в этих приемных пунктах и запоминания в виде поправок результатов сравнения полученных взаимных задержек между сигналами, принятыми в приемных пунктах, с известными расчетными величинами, отличающийся тем, что принятые в приемных пунктах сигналы ретранслируют с переносом спектра на центральный пункт, где эти сигналы принимают с преобразованием на единую промежуточную частоту и измеряют взаимные задержки между ними, причем ретрансляцию сигналов производят одновременно только тремя приемными пунктами в течение установленного промежутка времени, для чего с центрального пункта на частоте передатчиков подвижных объектов периодически излучают сигнал управления, содержащий индивидуальные коды приемных пунктов, принимают его в приемных пунктах, демодулируют и при совпадении переданного кода с индивидуальным кодом приемного пункта осуществляют ретрансляцию сигналов этим приемным пунктом, при этом в сигнале управления формируют индивидуальные коды трех близлежащих приемных пунктов с последовательным перебором от цикла к циклу кодов всех N приемных пунктов, в установленные промежутки времени в сигнале управления формируют опознавательный код калибровки, причем передатчики подвижных объектов излучают сигналы периодически с установленной скважностью, идентификацию подвижных объектов и опознавание кода калибровки производят на центральном пункте по результатам демодуляции, сравнения и формирования усредненного кода сигналов, принятых одновременно с трех приемных пунктов, вычисление координат, идентификацию подвижных объектов и калибровку производят в случае равенства нулю суммы трех измеренных значений взаимных задержек между парами сигналов, принятых с первого и второго, второго и третьего, третьего и первого приемных пунктов выбранной группы приемных пунктов и совпадения кодов сигналов, ретранслированных этими приемными пунктами. 1. A method for determining the location and identification of moving objects, which consists in emitting signals from transmitters of moving objects equipped with individual codes, receiving and demodulating signals at N spatially separated receiving points with known coordinates, where N> 3, identifying moving objects based on signal demodulation and computing coordinates of moving objects at a central point with known coordinates for the mutual delays of the signals of transmitters of moving objects received at the receiving points c, adjusted for corrections obtained during calibration periodically performed by emitting moving objects at a frequency of transmitters from a point with known coordinates of the signal with a calibration identification code, receiving it at these receiving points and remembering as corrections the results of comparing the received mutual delays between the signals received at receiving points, with known calculated values, characterized in that the signals received at receiving points are relayed with the transfer of the spectrum to the central pun kt, where these signals are received with conversion to a single intermediate frequency and measure mutual delays between them, and the signals are relayed simultaneously by only three receiving points for a specified period of time, for which a control signal periodically emitting from a central point on the frequency of the moving object transmitters contains individual codes of the receiving points, receive it at the receiving points, demodulate and if the transmitted code matches the individual code of the receiving point the signals are relayed by this receiving point, while individual codes of three nearby receiving points are generated in the control signal with sequential enumeration from the cycle to the cycle of codes of all N receiving points, an identification calibration code is generated in the control signal at the specified time intervals, and the transmitters of moving objects emit signals periodically with the established duty cycle, the identification of moving objects and the identification of the calibration code is carried out at a central point according to the results demodulation, comparison and generation of an averaged code of signals received simultaneously from three receiving points, the calculation of coordinates, identification of moving objects and calibration are performed if the sum of three measured values of mutual delays between pairs of signals received from the first and second, second and third, third are equal to zero and the first receiving points of the selected group of receiving points and the match of the signal codes relayed by these receiving points.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для измерения взаимной задержки сигналов в каждой из пары сигналов, принятых с первого и второго, второго и третьего, третьего и первого приемных пунктов выбранной группы, приемных пунктов Ui(t) и Uj(t), где i = 1,2,3, j = 1,2,3, i ≠ j синхронно производят их дискретизацию во времени и квантование по уровню, преобразуют полученные дискретные временные отсчеты этих сигналов в совокупность дискретных комплексных спектральных компонент Ui(fn) и Uj(fn соответственно и вычисляют взаимную задержку τij по правилу
τ12= arg(fn)(fn)ff,
где Nf - количество спектральных компонент сигналов;
n = 1,2,3, . . . , Nf - номер спектральной компоненты сигналов.2. The method according to p. 1, characterized in that for measuring the mutual delay of the signals in each of the pair of signals received from the first and second, second and third, third and first receiving points of the selected group, receiving points U i (t) and U j (t), where i = 1,2,3, j = 1,2,3, i ≠ j synchronously discretize them in time and quantize by level, transform the obtained discrete time samples of these signals into a set of discrete complex spectral components U i (f n ) and U j (f n, respectively, and calculate the mutual delay τ ij according to the rule
τ 12 = arg (f n ) (f n ) f f ,
where N f is the number of spectral components of the signals;
n = 1,2,3,. . . , N f is the number of the spectral component of the signals.
Δ f= fn+1-fn - частотное расстояние между соседними спектральными компонентами сигналов;
k = 1,2,3, . . . , Nf-1 - масштабный множитель частотного расстояния между спектральными компонентами сигналов;
arg{ } - аргумент комплексной величины .Δ f = f n + 1 -f n is the frequency distance between adjacent spectral components of the signals;
k = 1,2,3,. . . , N f-1 - a scale factor of the frequency distance between the spectral components of the signals;
arg { } is an argument of a complex quantity .
3. Система определения местоположения и идентификации подвижных объектов, содержащая передатчики подвиженых объектов, N пространственно разнесенных приемных пунктов с известными координатами, где N > 3, и центральный пункт с известными координатами, причем каждый передатчик подвижных объектов включает последовательно соединенные генератор кода объекта, радиопередающий блок и передающую антенну, каждый приемный пункт включает последовательно соединенные приемную антенну, радиоприемный блок и демодулятор, а центральный пункт включает блок расчета координат, блок опознавания кода объекта, блок индикации, управляющий блок и три блока коррекции задержек, выходы которых подключены к соответствующим входам блока расчета координат, выход которого подключен к первому входу управляющего блока, второй вход которого подключен к выходу блока опознавания кода объекта, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу блока индикации и к объединенным первым управляющим входам первого , второго и третьего блоков коррекции задержек, вторые управляющие входы которых подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому выходам управляющего блока, отличающаяся тем, что в каждый передатчик подвижных объектов введен генератор импульсов, выход которого подключен к управляющему входу радиопередающего блока, в каждый приемный пункт введены последовательно соединенные радиопередающий блок и радиопередающая антенна и последовательно соединенные блок опознавания кода приемного пункта и генератор одиночного импульса, выход которого подключен к управляющему входу радиопередающего блока, вход которого подключен к выходу радиоприемного блока, а вход блока опознавания кода приемного пункта подключен к выходу демодулятора, кроме того, в центральный пункт введены приемная антенна, три радиоприемных блока, объединенные входы которых подключены к выходу приемной антенны, три блока измерения задержки, блок сравнения задержек, три входа которого объединены с входами соответствующих трех блоков коррекции задержек и подключены к выходам соответствующих блоков измерения задержки, а выход подключен к третьему входу управляющего блока, три демодулятора, входы которых подключены к выходам соответствующих радиоприемных блоков, три блока опознавания кода приемного пункта, входы которых подключены к выходам соответствующих демодуляторов, блок сравнения и усреднения кодов, три входа которого подключены к выходам соответствующих демодуляторов, а первый и второй выходы - соответственно к входу блока опознавания кода объекта и четвертому входу управляющего блока, шестой выход которого подключен к объединенным управляющим входам блока расчета координат и блока опознавания кода объекта, и передатчик управления, содержащий генератор кода приемных пунктов, генератор кода калибровочного сигнала и последовательно соединенные коммутатор, радиопередающий блок и передающую антенну, причем два входа коммутатора подключены соответственно к выходам генератора кода приемных пунктов и генератора кода калибровочного сигнала, а вход генератора кода приемных пунктов и управляющие входы коммутатора и радиопередающего блока подключены к седьмому, восьмому и девятому выходам управляющего блока, соответственно пятый, шестой и седьмой входы которого подключены к выходам соответствующих блоков опознавания кода приемного пункта, объединенные первый вход первого и второй вход второго блоков измерения задержки, объединенные второй вход первого и первый вход третьего блоков измерения задержки и объединенные первый вход второго и второй вход третьего блоков измерения задержки подключены к выходам соответствующих радиоприемных блоков. 3. A system for determining the location and identification of moving objects, containing transmitters of moving objects, N spatially separated receiving points with known coordinates, where N> 3, and a central point with known coordinates, each moving object transmitter includes a series-connected object code generator, a radio transmitting unit and a transmitting antenna, each receiving point includes a receiving antenna, a radio receiving unit and a demodulator connected in series, and the central point includes coordinate calculation lock, object code recognition unit, display unit, control unit and three delay correction blocks, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the coordinate calculation unit, the output of which is connected to the first input of the control unit, the second input of which is connected to the output of the object code recognition unit, and the first and second outputs are connected respectively to the input of the display unit and to the combined first control inputs of the first, second and third delay correction units, the second control inputs of which are connected assigned to the third, fourth and fifth outputs of the control unit, characterized in that a pulse generator is inserted into each transmitter of moving objects, the output of which is connected to the control input of the radio transmitting unit, serially connected radio transmitting unit and radio transmitting antenna and series connected unit are introduced into each receiving point recognition code of the receiving point and a single pulse generator, the output of which is connected to the control input of the radio transmitting unit, the input of which is it is connected to the output of the radio receiver unit, and the input of the recognition unit code recognition unit is connected to the output of the demodulator, in addition, a receiving antenna, three radio receiving units, the combined inputs of which are connected to the output of the receiving antenna, three delay measurement units, a delay comparison unit, are entered at the central point three inputs of which are combined with the inputs of the corresponding three delay correction blocks and are connected to the outputs of the corresponding delay measurement blocks, and the output is connected to the third input of the control block, three demo a radiator, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding radio receiver blocks, three recognition blocks of the code of the receiving point, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding demodulators, a comparison and averaging block of codes, three inputs of which are connected to the outputs of the corresponding demodulators, and the first and second outputs, respectively, to the input the object code recognition unit and the fourth input of the control unit, the sixth output of which is connected to the combined control inputs of the coordinate calculation unit and the object code recognition unit one and a control transmitter comprising a code generator for the receiving points, a code generator for the calibration signal and a series-connected switch, a radio transmitting unit and a transmitting antenna, the two inputs of the switch being connected respectively to the outputs of the code generator for the receiving points and the calibration code generator, and the input of the receiving code generator points and control inputs of the switch and the radio transmitting unit are connected to the seventh, eighth and ninth outputs of the control unit, respectively, the fifth, sixth and se the seventh inputs of which are connected to the outputs of the corresponding recognition blocks of the receiver code, the combined first input of the first and second input of the second delay measurement blocks, the combined second input of the first and first input of the third delay measurement blocks and the combined first input of the second and second input of the third delay measurement blocks the outputs of the respective radio blocks.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что блок измерения задержки содержит два аналого-цифровых преобразователя, два процессора быстрого преобразования Фурье (БПФ), два умножителя комплексных чисел, элемент задержки комплексных чисел, функциональный преобразователь вида arctg x/y, два делителя, накапливающий сумматор комплексных чисел, датчик дискретных частотных расстояний и постоянное запоминающее устройство, причем выходы аналого-цифровых преобразователей подключены к входам соответствующих процессоров БПФ, пары выходов которых подключены к соответствующим парам входов первого умножителя комплексных чисел, пара выходов которого подключена соответственно к одной паре входов второго умножителя комплексных чисел и к паре входов элемента задержки комплексных чисел, пара выходов которого подключена к другой паре входов второго умножителя комплексных чисел, пара выходов которого подключена к паре входов накапливающего сумматора комплексных чисел, пара выходов которого подключена к паре входов функционального преобразователя вида arctg x/y, выход которого подключен к первому входу первого делителя, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, комплексных чисел, выход которого подключен к первому входу второго делителя, к второму входу которого подключен выход постоянного запоминающего устройства, выход датчика дискретных частотных расстояний подключен к объединенным управляющему входу элемента задержки комплексных чисел и второму входу первого делителя, причем входы двух аналого-цифровых преобразователей и выход второго делителя является соответственно входами и выходами блока измерения задержки. 4. The system according to claim 3, characterized in that the delay measurement unit contains two analog-to-digital converters, two fast Fourier transform processors (FFT), two complex number multipliers, a complex number delay element, a functional converter of the form arctg x / y, two a divider that accumulates an adder of complex numbers, a discrete frequency distance sensor and read-only memory, and the outputs of the analog-to-digital converters are connected to the inputs of the corresponding FFT processors, the output pairs of which are connected are connected to the corresponding pairs of inputs of the first complex number multiplier, the pair of outputs of which is connected respectively to one pair of inputs of the second complex number multiplier and to the pair of inputs of the delay element of complex numbers, the pair of outputs of which is connected to another pair of inputs of the second complex number, the pair of outputs of which a pair of inputs of the accumulating complex number adder, a pair of outputs of which is connected to a pair of inputs of a functional converter of the form arctg x / y, the output of which is connected to the mu input of the first divider, the output of which is connected to the input of the accumulating adder, complex numbers, the output of which is connected to the first input of the second divider, the output of the permanent storage device is connected to the second input, the output of the discrete frequency distance sensor is connected to the combined control input of the delay element of complex numbers and the second input of the first divider, and the inputs of two analog-to-digital converters and the output of the second divider are respectively the inputs and outputs of the unit Ia delay.
5. Система по п. 3, отличающаяся тем, что блок сравнения задержек содержит два сумматора и пороговый блок, причем выход первого сумматора подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к входу порогового блока, пара входов первого сумматора, второй вход второго сумматора и выход порогового блока являются соответственно тремя входами и выходом блока сравнения задержек. 5. The system according to p. 3, characterized in that the delay comparison unit contains two adders and a threshold unit, the output of the first adder connected to the first input of the second adder, the output of which is connected to the input of the threshold unit, a pair of inputs of the first adder, the second input of the second adder and the output of the threshold block are respectively the three inputs and the output of the delay comparison unit.
Claims (5)
τ12= arg(fn)(fn)ff,
где Nf - количество спектральных компонент сигналов;
n = 1,2,3, . . . , Nf - номер спектральной компоненты сигналов.2. The method according to p. 1, characterized in that for measuring the mutual delay of the signals in each of the pair of signals received from the first and second, second and third, third and first receiving points of the selected group, receiving points U i (t) and U j (t), where i = 1,2,3, j = 1,2,3, i ≠ j synchronously discretize them in time and quantize by level, transform the obtained discrete time samples of these signals into a set of discrete complex spectral components U i (f n ) and U j (f n, respectively, and calculate the mutual delay τ ij according to the rule
τ 12 = arg (f n ) (f n ) f f ,
where N f is the number of spectral components of the signals;
n = 1,2,3,. . . , N f is the number of the spectral component of the signals.
k = 1,2,3, . . . , Nf-1 - масштабный множитель частотного расстояния между спектральными компонентами сигналов;
arg{ } - аргумент комплексной величины .Δ f = f n + 1 -f n is the frequency distance between adjacent spectral components of the signals;
k = 1,2,3,. . . , N f-1 - a scale factor of the frequency distance between the spectral components of the signals;
arg { } is an argument of a complex quantity .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055456 RU2013785C1 (en) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055456 RU2013785C1 (en) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013785C1 true RU2013785C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21609959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055456 RU2013785C1 (en) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2013785C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669700C1 (en) * | 2015-02-09 | 2018-10-15 | КОНСЕНТРИК РИАЛ ТАЙМ, ЭлЭлСи | Radio receiver for detecting signal source location |
RU2687222C1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-05-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method and system for fast measurement of signal transfer time intervals between mobile objects and a relay center of messages |
RU2717079C1 (en) * | 2019-09-23 | 2020-03-18 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method of monitoring condition of underground structures and system for its implementation |
RU2814218C1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТрансИнжКом" | Method and system for locating object |
-
1992
- 1992-07-20 RU SU5055456 patent/RU2013785C1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669700C1 (en) * | 2015-02-09 | 2018-10-15 | КОНСЕНТРИК РИАЛ ТАЙМ, ЭлЭлСи | Radio receiver for detecting signal source location |
US10416278B2 (en) | 2015-02-09 | 2019-09-17 | Concentric Real Time, Llc | Radio receiver for determining location of a signal source |
RU2687222C1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-05-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method and system for fast measurement of signal transfer time intervals between mobile objects and a relay center of messages |
RU2717079C1 (en) * | 2019-09-23 | 2020-03-18 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Method of monitoring condition of underground structures and system for its implementation |
RU2814218C1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТрансИнжКом" | Method and system for locating object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5982808A (en) | System and method for communicating with plural remote transmitter | |
RU2371734C2 (en) | Marker of radio frequency identification of object and system and method for detection of coordinates and control of objects | |
US3774215A (en) | Position locating system | |
CN104134373B (en) | The use verified and navigated for ADS-B reaches the devices, systems, and methods of angular measurement | |
US7750841B2 (en) | Determining positional information | |
US5920278A (en) | Method and apparatus for identifying, locating, tracking, or communicating with remote objects | |
WO1999063359A1 (en) | A system and method for geolocating plural remote transmitters | |
US3530470A (en) | Radio ranging system | |
US3531801A (en) | Signal processing apparatus | |
GB2173967A (en) | Radio ranging, navigation, and location system with correction for systematic errors | |
US20100124259A1 (en) | Method and System for Determining the Delay of Digital Signals | |
US7119737B2 (en) | Microwave sensor | |
KR20050085466A (en) | Method and apparatus for measuring distance | |
Yen et al. | 3-D indoor localization and identification through RSSI-based angle of arrival estimation with real Wi-Fi signals | |
RU2370824C1 (en) | Method of controlling guarded objects | |
RU2013785C1 (en) | Method of establishment of location and of identification of mobile objects and system to realize it | |
EP1086446B1 (en) | A system and method for communicating with plural remote transmitters | |
RU71449U1 (en) | LABEL FOR RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION OF THE OBJECT AND SYSTEM FOR DETERMINING COORDINATES AND CONTROL OF OBJECTS | |
US7245252B2 (en) | Method for determining the distance between two transmitting and receiving stations | |
US4398198A (en) | Pulse-hyperbolic location system using three passive beacon measurements | |
EP0242983A2 (en) | Transponder based positioning system | |
CA2332578A1 (en) | A system and method for communicating and/or geolocating plural remote transmitters using a time invariant matched filter | |
RU2158004C1 (en) | Method for detection and identification of mobile objects | |
CA2332575C (en) | A system and method for geolocating plural remote transmitters | |
RU2592050C1 (en) | Method of measuring frequency of signal transmissions of buoys in space search and rescue system |