RU2072524C1 - Radio radiator position finding method - Google Patents
Radio radiator position finding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072524C1 RU2072524C1 RU93030955A RU93030955A RU2072524C1 RU 2072524 C1 RU2072524 C1 RU 2072524C1 RU 93030955 A RU93030955 A RU 93030955A RU 93030955 A RU93030955 A RU 93030955A RU 2072524 C1 RU2072524 C1 RU 2072524C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ionosphere
- parameters
- radio
- reflection
- reflecting layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для использования в радионавигации и при исследованиях параметров ионосферы и позволяет повысить точность определения координат КВ источников ионосферных радиоволн. The invention is intended for use in radio navigation and in studies of the parameters of the ionosphere and can improve the accuracy of determining the coordinates of the HF sources of ionospheric radio waves.
Из известных способов местоопределения наиболее широкое применение в КВ диапазоне получил угломерный метод, в котором координаты источника радиоизлучений (ИРИ) определяются в точке пересечения азимутальных линий положения с помощью двух и более пространственно разнесенных радиопеленгаторов [1] Отличаясь простотой реализации, универсальностью по частотному диапазону, этот способ в то же время обладает рядом недостатков, основными из которых являются отсутствие учета условий распространения радиоволн (РРВ) и необходимость использования не менее двух пространственно-разнесенных и взаимосвязанных измерителей, что не всегда применимо. Of the known methods of positioning, the most widely used in the HF range is the goniometer method, in which the coordinates of the radio emission source (IRI) are determined at the intersection of the azimuthal position lines using two or more spatially separated direction finders [1] Notable for its simplicity of implementation, universality in the frequency range, this the method at the same time has several disadvantages, the main of which are the lack of consideration of the propagation conditions of radio waves (RRV) and the need is used at least two spatially separated and interconnected meters, which is not always applicable.
Данная проблема в определенной степени решена в другом способе местоопределения, основанном на измерении азимута, и возможности расчета дальности до ИРИ по известным мощности передатчика, коэффициенту усиления передающей антенны и множителю ослабления трассы [2] К недостаткам этого способа относится необходимость наличия априорной информации о передающем устройстве и параметрах трассы РРВ, что ограничивает его применение. This problem is to some extent solved in another method of positioning, based on azimuth measurement, and the possibility of calculating the distance to the IRI from known transmitter power, transmit antenna gain and path attenuation factor [2]. The disadvantages of this method include the need for a priori information about the transmitting device and the parameters of the RRV route, which limits its application.
Наиболее близким по физической и технической сущности к предлагаемому способу является способ, описанный в [3] и включающий в себя измерение углов прихода радиоволны в горизонтальной и вертикальной плоскостях, измерение параметров ионосферы в заданной точке пространства и определение дальности до ИРИ по методу траекторных расчетов Смита [4] основанному на модели ионосферы в виде некоторого фиктивного зеркального отражателя, расположенного на действующей высоте отражения эквивалентной вертикальной волны. Данный способ может быть принят в качестве прототипа. Основной его недостаток заключается в том, что точность определения координат ИРИ в значительной мере зависит от степени соответствия измеренных параметров ионосферы в точке отражения. The closest in physical and technical nature to the proposed method is the method described in [3], which includes measuring the angles of arrival of a radio wave in horizontal and vertical planes, measuring the ionosphere at a given point in space and determining the distance to the IRI using Smith trajectory calculations [ 4] based on the ionosphere model in the form of some fictitious mirror reflector located at the effective reflection height of the equivalent vertical wave. This method can be adopted as a prototype. Its main disadvantage is that the accuracy of determining the coordinates of the IRI largely depends on the degree of correspondence of the measured parameters of the ionosphere at the reflection point.
Некоторое ослабление проблемы достигается введением ограничений на максимальные горизонтальные размеры области ионосферы до 500 км, в пределах которой данные вертикального зондирования считаются достоверными. Принятые ограничения не учитывают изменений траектории распространения ЭВМ, связанных с восходно-заходными периодами суток, а также с особенностями РРВ, характерными для северных широт. В результате реализация такого подхода даже для односкачковых трасс не обеспечивает необходимую точность расчета координат ИРИ на расстояниях свыше тысячи километров. Some mitigation of the problem is achieved by introducing restrictions on the maximum horizontal dimensions of the ionosphere up to 500 km, within which the vertical sounding data are considered reliable. The adopted restrictions do not take into account changes in the path of computer propagation associated with the sunrise and sunset periods of the day, as well as with the peculiarities of the REM characteristic of northern latitudes. As a result, the implementation of this approach even for single-jump routes does not provide the necessary accuracy of calculating the coordinates of the IRI at distances of more than a thousand kilometers.
Целью изобретения является уменьшение ошибок определения местоположения ИРИ за счет моделирования приращений параметров ионосферы вдоль траекториии распространения радиоволн и их дальнейшего учета. The aim of the invention is to reduce errors in determining the location of the IRI by simulating increments of the ionosphere parameters along the path of propagation of radio waves and their further consideration.
Сущность изобретения заключается в том, что после измерения углов прихода ионосферной радиоволны в горизонтальной и вертикальной плоскостях, измерения параметров ионосферы путем ее вертикального зондирования и траекторного расчета координат точки отражения определяют медиане характеристики ионосферы над радиопеленгаторным пунктом и в районе отражения радиосигнала по прогнозам, определяют приращения параметров ионосферы вдоль трассы РРВ, уточняют параметры ионосферы в районе отражения волны с учетом данных вертикального зондирования и прогнозов, рассчитывают продольный и поперечный наклоны отражающего слоя ионосферы, корректируют измеренные азимут и угол места. The essence of the invention lies in the fact that after measuring the angles of arrival of the ionospheric radio wave in horizontal and vertical planes, measuring the parameters of the ionosphere by means of its vertical sounding and trajectory calculation of the coordinates of the reflection point, the median characteristics of the ionosphere above the direction-finding station and in the area of reflection of the radio signal are predicted to determine the increments of parameters ionospheres along the RRV path; refine the ionosphere parameters in the region of wave reflection taking into account the data of vertical sounding According to the data obtained in the study of forecasts and forecasts, the longitudinal and transverse slopes of the reflecting layer of the ionosphere are calculated, and the measured azimuth and elevation angle are corrected.
Для уяснения процесса местоопределения по данному способу рассмотрим алгоритм и порядок расчетов поправок параметров положения ИРИ в случае односкачкового РРВ и произвольного наклона отражающей поверхности ионосферы. To understand the process of positioning by this method, we consider the algorithm and the procedure for calculating the corrections of the position parameters of the IRI in the case of a single-jump RRS and an arbitrary slope of the reflecting surface of the ionosphere.
Поэтапное решение этой задачи включает:
определение района отражения радиосигнала на основе траекторных расчетов известным способом [4]
определение приращения медианных значений параметров ионосферы между радиопеленгаторным пунктом и районом отражения радиосигнала на основе моделирования и прогнозных данных (критической частоты слоя, высоты нижней границы слоя, высоты максимума ионизации слоя, полутолщины слоя);
определение поправок к измеренным азимуту и углу места принимаемой ЭМВ, вызванных наклоном отражающего слоя ионосферы.A phased solution to this problem includes:
determination of the area of reflection of the radio signal based on trajectory calculations in a known manner [4]
determination of the increment of the median values of the ionosphere parameters between the direction-finding station and the area of reflection of the radio signal based on modeling and predicted data (critical layer frequency, height of the lower boundary of the layer, height of the maximum ionization of the layer, half-thickness of the layer);
determination of corrections to the measured azimuth and elevation angle of the received EME caused by the slope of the reflecting layer of the ionosphere.
Суть решения задачи на третьем этапе заключается в расчете на базе модели [5] пространственных координат нескольких точек, принадлежащих поверхности отражающего слоя. В простейшем случае эта поверхность может быть образована тремя точками, две из которых смещены относительно точки отражения по азимуту на ±Δθ (точки 1, 2) и одной точкой, смещенной по углу места Db (точка 3), как изображено на чертеже. The essence of solving the problem at the third stage is to calculate, based on the model [5], the spatial coordinates of several points that belong to the surface of the reflecting layer. In the simplest case, this surface can be formed by three points, two of which are offset from the reflection point in azimuth by ± Δθ (points 1, 2) and one point offset in elevation angle Db (point 3), as shown in the drawing.
Тогда, после элементарных геометрических преобразований могут быть получены выражения для расчета углов поперечного (δ) и продольного (ξ) наклонов отражающей поверхности ионосферы в точке отражения:
где xoyozo} x1y1z1} x2y2z2}x3y3z3} прямоугольные координаты точек, принадлежащих отражающей поверхности ионосферы, построенной по результатам моделирования.Then, after elementary geometric transformations, expressions can be obtained for calculating the angles of the transverse (δ) and longitudinal (ξ) slopes of the reflecting surface of the ionosphere at the reflection point:
where x o y o z o } x 1 y 1 z 1 } x 2 y 2 z 2 } x 3 y 3 z 3 } are the rectangular coordinates of the points belonging to the reflecting surface of the ionosphere, constructed according to the simulation results.
При этом согласно [1] произвольный наклон отражающего слоя, с учетом сферичности Земли, приведет к ошибкам:
по азимуту
где a0- половина углового расстояния между УДК и ИРИ,
и углу места
где V = cos2 ξcos2 δ cos Δθ+0,5 tgβ sin2ξ,
β угол места.Moreover, according to [1], an arbitrary slope of the reflecting layer, taking into account the sphericity of the Earth, will lead to errors:
in azimuth
where a 0 is half the angular distance between UDC and IRI,
and corner of the place
where V = cos 2 ξcos 2 δ cos Δθ + 0.5 tgβ sin 2 ξ,
β elevation angle.
Полученные значения Dq,Δβ и ΔH при уточнении параметров положения ИРИ учитываются в качестве поправок, а именно:
где Ro радиус Земли,
Hd действующая высота отражающего слоя ионосферы;
θ = θизм+Δθ, (6)
где θизм измеренный азимут.The obtained values of Dq, Δβ and ΔH when refining the position parameters of the IRI are taken into account as corrections, namely:
where R o is the radius of the Earth,
H d the effective height of the reflecting layer of the ionosphere;
θ = θ meas + Δθ, (6)
where θ edited measured azimuth.
Таким образом, расчет координат по заявляемому способу включает:
1 измерение углов прихода ионосферной волны в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
2 измерение параметров ионосферы;
3 траекторный расчет координат точки отражения волны;
4 определение приращения медианных значений параметров ионосферы между радиопеленгаторным пунктом и районом отражения радиосигнала на основе моделирования;
5 расчет продольного и поперечного наклонов отражающего слоя ионосферы посредством моделирования его характеристик в районе отражения радиосигнала;
6 уточнение параметров положения ИРИ, согласно рассчитанных поправок.Thus, the calculation of the coordinates of the claimed method includes:
1 measurement of angles of arrival of the ionospheric wave in the vertical and horizontal planes;
2 measurement of ionosphere parameters;
3 path calculation of coordinates of the wave reflection point;
4 determination of the increment of the median values of the ionosphere parameters between the direction-finding station and the area of reflection of the radio signal based on simulation;
5 calculation of the longitudinal and transverse slopes of the reflecting layer of the ionosphere by modeling its characteristics in the region of reflection of the radio signal;
6 clarification of the position parameters of the IRI, according to the calculated amendments.
Существенными отличительными признаками заявляемого способа являются признаки 4, 5 и 6. Salient features of the proposed method are signs 4, 5 and 6.
Эффективность заявляемого способа по сравнению с прототипом проявляется в том, что достигается:
повышение точности пеленгования на 1.3o за счет коррекции азимута и угла места и соответствующее повышение точности координатометрии до 5% в зависимости от протяженности трассы,
повышение достоверности параметров ионосферы за пределами ограничений, принятых в прототипе, что позволяет повысить протяженность исследуемой трассы.The effectiveness of the proposed method in comparison with the prototype is manifested in the fact that it is achieved:
increasing the accuracy of direction finding by 1.3 o due to the correction of azimuth and elevation and a corresponding increase in the accuracy of coordinate measurements up to 5% depending on the length of the route,
increasing the reliability of the ionosphere parameters beyond the limits adopted in the prototype, which allows to increase the length of the investigated route.
Для проверки заявляемого способа был проведен анализ результатов экспериментального пеленгования реперного ИРИ на радиотрассе протяженностью 1160 км, пролегающей через среднеевропейскую возвышенность и ориентированной в направлении юг-север, при слабовозмущенной ионосфере. Отклонение азимута от истинного, в среднем составляло 2 3o в направлении на юго-запад, а ошибка по дальности 130 150 км в сторону уменьшения длины трассы (трасса односкачковая). Заявляемый способ позволил уменьшить ошибки азимута до 0,5 - 1o и ошибки координатометрии до 5% от протяженности трассы.To verify the proposed method, the analysis of the results of the experimental direction finding of the IRI on a 1160 km radio path running through the Central European hill and oriented south-north, with a weakly perturbed ionosphere, was carried out. The azimuth deviation from the true one averaged 2 3 o in the south-west direction, and the range error was 130 150 km in the direction of reducing the length of the route (single-track route). The inventive method allowed to reduce the azimuth error to 0.5 - 1 o and coordinate errors to 5% of the length of the route.
Claims (1)
где (x0y0z0), (x1y1z1), (x2y2z2), (x3y3z3) прямоугольные координаты точек, принадлежащих отражающей поверхности ионосферы, построенной по результатам моделирования;
δ поперечный наклон отражающего слоя ионосферы;
x продольный наклон отражающего слоя ионосферы,
корректируют измеренные азимут и угол места.The method for determining the location of radio emitters, including measuring the angles of arrival of the ionospheric radio wave in horizontal and vertical planes, measuring the parameters of the ionosphere by means of its vertical sounding and trajectory calculation of the coordinates of the source of radio emissions, characterized in that they determine the median characteristics of the ionosphere above the direction-finding point and in the region of reflection of the radio signal according to forecasts, determine increment of ionosphere parameters along the propagation path of radio waves, specify the ionosphere parameters in yone of wave reflection, taking into account the data of vertical sounding and forecasts, calculate the longitudinal and transverse slopes of the reflecting layer of the ionosphere according to the formulas:
where (x 0 y 0 z 0 ), (x 1 y 1 z 1 ), (x 2 y 2 z 2 ), (x 3 y 3 z 3 ) are the rectangular coordinates of the points belonging to the reflecting surface of the ionosphere, constructed according to the simulation results;
δ transverse slope of the reflecting layer of the ionosphere;
x the longitudinal inclination of the reflecting layer of the ionosphere,
correct the measured azimuth and elevation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93030955A RU2072524C1 (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Radio radiator position finding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93030955A RU2072524C1 (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Radio radiator position finding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93030955A RU93030955A (en) | 1995-09-27 |
| RU2072524C1 true RU2072524C1 (en) | 1997-01-27 |
Family
ID=20143132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93030955A RU2072524C1 (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Radio radiator position finding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2072524C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507530C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
| RU2507529C1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
-
1993
- 1993-06-15 RU RU93030955A patent/RU2072524C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Холкин М.Д., Обработка радиосигналов в системах местоопределения источников радиоизлучения, Л., ВАС, 1984, стр.20-22. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507530C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
| RU2507529C1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120133550A1 (en) | Method for Determining the Geographic Coordinates of Pixels in SAR Images | |
| CN110646782B (en) | Satellite-borne laser on-orbit pointing calibration method based on waveform matching | |
| RU2439614C2 (en) | Method of surveying bottom topography of water body and apparatus for realising said method | |
| CN105301570A (en) | Outfield scaling method of airborne ATI SAR (Along Track Interferometric Synthetic Aperture Radar) system | |
| CN109358325A (en) | The landform inversion method of radar altimeter under rolling topography background | |
| RU2695642C1 (en) | Method for determining the location of a ground-based radiation source | |
| CN111007490B (en) | Sky wave over-the-horizon radar coordinate registration method based on buoy geographic information | |
| RU2072524C1 (en) | Radio radiator position finding method | |
| Wang et al. | The Preliminary Discussion of the Potential of GNSS-IR Technology for Terrain Retrievals | |
| Bernhardt et al. | Predictions of HF system performance for propagation through disturbed ionospheres measured using low-Earth-orbit satellite radio beacon tomography | |
| CN113376625B (en) | Method and device for obtaining deviation angle of target object, electronic equipment and storage medium | |
| CN113534130B (en) | Multi-station radar multi-target data association method based on sight angle | |
| CN114594435A (en) | Geometric calibration and positioning accuracy improvement method for domestic and civil SAR (synthetic aperture radar) satellite | |
| Uryadov et al. | Positioning of Ionospheric Irregularities and the Earth’s Surface Roughness Using an Over-the-Horizon HF Radar | |
| Shin et al. | A study on airborne LiDAR calibration and operation techniques for bathymetric survey | |
| Ashkenazi | Models for controlling national and continental networks | |
| Gilliland | Heights and GPS | |
| Schreiber et al. | Efficient hydrographic surveying of EEZ with new multibeam echosounder technology for shallow and deep water | |
| Thomas | Survey on moving ice | |
| RU2199764C1 (en) | Method for measuring aerological radiosonde coordinates | |
| Wan et al. | Near-surface soil moisture content measurement by GNSS reflectometry: An estimation model using calibrated GNSS signals | |
| Clapp | Summary and discussion of survey control for ice flow studies on Roosevelt Island, Antarctica | |
| RU2742581C1 (en) | Time method for determining spatial coordinates of scanning radio radiation source | |
| Houminer et al. | Study of sporadic-E clouds by backscatter radar | |
| Dorrer | Movement determination of the Ross ice shelf, Antarctica |