RU2126174C1 - Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions - Google Patents

Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions Download PDF

Info

Publication number
RU2126174C1
RU2126174C1 RU97117298A RU97117298A RU2126174C1 RU 2126174 C1 RU2126174 C1 RU 2126174C1 RU 97117298 A RU97117298 A RU 97117298A RU 97117298 A RU97117298 A RU 97117298A RU 2126174 C1 RU2126174 C1 RU 2126174C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinates
subscribers
receiving device
messages
message
Prior art date
Application number
RU97117298A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97117298A (en
Inventor
А.А. Саломатин
Original Assignee
Саломатин Андрей Аркадьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Саломатин Андрей Аркадьевич filed Critical Саломатин Андрей Аркадьевич
Priority to RU97117298A priority Critical patent/RU2126174C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2126174C1 publication Critical patent/RU2126174C1/en
Publication of RU97117298A publication Critical patent/RU97117298A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radiolocation, radio communication with mobile objects. SUBSTANCE: characteristic feature of proposed method determining coordinates of mobile object lies in deployment of network of receivers in required number, in reception of signals of mobile objects and in establishment of their coordinates. Method of identification of subscribers and fixing their positions provides for communication of mobile object with base stations, for determination at central station with specified probability of correct reception from which zone message has come. Mentioned methods are realized with the help of communication system of mobile objects with central station. It is envisaged that receivers are placed on upper floors of buildings located on serviced territory while radio frequency communication line between subscribers and base stations is one-way line. EFFECT: reliable fixing position of mobile object and transmission of commands to it over radio communication system. 4 cl, 54 dwg, 2 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретения относятся к области радиолокации и радиосвязи с подвижными объектами (ПО). Предложен способ определения координат подвижного объекта в условиях многолучевого распространения радиоволн. Указанный способ может быть применен для определения координат подвижного объекта в условиях города. Предложен также способ идентификации множества абонентов и определения их координат. Также предложено устройство, реализующее оба указанных способа. Под абонентами системы понимаются лица или объекты, располагающие (оснащенные) радиотехническим устройством для передачи радиосообщения на центральную станцию (устройство вызова центральной станции - УВ). Лица, являющиеся конечными получателями информации, поступающей от абонентов, называются пользователями системы. Предполагается, что пользователи системы связаны с центральной станцией (ЦС) линиями связи и могут иметь устройства для отображения поступающей от ЦС информации.
FIELD OF TECHNOLOGY
The invention relates to the field of radar and radio communications with moving objects (ON). A method for determining the coordinates of a moving object in the conditions of multipath propagation of radio waves is proposed. The specified method can be applied to determine the coordinates of a moving object in a city. A method for identifying multiple subscribers and determining their coordinates is also proposed. Also proposed is a device that implements both of these methods. Subscribers of a system are persons or objects that have (equipped with) a radio engineering device for transmitting radio communications to a central station (a central station calling device — HC). Persons who are the ultimate recipients of information from subscribers are called users of the system. It is assumed that users of the system are connected to the central station (CA) by communication lines and may have devices for displaying information received from the CA.

Изобретение имеет следующие области применения:
- Вызов городских экстренных служб (милиция, скорая медицинская помощь, пожарная охрана и пр.) при чрезвычайных ситуациях.
The invention has the following applications:
- Calling city emergency services (police, ambulance, fire department, etc.) in emergency situations.

Вызов экстренных служб может производится физическим лицом, транспортным средством, объектом недвижимости. Предполагается, что наличие чрезвычайной ситуации устанавливается по факту срабатывания датчиков, установленных на УВ. An emergency call can be made by an individual, vehicle, or property. It is assumed that the presence of an emergency is established upon the triggering of sensors installed on the HC.

Предполагается также, что датчики могут приводится в действие как вручную, так и автоматически. Например, автомобиль может оснащаться датчиками "взлом", "запуск двигателя без ключа", "буксировка", "пожар", приводимыми в действие автоматически, и кнопкой "паника", приводимой в действие водителем автомобиля в случае нападения. It is also contemplated that sensors can be actuated either manually or automatically. For example, a car can be equipped with sensors such as “hacking”, “starting the engine without a key”, “towing”, and “fire”, which are automatically activated and a panic button that is activated by the driver in case of an attack.

При срабатывании датчиков в эфир передается сигнал тревоги, содержащий идентификационный код (ИК) абонента и номера сработавших датчиков. На ЦС по идентификационному коду устанавливаются данные абонента, например, если абонент - физическое лицо, то его паспортные данные, если абонент автомобиль - его марка, цвет, номер гос. регистрации, имя владельца, если абонент объект недвижимости - то его адрес и владелец. When the sensors are triggered, an alarm signal is transmitted containing the subscriber’s identification code (IR) and the numbers of triggered sensors. The subscriber’s data are set to the CA using the identification code, for example, if the subscriber is an individual, then his passport data, if the subscriber is a car — his brand, color, state number. registration, name of the owner, if the subscriber is a property - then his address and owner.

Если установлено, что абонент - физическое лицо или транспортное средство, ЦС должна определить координаты абонента. Всю полученную информацию ЦС должна передать соответствующей экстренной службе для реагирования. If it is established that the subscriber is an individual or a vehicle, the CA must determine the coordinates of the subscriber. The CA should transmit all received information to the appropriate emergency service for response.

- Слежение за подвижными объектами. В этом случае ПО, за которым производится слежение, периодически передает в эфир свой идентификационный код. Одновременно с приемом ИК ЦС должна определять координаты ПО. - Tracking moving objects. In this case, the software being monitored periodically broadcasts its identification code. At the same time as receiving the IR, the CA should determine the coordinates of the software.

Практический интерес представляет слежение за автомобилями. В круг автомобилей, за которыми производится слежение, целесообразно включить патрульные автомобили экстренных служб. В этом случае создаются условия, при которых экстренные службы имеют возможность максимально быстро и эффективно реагировать на поступающие вызовы. Желательно также, чтобы слежение осуществлялось за городским общественным транспортом. При этом под жесткий контроль ставится выполнение графика движения, автоматически определяется объем перевозок и учитывается рабочее время водителей. Кроме того, остановки общественного транспорта могут быть оснащены пейджерами, оповещающими пассажиров о времени прибытия необходимых им маршрутов. Если слежение осуществляется за автомобилями такси, то появляется возможность автоматизированного вызова автомобиля такси клиентом. При этом под жесткий контроль ставится исполнительская дисциплина водителей. Слежение также может производится за любым транспортным средством, владелец которого желает исключить возможность нецелевого использования транспортного средства и в автоматизированном режиме производить контроль дисциплины и учитывать рабочее время водителей. Of practical interest is tracking cars. It is advisable to include emergency patrol vehicles in the circle of vehicles that are being monitored. In this case, conditions are created under which emergency services have the ability to respond to incoming calls as quickly and efficiently as possible. It is also advisable that the tracking is carried out for public transport. At the same time, the implementation of the traffic schedule is put under tight control, the volume of traffic is automatically determined and the working hours of the drivers are taken into account. In addition, public transport stops can be equipped with pagers that inform passengers about the arrival time of the routes they need. If tracking is carried out by taxi cars, then it becomes possible to automatically call a taxi car by a client. At the same time, the executive discipline of drivers is placed under tight control. Tracking can also be carried out for any vehicle whose owner wants to exclude the possibility of misuse of the vehicle and in an automated mode to monitor discipline and take into account the working hours of drivers.

Если число автомобилей, за которыми осуществляется слежение, составляет значительный процент от общего числа автомобилей в данной местности, появляется принципиальная возможность решения задачи оптимальной организации транспортных потоков (см. п.2). If the number of cars that are being monitored is a significant percentage of the total number of cars in a given area, there is a fundamental possibility of solving the problem of optimal organization of traffic flows (see clause 2).

- Поиск ПО (похищенных автомобилей, лиц с неадекватным поведением, потерявшихся домашних животных). Абоненты передают на ЦС свой ИК при поступлении соответствующей радиокоманды. - Search for software (stolen cars, people with inappropriate behavior, lost pets). Subscribers send their IR to the CA upon receipt of the appropriate radio command.

Одновременно с приемом сообщения ЦС должна определять координаты ПО. Simultaneously with the receipt of the message, the CA must determine the coordinates of the software.

- Выполнение вспомогательных функций в интересах различных систем радиотелефонной связи. - Fulfillment of auxiliary functions in the interests of various radiotelephone communication systems.

Радиотелефонная связь между двумя абонентами в реальном масштабе времени может быть организована с максимальной эффективностью в случае, если координаты обоих абонентов известны с высокой степенью точности. Указанные системы радиотелефонной связи могут рассматриваться как внешние по отношению к рассматриваемой системе, причем рассматриваемая система в интересах указанных систем может выполнять вспомогательные функции, а именно функцию поиска абонента и функцию вызова абонентом системы радиотелефонной связи. Предполагается, что, если абонент хочет воспользоваться радиотелефонной связью, он передает в эфир свой ИК и номер заказываемой услуги. ЦС определяет координаты абонента и передает "заявку" на обслуживание радиотелефонной системе связи. Real-time radiotelephone communication between two subscribers can be organized with maximum efficiency if the coordinates of both subscribers are known with a high degree of accuracy. These radiotelephone communication systems can be considered external to the system in question, and the system in question can perform auxiliary functions in the interests of these systems, namely the subscriber search function and the subscriber call function of the radiotelephone communication system. It is assumed that if the subscriber wants to use radiotelephone communications, he broadcasts his IR and the number of the service being ordered. The CA determines the coordinates of the subscriber and transmits a “request” for service to the radiotelephone communication system.

- Существует ряд задач, для решения которых желательно использовать специализированную проводную систему связи абонента с ЦС. К таким задачам прежде всего относится проведение электронных платежей (обслуживание кредитных карточек). В настоящее время для решения этой задачи используются коммутируемые и выделенные телефонные каналы связи. Простые оценки для условий г. Москвы показывают, что, если значительная часть платежей в городе будет проводится с использованием кредитных карточек, то информационной емкости существующей в г. Москве сети телефонной связи (≈107 вызовов в сутки) будет недостаточно. Кроме того, большую долю товарооборота обеспечивают мелкие торговые предприятия, для которых подключение к системе электронных платежей по существующей ныне технологии связано со значительными издержками.- There are a number of tasks for the solution of which it is desirable to use a specialized wired communication system of the subscriber with the CA. These tasks primarily include the implementation of electronic payments (servicing credit cards). Currently, switched and dedicated telephone communication channels are used to solve this problem. Simple estimates for the conditions of Moscow show that if a significant part of payments in the city will be made using credit cards, then the information capacity of the existing telephone network in Moscow (≈10 7 calls per day) will not be enough. In addition, small trading enterprises provide a large share of the turnover, for which connection to the electronic payment system using the existing technology is associated with significant costs.

Как будет видно из дальнейшего, реализация предлагаемой в настоящем патенте системы радиосвязи предполагает развертывание сети приемных устройств, которыми оборудуются все или почти все объекты городской недвижимости. Каждое приемное устройство системы связано выделенной телефонной линией с концентратором, установленном на подстанции городской телефонной сети. Выходом концентратора является микроволновая или оптоволоконная линия связи, поступающая на ЦС. Несмотря на значительный поток радиосообщений, принимаемых системой в целом, поток сообщений, поступающих на каждое отдельное приемное устройство, невелик. По этой причине информированная емкость выделенной линии связи используется не полностью. Если приемные устройства имеют разъемы для подключения внешних устройств, то создаются условия, при которых возможно эффективное решение задач, сводящихся к двусторонней связи абонента с ЦС. При этом предполагаемая " параллельная" система телефонной связи имеет значительную информационную емкость и способна существенно "разгрузить" городскую телефонную сеть. Кроме того, существуют простые технические решения, исключающие возможность несанкционированного доступа к указанным линиям связи. Например, при обрыве линии связи может вырабатываться сигнал тревоги, передаваемый экстренным службам для реагирования. As will be seen from what follows, the implementation of the radio communication system proposed in this patent involves the deployment of a network of receiving devices with which all or almost all urban real estate is equipped. Each receiving device of the system is connected by a dedicated telephone line to a hub installed at a substation of the city telephone network. The output of the concentrator is a microwave or fiber optic communication line supplied to the CA. Despite the significant flow of radio messages received by the system as a whole, the flow of messages arriving at each individual receiving device is small. For this reason, the informed capacity of a dedicated communication line is not fully utilized. If the receiving devices have connectors for connecting external devices, then conditions are created under which it is possible to effectively solve problems that come down to two-way communication between the subscriber and the CA. Moreover, the proposed "parallel" telephone communication system has significant information capacity and is able to significantly "offload" the urban telephone network. In addition, there are simple technical solutions that exclude the possibility of unauthorized access to these communication lines. For example, when the communication line is broken, an alarm signal can be generated that is transmitted to emergency services for response.

Важным частным случаем применения указанных линий связи является решение задачи "тонкого" регулирования фаз работы светофоров. Для решения этой задачи достаточно связать светофор проводной линией с ближайшим объектом недвижимости, оборудованным приемным устройством системы. An important special case of the use of these communication lines is the solution of the problem of "fine" regulation of the phases of the work of traffic lights. To solve this problem, it is enough to connect the traffic light with a wire line to the nearest property, equipped with a receiving device of the system.

Схематический внешний вид системы радиосвязи абонентов с центральной станцией с идентификацией абонентов и определением их местоположения приведен на фиг. 1. На фиг. 2 приведена функциональная схема устройства. Пояснения к фиг. 1,2 приведены в п.3. На всех фиг. приняты следующие обозначения:
1-7 приемные устройства;
8 выделенная телефонная линия;
9 концентратор;
10 оптоволоконная или микроволновая линия связи;
11 центральная станция;
12 пользователь системы;
13 вертолет, оснащенный передатчиком, предназначенный для определения координат приемных устройств после их развертывания;
14 искусственный спутник земли, оснащенный передатчиком синхронизирующих импульсов;
15 абонент системы - физическое лицо;
16 абонент системы - автомобиль;
17 разъем для подключения к приемному устройству различных внешних устройств;
18 светофор, подключенный к приемному устройству;
19 банкомат, подключенный к приемному устройству;
20 здание;
21-27 волновые фронты;
28 передатчик УВ;
29 микропроцессор УВ (МП);
30 постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) УВ;
31 передающая антенна УВ;
32 приемная антенна УВ;
33 усилитель высокой частоты (УВЧ);
34 детектор;
35 видеоусилитель;
36 дифференцирующая цепь;
37 цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);
38 аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
39 компаратор;
40 схема определения максимального значения;
41 логарифмический усилитель;
42 антенна канала синхронизации;
43 приемник канала синхронизации;
44 генератор тактовых импульсов (ГТИ);
45 счетчик тактовых импульсов;
46 микропроцессор приемного устройства (МП);
47 модем;
48 порт ввода-вывода;
49,50 блоки памяти концентратора;
51 память концентратора;
52 микропроцессор (МП) концентратора;
53 разделительный трансформатор модема, установленного на концентраторе;
54 разделительный трансформатор модема, установленного на приемном устройстве;
55 фазовый компаратор;
56,57 разделительные конденсаторы;
58 стабилитрон;
59 резистор;
60 микропроцессор (МП) спецвычислителя (СВ);
61 центральный процессор (ЦП) спецвычислителя;
62 шина данных;
63 линия прерываний;
64 линия синхронизации;
65 здание, расположенное по адресу: г. Москва, ул. Усиевича, д 10А;
66 здание, расположенное по адресу: г. Москва, ул. Усиевича, д 2.
A schematic appearance of a radio communication system of subscribers with a central station with identification of subscribers and determination of their location is shown in FIG. 1. In FIG. 2 shows a functional diagram of the device. Explanations for FIG. 1.2 are given in paragraph 3. In all of FIG. The following notation is accepted:
1-7 receiving devices;
8 dedicated telephone line;
9 hub;
10 fiber optic or microwave link;
11 central station;
12 user system;
13 helicopter equipped with a transmitter, designed to determine the coordinates of the receiving devices after their deployment;
14 artificial earth satellite equipped with a clock transmitter;
15 system subscriber - an individual;
16 subscribers of the system - a car;
17 connector for connecting various external devices to the receiver;
18 a traffic light connected to a receiving device;
19 ATM connected to the receiving device;
20 building;
21-27 wave fronts;
28 transmitter HC;
29 microprocessor HC (MP);
30 read-only memory (ROM);
31 transmitting antenna HC;
32 receive HC antenna;
33 high-frequency amplifier (UHF);
34 detector;
35 video amplifier;
36 differentiating chain;
37 digital-to-analog converter (DAC);
38 analog-to-digital converter (ADC);
39 comparator;
40 maximum value determination circuit;
41 logarithmic amplifier;
42 antenna channel synchronization;
43 receiver channel synchronization;
44 clock pulse generator (GTI);
45 counter of clock pulses;
46 microprocessor receiving device (MP);
47 modem;
48 port of input-output;
49.50 hub memory blocks;
51 memory hub;
52 microprocessor (MP) of the concentrator;
53 isolation transformer modem mounted on a hub;
54 isolation transformer of the modem installed on the receiving device;
55 phase comparator;
56.57 isolation capacitors;
58 zener diode;
59 resistor;
60 microprocessor (MP) of a special calculator (CB);
61 central processing unit (CPU) of a special calculator;
62 data bus;
63 line of interruptions;
64 line synchronization;
65 building, located at: Moscow, st. Usievich, d 10A;
66 building, located at: Moscow, st. Usievich, d 2.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Прежде чем обсуждать существующий уровень техники, сформулируем технические требования, которые должны предъявляться к системам радиосвязи, предназначенным для решения сформулированных в предыдущем пункте задач. Тем самым будет сформулирован технический результат, требуемый для успешного решения задач, указанных в п.1.
BACKGROUND
Before discussing the current level of technology, we formulate the technical requirements that must be imposed on radio communication systems designed to solve the problems formulated in the previous paragraph. Thereby, the technical result required for the successful solution of the tasks specified in paragraph 1 will be formulated.

1. Для решения всех заявленных выше задач необходима система с исключительно высокой информационной емкостью, поскольку общее число абонентов и общая интенсивность потока сообщений предполагаются значительными. Для дальнейших оценок будем считать, что на территории города, представляющего собой круг радиуса R = 15 км, одновременно находится ≈2•106 автомобилей, каждый из которых передает ИК один раз в десять секунд, и ≈107 абонентов, использующих УВ для вызова экстренных служб (физические лица, автомобили, взятые под охрану и т.д.), причем каждый из указанных абонентов вызывает экстренные службы в среднем один раз в год, при этом для надежности каждый вызов повторяется 100 раз с интервалом в 1..2 секунды.1. To solve all the problems stated above, a system with an exceptionally high information capacity is needed, since the total number of subscribers and the total intensity of the message flow are assumed to be significant. For further estimates, we assume that in the city, which is a circle of radius R = 15 km, there are simultaneously ≈2 • 10 6 cars, each of which transmits IR once every ten seconds, and ≈10 7 subscribers using the HC to call emergency services (individuals, cars taken under protection, etc.), and each of these subscribers calls emergency services on average once a year, while for reliability, each call is repeated 100 times with an interval of 1..2 seconds .

2. Координаты ПО должны определяться с точностью не хуже, чем (5-15) м. 2. PO coordinates should be determined with accuracy no worse than (5-15) m.

Например, при точности определения в (50-100) м в условиях города невозможно достоверно определить, на какой именно улице находится данный ПО или находится ли ПО во дворе или с фасадной стороны здания. For example, if the accuracy of determination is (50-100) m in a city, it is impossible to reliably determine which street the given software is on or whether the software is located in the courtyard or on the front side of the building.

3. Если допустить, что некоторая система радиосвязи используется для охраны значительного числа абонентов, то следует предположить, что злоумышленник, как правило, будет совершать преступные действия под прикрытием дезинформирующих и маскирующих радиопомех. Если система радиосвязи чувствительна к дезинформирующим помехам и не может с приемлемым уровнем точности определять координаты постановщика маскирующих помех, то такая система совершенно не приемлема для практического применения. 3. Assuming that a certain radio communication system is used to protect a significant number of subscribers, it should be assumed that an attacker, as a rule, will commit criminal acts under the guise of misinforming and masking radio interference. If the radio communication system is sensitive to misinforming noise and cannot determine the coordinates of the masking jammer with an acceptable level of accuracy, then such a system is completely unacceptable for practical use.

Сделаем ряд замечаний:
1. Необходимо обеспечить передачу радиокоманд для ПО. Предполагается, что радиокоманды изменяют период передачи ИК абонентом. Радиокоманды необходимы для реализации режима поиска ПО, а также могут быть полезны в режиме слежения за ПО. Действительно, допустим, что дежурный территориального подразделения экстренных служб "наводит" патрульный автомобиль на точку вызова в реальном масштабе времени, используя "обычные" радиотелефонные каналы связи. При этом предполагается, что в распоряжении диспетчера имеется компьютер, на экране которого показан план соответствующего участка территории, на котором точками показаны патрульный автомобиль и абонент, вызвавший экстренную службу.
Let's make a number of comments:
1. It is necessary to ensure the transmission of radio commands for software. It is assumed that radio commands change the transmission period of the infrared subscriber. Radio commands are necessary to implement software search mode, and can also be useful in software tracking mode. Indeed, let’s say that the duty officer of the territorial emergency unit “directs” the patrol car to the call point in real time using the “usual” radiotelephone communication channels. It is assumed that the dispatcher has a computer on the screen of which shows a plan of the corresponding section of the territory, on which the patrol car and the subscriber who called the emergency service are shown with dots.

Для реализации такого режима желательно, чтобы указанный автомобиль передавал свой ИК хотя бы один раз в секунду, в то время как для слежения в "обычном" режиме вполне достаточно, чтобы автомобиль передавал ИК один раз в десять секунд. To implement this mode, it is desirable that the specified car transmits its IR at least once per second, while for tracking in "normal" mode it is enough that the car transmits IR once every ten seconds.

Для передачи радиокоманд могут быть использованы существующие каналы связи. Например, если поиск ПО производится в интересах системы радиотелефонной связи, радиокоманды могут передаваться по каналам радиотелефонной связи, либо для этих целей может быть выделен отдельный частотный диапазон. Оценки показывают, что для города с населением ≈106...107 жителей достаточно одного передатчика.Existing communication channels may be used to transmit radio commands. For example, if a software search is performed in the interests of a radiotelephone communication system, radio commands can be transmitted via radiotelephone communication channels, or a separate frequency range can be allocated for these purposes. Estimates show that for a city with a population of ≈10 6 ... 10 7 inhabitants one transmitter is enough.

2.Для решения всех указанных в п.1 задач нет никакой необходимости в передаче сообщений от центральной станции к какому-либо отдельно взятому абоненту, т.е. связь между абонентом и ЦС может быть однонаправленной. Исключением является передача радиокоманд для реализации режима поиска и слежения за ПО. Однако необходимость передачи радиокоманд не является фактором, ограничивающим информационную емкость предлагаемой нами ниже системы. Поэтому далее предполагаем, что передача радиокоманд производится внешними по отношению к предлагаемой системе устройствами. В связи с однонаправленным характером передачи информации от абонента к ЦС остановимся подробней на решении задачи оптимальной организации транспортных потоков. 2.To solve all the problems indicated in clause 1, there is no need to transmit messages from the central station to any particular subscriber, i.e. communication between the subscriber and the CA can be unidirectional. An exception is the transmission of radio commands for implementing the search and tracking mode software. However, the need to transmit radio commands is not a factor limiting the information capacity of the system we offer below. Therefore, we further assume that the transmission of radio commands is performed by devices external to the proposed system. In connection with the unidirectional nature of the transmission of information from the subscriber to the CA, we dwell in more detail on solving the problem of the optimal organization of traffic flows.

Допустим, что водитель автомобиля хочет определить оптимальный маршрут движения из одной точки города в другую. Критерием оптимальности может являться, например, максимальная безопасность движения, минимальные транспортные издержки, минимальное время в пути. Если транспортное средство оборудовано компьютером, в память которого внесена карта города и соответствующее программное обеспечение, задача может быть решена. Однако решение этой задачи зависит как от параметров, так и от интенсивности движения и скоростей транспортных потоков в тысячах " узловых" точках города. Если имеется репрезентативная выборка городских автомобилей, местоположение которых отслеживается, например, с периодом в 10 секунд, то указанные параметры могут быть определены с высокой степенью точности. Важно, что полученная информация является общей для всех автомобилей города и не требует "рассылки" по конкретным адресам. Существует множество способов, позволяющих сделать эту информацию доступной любому заинтересованному лицу. Suppose that a car driver wants to determine the optimal route from one point in the city to another. The criterion of optimality may be, for example, maximum traffic safety, minimum transport costs, minimum travel time. If the vehicle is equipped with a computer in the memory of which a map of the city and the corresponding software are entered, the problem can be solved. However, the solution to this problem depends on both the parameters and the traffic intensity and speeds of traffic flows in thousands of "nodal" points of the city. If there is a representative sample of city cars whose location is tracked, for example, with a period of 10 seconds, then these parameters can be determined with a high degree of accuracy. It is important that the information received is common to all cars in the city and does not require "mailing" to specific addresses. There are many ways to make this information available to any interested person.

Отметим, что указанная информация может быть также использована для "тонкого" управления фазами работы городских светофоров при условии, что городские светофоры имеют линию связи с ЦС. Note that this information can also be used to "fine" control the phases of the work of city traffic lights, provided that the city traffic lights have a communication line with the CA.

Казалось бы, что задачи, сформулированные в п.1 могут быть решены в случае, если для приема сообщений абонентов используется многопозиционная радиолокационная станция (см. / Черняк В. С. Многопозиционная радиолокация.- М.: Радио и связь, 1993.- 416 с./). Однако возникают две серьезные проблемы. Во-первых, определение координат ПО в городе представляет собой сложную задачу из-за особенностей распространения радиоволн. Во-вторых, требуется создать систему радиосвязи, способную обслуживать громадное число абонентов. Далее мы последовательно рассмотрим обе эти проблемы. В качестве аналогов предлагаемого нами способа определения координат мы будем рассматривать гиперболический метод (прототип)- см. / Черняк В. С. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993.- 416 с./ и патент PCT WO 93/04453 кл. G 08 G 1/127, G 01 S 3/50 1993г. В качестве аналогов способа идентификации абонентов и определения их местоположения будут рассматриваться общеизвестные системы сотовой связи - см. / Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. Под ред. У. К. Джейкса. Пер. с англ. М.: M.: Связь, 1979, 520 с./ и упомянутый патент WO 93/04453 (прототип). В качестве прототипа устройства также рассматривается патент WO 93/04453 и в качестве аналога известная спутниковая система определения координат GPS - см. например, патенты PCT/WO 95/08779 кл. G 01 S 5/02, 5/10, 1/02 и WO 94/22032 кл. G 01 S 5/02, 1/16, 13/00/. It would seem that the tasks formulated in paragraph 1 can be solved if a multi-position radar station is used to receive messages from subscribers (see / V. Chernyak, Multi-position radar.- M .: Radio and communications, 1993.- 416 with./). However, two serious problems arise. Firstly, determining the coordinates of software in a city is a difficult task due to the characteristics of the propagation of radio waves. Secondly, it is required to create a radio communication system capable of serving a huge number of subscribers. Further we will sequentially consider both of these problems. As analogues of our proposed method for determining coordinates, we will consider the hyperbolic method (prototype) - see / V. Chernyak. Multiposition radar. - M .: Radio and communications, 1993.- 416 pp. / And PCT patent WO 93/04453 class. G 08 G 1/127, G 01 S 3/50 1993 Well-known cellular communication systems will be considered as analogues of the method of identifying subscribers and determining their location - see / Communication with mobile objects in the microwave range. Ed. W.C. Jakes. Per. from English M .: M .: Communication, 1979, 520 S. / and the aforementioned patent WO 93/04453 (prototype). Patent WO 93/04453 is also considered as a prototype of the device and, as an analogue, the well-known satellite system for determining GPS coordinates - see, for example, PCT / WO 95/08779 cl. G 01 S 5/02, 5/10, 1/02 and WO 94/22032 C. G 01 S 5/02, 1/16, 13/00 /.

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ПО
В настоящее время наиболее точным и распространенным методом определения координат ПО является радиолокация, известная с начала 30-х годов.
2.1 DEFINITION OF COORDINATES BY
Currently, the most accurate and common method for determining the coordinates of software is radar, known since the beginning of the 30s.

Радиолокационные системы разделяются на активные и пассивные в зависимости от наличия передатчика зондирующих импульсов. В активных системах ПО излучает радиоимпульс синхронно с приходом зондирующего импульса. Пассивные системы не имеют передатчика зондирующих импульсов, и ПО излучает радиоимпульсы асинхронно, в заранее неизвестные моменты времени. Radar systems are divided into active and passive, depending on the presence of a transmitter of probing pulses. In active systems, the software emits a radio pulse synchronously with the arrival of the probe pulse. Passive systems do not have a transmitter of probing pulses, and the software emits radio pulses asynchronously, at previously unknown points in time.

В радиолокационных системах для измерения координат используются угловые и дальномерные методы. Далее мы будем рассматривать только дальномерные методы, получившие распространение с начала 70-х годов в многопозиционных радиолокационных станциях (МПРЛС). In radar systems, angular and range-finding methods are used to measure coordinates. Further, we will consider only range-finding methods, which have become widespread since the beginning of the 70s in multi-position radar stations (MPLS).

В дальномерных МПРЛС для определения координат ПО измеряются времена поступления радиосигнала ПО на несколько пространственно-разнесенных приемных устройств. In the rangefinding MPRLS to determine the coordinates of the software, the time of arrival of the radio signal of the software to several spatially separated receiving devices is measured.

В активных системах используется метод, широко известный под названием эллиптического /см. Черняк В. С. Многопозиционная радиолокация.- М.: Радио и связь, 1993.- 416 с./
Активные системы неприемлемы для решения указанных в п.1 задач, поскольку обладают низкой помехоустойчивостью. Действительно, злоумышленник может использовать маломощный передатчик, имитирующий зондирующие импульсы, причем дезинформирующий сигнал может быть сдвинут по фазе по отношению к источнику зондирующих импульсов. УВ охраняемого объекта передаст сигнал тревоги синхронно с поступлением "ложного" импульса, что приведет к невозможности определения координат ПО. Определить координаты постановщика дезинформирующих сигналов невозможно из-за низкой потребной мощности передатчика.
Active systems use a method commonly known as elliptical / cm. Chernyak V.S. Multiposition Radar.- M.: Radio and Communications, 1993.- 416 pp. /
Active systems are unacceptable for solving the tasks specified in paragraph 1, because they have low noise immunity. Indeed, an attacker can use a low-power transmitter that simulates sounding pulses, and the misinforming signal can be shifted in phase with respect to the sounding pulse source. The HC of the protected object will transmit an alarm synchronously with the arrival of a “false” impulse, which will lead to the inability to determine the coordinates of the software. It is impossible to determine the coordinates of the director of misinforming signals due to the low required power of the transmitter.

В пассивных системах для определения координат ПО используется "разностно-дальномерный" или "гиперболический" метод. Измеряемыми величинами являются времена поступления сигнала ПО на четыре приемные станции. Из фиг. 3 очевидно, что

Figure 00000002

где Li - расстояние между ПО и i-ой приемной станцией;
i - номер приемной станции;
c - скорость распространения радиоволн;
ti - время поступления фронта импульса на станцию i,
t0 - момент излучения фронта импульса подвижным объектом;
x, у, z - координаты ПО;
xi, yi, zi - координаты i-ой приемной станции.In passive systems, the "difference-ranging" or "hyperbolic" method is used to determine the coordinates of software. The measured values are the times of the software signal arrival at four receiving stations. From FIG. 3 it is obvious that
Figure 00000002

where L i is the distance between the software and the i-th receiving station;
i is the number of the receiving station;
c is the propagation velocity of radio waves;
t i is the arrival time of the pulse front at station i,
t 0 is the moment of radiation of the pulse front by a moving object;
x, y, z - software coordinates;
x i , y i , z i - coordinates of the i-th receiving station.

Далее по определению считаем c ≡ 1, т.е. время и расстояние измеряются в одинаковых единицах (1 мкс≈300 м). Further, by definition, we assume c ≡ 1, i.e. time and distance are measured in the same units (1 μs≈300 m).

Идея гиперболического метода состоит в исключении из системы уравнений (1) неизвестного времени t0. Вычтя, например, последнее уравнение из первых трех, получим систему из трех нелинейных уравнений с тремя неизвестными:

Figure 00000003

Каждое из уравнений (2) представляет собой уравнение гиперболоида. Геометрически решение системы (2) представляет собой точку пересечения 3-х гиперболоидов.The idea of the hyperbolic method is to exclude from the system of equations (1) an unknown time t 0 . Subtracting, for example, the last equation from the first three, we obtain a system of three nonlinear equations with three unknowns:
Figure 00000003

Each of equations (2) is a hyperboloid equation. Geometrically, the solution to system (2) is the intersection point of 3 hyperboloids.

Необходимым условием применения радиолокационных методов является прямая видимость ПО со стороны приемных антенн МПРЛС, поскольку в противном случае сигналы ПО поступают на приемные устройства МПРЛС после отражения от различных местных предметов и не несут полезной информации о координатах ПО. При этом следует создать условия, при которых сигналы, отраженные от местных предметов, не окажут существенного влияния на точность определения времени поступления на приемную антенну фронта прямого луча. A prerequisite for the application of radar methods is the direct visibility of the software from the receiving antennas of the MPRLS, since otherwise the signals of the software are sent to the receivers of the MPRLS after reflection from various local objects and do not carry useful information about the coordinates of the software. In this case, it is necessary to create conditions under which the signals reflected from local objects will not have a significant impact on the accuracy of determining the time of arrival of a direct beam front to the receiving antenna.

Оба эти условия выполнены для МПЛРС "космического базирования". Both of these conditions are met for space-based MPLS.

В настоящее время такие системы являются единственными реально работающими системами, позволяющими определять координаты ПО в условиях города. Currently, such systems are the only really working systems that allow you to determine the coordinates of software in a city.

Прямая видимость ПО со стороны приемных антенн обеспечивается за счет расположения ИСЗ в положении, близком к зениту (можно считать, что приемные антенны расположены на бесконечной высоте). При таком способе размещения исключается влияние отраженных сигналов, поскольку отраженные сигналы распространяются в основном под острым углом к горизонту, что видно из фиг. 4, 5. Direct visibility of the software from the receiving antennas is ensured by the location of the satellite in a position close to the zenith (we can assume that the receiving antennas are located at infinite height). With this arrangement, the influence of reflected signals is eliminated, since the reflected signals propagate mainly at an acute angle to the horizon, as can be seen from FIG. 4, 5.

На этом рисунке показан действительный источник сигнала f и его мнимые изображения f', f'', f''', f(4), построенные по законам геометрической оптики. Для простоты на рисунке показаны лишь отражения первого порядка, т.е. не показаны изображения мнимых источников. Из рисунка видно, что аппертуры мнимых изображений источников ограничены отражающими поверхностями. Например, аппертура источника f'' ограничена поверхностью S (стеной здания 20). Очевидно, что, если ИСЗ находится в зените, со стороны ИСЗ виден лишь действительный источник f и его отражение от земли f'.This figure shows the actual signal source f and its imaginary images f ', f'',f''', f (4) , constructed according to the laws of geometric optics. For simplicity, the figure shows only first-order reflections, i.e. images of imaginary sources are not shown. It can be seen from the figure that the apertures of imaginary images of sources are limited by reflective surfaces. For example, the source aperture f ″ is bounded by surface S (building wall 20). Obviously, if the satellite is at its zenith, only the actual source f and its reflection from the earth f 'are visible from the side of the satellite.

Спутниковые системы для определения координат могут требовать наличие у абонента передатчика. В этом случае спутниковые системы имеют низкую информационную емкость. Возможны также спутниковые системы, в которых абонент принимает сигналы от нескольких спутников и определяет свои координаты в пассивном режиме. Казалось бы, что, определив собственные координаты, абонент может передать по "обычным" радиоканалам сообщение, содержащее его координаты. Однако такой способ не приемлем из-за крайне низкой помехоустойчивости. Злоумышленник может иметь компактное маломощное (на уровне микроватт) малогабаритное устройство, ставящее помеху по спутниковым каналам. Поскольку мощность сигнала, поступающего со спутника мала, наличие помехи делает определение координат невозможным. В свою очередь, определение координат постановщика помех невозможно из-за низкой потребной мощности передатчика. Отметим также, что в любом случае необходима система радиосвязи с высокой информационной емкостью. Недостаток спутниковых систем состоит также в том, что сложно сделать оборудование для определения координат с высокой степенью точности малогабаритным, дешевым и надежным. Satellite systems for determining coordinates may require a subscriber to have a transmitter. In this case, satellite systems have low information capacity. Satellite systems are also possible in which the subscriber receives signals from several satellites and determines their coordinates in passive mode. It would seem that, having determined his own coordinates, the subscriber can transmit a message containing his coordinates via "ordinary" radio channels. However, this method is not acceptable due to the extremely low noise immunity. An attacker can have a compact low-power (at the level of microwatts) small-sized device that interferes with satellite channels. Since the power of the signal from the satellite is small, the presence of interference makes the determination of coordinates impossible. In turn, the determination of the coordinates of the jammer is impossible due to the low required power of the transmitter. We also note that in any case, a radio communication system with a high information capacity is required. The disadvantage of satellite systems is that it is difficult to make equipment for determining coordinates with a high degree of accuracy small-sized, cheap and reliable.

Кроме того, в реальных спутниковых системах спутники находятся не в зените, а видны под некоторым острым углом к горизонту. Например, в известной спутниковой системе GPS для охвата всей земной поверхности используется 24 созвездия спутников. В этих условиях существуют точки земной поверхности, из которых антенны видны под углами < 30o. Очевидно, что в этих условиях существуют обширные области территории города, в пределах которых отсутствует прямая видимость антенн приемных устройств. В указанных областях определение координат с приемлемым уровнем точности невозможно.In addition, in real satellite systems, satellites are not at their zenith, but are visible at some acute angle to the horizon. For example, the well-known GPS satellite system uses 24 constellations of satellites to cover the entire earth's surface. Under these conditions, there are points on the earth's surface from which the antennas are visible at angles <30 o . Obviously, in these conditions there are vast areas of the city, within which there is no direct visibility of the antennas of the receiving devices. In these areas, the determination of coordinates with an acceptable level of accuracy is impossible.

В настоящее время возможность применения МПРЛС с "наземным" расположением антенн для определения координат ПО в условиях города обсуждается лишь на теоретическом уровне в патенте PCT WO 93/04453 кл. G 08 G 1/127, G 01 S 3/50 1993г. Currently, the possibility of using MPRLS with a "ground" arrangement of antennas for determining PO coordinates in a city is discussed only at a theoretical level in PCT patent WO 93/04453 class. G 08 G 1/127, G 01 S 3/50 1993

В указанном патенте предлагается система радиосвязи, позволяющая одновременно с приемом сообщения абонента определять его координаты. Предполагается, что на территории города развернута сеть приемопередающих устройств (базовых станций). Станции размещаются по сотовому принципу с характерным расстоянием между станциями порядка одной мили. Антенны устанавливаются на мачтах. In the said patent, a radio communication system is proposed, which allows, simultaneously with receiving a subscriber's message, to determine its coordinates. It is assumed that a network of transceiver devices (base stations) has been deployed in the city. Stations are located on a cellular basis with a characteristic distance between stations of the order of one mile. Antennas are mounted on the masts.

Автор изобретения отдает себе отчет в том, что такой способ размещения антенн не обеспечивает прямой видимости большей части территории города со стороны достаточного числа приемных устройств. Однако, по мнению автора, указанное обстоятельство не является препятствием для определения координат ПО. The inventor is aware that this method of placing antennas does not provide direct visibility to most of the city from a sufficient number of receiving devices. However, according to the author, this circumstance is not an obstacle to determining the coordinates of the software.

Основная идея метода определения координат в указанном патенте состоит в использовании эффекта расширения радиоимпульса по длительности при его распространении в условиях города. По мысли автора, проанализировав форму импульса, поступившего на приемное устройство от ПО, можно определить время поступления сигнала на приемное устройство, которое имело бы место в условиях прямой видимости ПО со стороны приемных устройств. The main idea of the method for determining the coordinates in this patent is to use the effect of the expansion of the radio pulse in duration when it propagates in a city. According to the author, by analyzing the shape of the pulse received by the receiving device from the software, it is possible to determine the time the signal arrives at the receiving device, which would take place in conditions of direct visibility of the software from the receiving devices.

После того, как сделана поправка к времени фактического поступления сигнала на приемное устройство, предлагается использовать гиперболический метод. Недостаток предложенного в рассматриваемом патенте подхода состоит в том, что среди множества отраженных лучей, распространяющихся по различным "траекториям", отсутствуют лучи, сколь угодно близкие по длине пройденного оптического пути к прямому лучу, что видно из фиг. 6. На этом рисунке показана антенна приемного устройства 1 и два возможных положения ПО - 1 и 2. В положении 1 ПО находится в затененной зоне из-за наличия здания 20. Ослабление прямого сигнала, проходящего через здание, может достигать 100 дб (см., например, / Веденский Б. А. Распространение ультракоротких волн.- М.: Наука, 1973. - с. 138-182. /). "Траектории" отраженных сигналов "огибают" контуры здания 20 и при замене прямого луча на точную нижнюю грань множества длин оптических путей отраженных сигналов будет сделана систематическая ошибка. Более того, допустим, что ПО находится в положение 2. Пусть расстояние между 1 и 2 пренебрежимо мало по сравнению с расстоянием между 1 и приемным устройством, и из точки 2 имеет место прямая видимость приемного устройства. В этих условиях "траектории" отраженных сигналов изменились слабо, зато появилась "траектория" прямого луча. Появление прямого луча приводит к увеличению длительности импульсов. Согласно патенту, большей длительности соответствует большая величина поправки, которую следует вычесть из фактического времени поступления сигнала на станцию, т.е. получаем результат, противоположный очевидному из рассматриваемого рисунка. After the correction to the time of the actual signal arrival at the receiving device is made, it is proposed to use the hyperbolic method. The disadvantage of the approach proposed in this patent is that among the many reflected rays propagating along different "paths", there are no rays arbitrarily close along the length of the optical path to the direct beam, as can be seen from FIG. 6. This figure shows the antenna of the receiving device 1 and two possible software positions - 1 and 2. In position 1, the software is located in the shaded area due to the presence of building 20. The attenuation of the direct signal passing through the building can reach 100 dB (see , for example, / Vedensky B.A. Propagation of ultrashort waves.- M .: Nauka, 1973. - p. 138-182. /). The "paths" of the reflected signals "envelope" the contours of the building 20, and when replacing the direct beam with the exact lower bound of the set of lengths of the optical paths of the reflected signals, a systematic error will be made. Moreover, suppose that the software is in position 2. Let the distance between 1 and 2 be negligible compared to the distance between 1 and the receiver, and from point 2 there is a direct visibility of the receiver. Under these conditions, the "trajectories" of the reflected signals changed only slightly, but the "trajectory" of the direct beam appeared. The appearance of a direct beam leads to an increase in the pulse duration. According to the patent, a longer correction time corresponds to a larger correction value, which should be subtracted from the actual time of signal arrival at the station, i.e. we get the opposite result from the figure in question.

Допустим, что рассматриваемая в патенте случайная величина - уширение длительности импульсов для точек, равноудаленных от приемного устройства, имеет статистический разброс в ±20% для уровня вероятности 0,5. Учитывая, что среднее значение увеличения длительности составляет ≈3 мкс, получим характерную величину ошибки определения ti в (±600 нс). В этом случае при приведенных в патенте средних расстояниях между станциями ≈1,6 км средняя ошибка в определении координат ПО превысит 1 км.Suppose that the random variable considered in the patent — the broadening of the pulse duration for points equidistant from the receiver, has a statistical spread of ± 20% for a probability level of 0.5. Given that the average value of the increase in duration is ≈3 μs, we obtain the characteristic value of the determination error t i in (± 600 ns). In this case, with the average distances between the stations cited in the patent ≈1.6 km, the average error in determining the coordinates of the software will exceed 1 km.

По нашему мнению, главный недостаток рассматриваемого патента состоит не в отсутствии адекватного способа определения координат, а в том обстоятельстве, что автор патента не смог предложить способ размещения приемных устройств, обеспечивающий прямую видимость большей части обслуживаемой территории со стороны антенн приемных устройств, что, по нашему мнению, является необходимым условием применения радиолокационных методов для определения координат ПО в условиях города. In our opinion, the main drawback of the patent in question is not the lack of an adequate way to determine the coordinates, but in the fact that the author of the patent could not offer a way to place receiving devices that provides direct visibility of most of the served territory from the antennas of the receiving devices, which, in our opinion opinion, is a prerequisite for the use of radar methods to determine the coordinates of software in the city.

Рассмотрим проблемы, возникающие при применении общепризнанных, "классических" методов радиолокации к рассматриваемым нами задачам:
1. Даже в условиях прямой видимости ПО со стороны приемных антенн МПРЛС точное определение положения фронта импульса представляет собой непростую задачу из-за инерционности приемных устройств. Из радиотехники известно приближенное условие, связывающее полосу пропускания приемного устройства Δf с точностью определения положения фронта импульса ΔT: :
Δf×ΔT ≈ 1 (3)
Для точности определения положения фронта импульса в ≈10 нс необходима полоса пропускания в ≈100 МГц. Приемлемым значением несущей частоты является частота в 1 ГГц. Соответственно, получаем ширину полосы пропускания Δf / f = 0,1 при "обычном" значении этой величины 0,01. Применение широкополосных устройств приводит к значительно худшему, чем в "обычных" устройствах, отношению сигнал/шум. Для компенсации указанного обстоятельства необходимо иметь значительную мощность передатчика при небольшом среднем расстоянием между передатчиком и приемными устройствами МПРЛС.
Consider the problems that arise when applying the generally recognized, "classical" methods of radar to the problems we are considering:
1. Even in conditions of direct line of sight of the software from the receiving antennas of the MPRLS, the exact determination of the position of the pulse front is a difficult task due to the inertia of the receiving devices. An approximate condition is known from radio engineering that relates the passband of the receiving device Δf to the accuracy of determining the position of the pulse front ΔT:
Δf × ΔT ≈ 1 (3)
For accurate determination of the position of the pulse front at ≈10 ns, a transmission band at ≈100 MHz is required. An acceptable carrier frequency is 1 GHz. Accordingly, we obtain the bandwidth Δf / f = 0.1 with a "normal" value of this value of 0.01. The use of broadband devices leads to a significantly worse signal-to-noise ratio than in "conventional" devices. To compensate for this circumstance, it is necessary to have significant transmitter power with a small average distance between the transmitter and MPRLS receiving devices.

Проведенные нами оценки показывают, что применительно к задачам, поставленным в п.1, приемлемым значением мощности является значение P = 20 Вт при среднем расстоянии между передатчиком и приемным устройством ≈100 м. Our estimates show that in relation to the tasks posed in paragraph 1, an acceptable power value is P = 20 W with an average distance between the transmitter and receiver of ≈100 m.

2. Приемное устройство, находящееся в зоне прямой видимости ПО, принимает смесь прямого и множества отраженных сигналов. Хотя отраженные сигналы имеют некоторую задержку по отношению к фронту прямого сигнала, невозможно полностью исключить влияния отраженных сигналов на точность определения положения фронта прямого сигнала. Следует учесть также ошибки, связанные с неточной синхронизацией системы. Кроме того, желательно в качестве приемных устройств МПЛРС использовать недорогие цифровые устройства. По нашему мнению, с учетом сделанных выше замечаний, среднеквадратическая ошибка определения времен поступления фронтов прямых сигналов δt находится в пределах
δt = (10-40) нс. (4)
Указанная ошибка с учетом малой величины измеряемых расстояний на практике приводит к невозможности применения гиперболического метода. Часто, при "неудачном" взаимном расположении ПО и приемных устройств система уравнений (2) либо формально не имеет решений, либо дает погрешности в сотни и тысячи метров. Соответствующий пример приведен в п.2.3. Там же изложен найденный нами аналитический метод решения системы уравнений (1). Указанный метод может быть полезен при анализе ошибок гиперболического метода.
2. A receiver located in the line of sight of the software receives a mixture of direct and multiple reflected signals. Although the reflected signals have some delay with respect to the front of the direct signal, it is impossible to completely exclude the influence of the reflected signals on the accuracy of determining the position of the front of the direct signal. You should also consider errors associated with inaccurate system synchronization. In addition, it is desirable to use inexpensive digital devices as receivers of the MPLS. In our opinion, taking into account the above remarks, the standard error of determining the arrival times of the edges of the direct signals δt is within
δt = (10-40) ns. (4)
The indicated error, taking into account the small size of the measured distances, in practice leads to the impossibility of using the hyperbolic method. Often, with the "unsuccessful" mutual arrangement of software and receivers, the system of equations (2) either formally has no solutions, or gives errors of hundreds and thousands of meters. The corresponding example is given in clause 2.3. The analytical method we found for solving the system of equations (1) is also presented there. The indicated method can be useful in the analysis of errors of the hyperbolic method.

Естественным решением является использование большего, чем 4 числа прямых сигналов. Из общих соображений очевидно, что это привело бы к повышению точности и надежности определения координат ПО. Однако в настоящее время не известны естественные обобщения гиперболического и эллиптического метода на число приемных устройств, большее чем 4. Из-за нелинейности указанных методов к ним не применим метод максимального правдоподобия. A natural solution is to use more than 4 numbers of direct signals. From general considerations, it is obvious that this would lead to an increase in the accuracy and reliability of determining the coordinates of the software. However, at present, the natural generalizations of the hyperbolic and elliptic methods to the number of receiving devices greater than 4 are not known. Due to the nonlinearity of these methods, the maximum likelihood method is not applicable to them.

3. Существует еще одна серьезная причина, исключающая возможность применения гиперболического метода. 3. There is another serious reason that excludes the possibility of using the hyperbolic method.

Именно, зона прямой видимости территории со стороны каждого приемного устройства МПРЛС всегда меньше зоны уверенного приема сигналов ПО. По этой причине среди приемных устройств МПРЛС неизбежно будут устройства, принимающие отраженные сигналы в отсутствии прямых. Указанная проблема не может быть решена методами амплитудной селекции, поскольку из-за многолучевого характера распространения радиоволн в городе амплитуда отраженного сигнала может превышать амплитуду прямого. Наличие отраженных сигналов делает невозможным применение гиперболического метода. Namely, the zone of direct visibility of the territory from the side of each MPRLS receiving device is always smaller than the zone of reliable reception of software signals. For this reason, among receivers of MPRLS there will inevitably be devices that receive reflected signals in the absence of direct ones. This problem cannot be solved by amplitude selection methods, because due to the multipath nature of the propagation of radio waves in the city, the amplitude of the reflected signal may exceed the amplitude of the direct one. The presence of reflected signals makes it impossible to use the hyperbolic method.

Действительно, допустим, что сигнал ПО принят 5-ю приемными устройствами, и пусть даже известно, что 4 устройства приняли прямой сигнал, а одно отраженный. Indeed, suppose that the software signal is received by 5 receiving devices, and even if it is known that 4 devices received a direct signal, and one reflected.

Временной сдвиг отраженного сигнала по отношению к прямому может достигать 1 мкс / Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. Под ред. У. К. Джейкса. Пер. с англ. М.: Связь, 1979, 520 с./, т. е. 300м. The time shift of the reflected signal relative to the direct one can reach 1 μs / Communication with moving objects in the microwave range. Ed. W.C. Jakes. Per. from English M .: Communication, 1979, 520 S. /, i.e. 300 m.

Известные в настоящее время методы определения координат не позволяют определить, какие именно 4 из 5 станций приняли прямой сигнал. Конечно, можно попытаться решить задачу, последовательно применяя гиперболический метод к каждой четверке приемных станций. Однако, такой метод не приведет к желаемому результату даже в случае, если, например, имеется 100 сигналов и известно, что 99 из них прямые. В этом случае можно получить C 99 100 = 100 различных решений. Поскольку величины ti определены с конечной точностью, все 100 полученных решений в общем случае будут различны. Из-за нелинейности системы уравнений (2) в настоящее время не известно какого-либо разумного способа, позволяющего выбрать из полученных решений "правильные". В частности, бессмысленно пытаться брать среднее арифметическое полученных результатов.Currently known methods for determining coordinates do not allow to determine which 4 of 5 stations received a direct signal. Of course, you can try to solve the problem by sequentially applying the hyperbolic method to each of the four receiving stations. However, such a method will not lead to the desired result even if, for example, there are 100 signals and it is known that 99 of them are direct. In this case, you can get C 99 100 = 100 different solutions. Since the values of t i are determined with finite accuracy, all 100 obtained solutions in the general case will be different. Due to the nonlinearity of the system of equations (2), at present, no reasonable method is known that allows one to choose the “correct” ones from the obtained solutions. In particular, it makes no sense to try to take the arithmetic mean of the results obtained.

Резюмируя сказанное выше, можно утверждать, что решению поставленных в п.1 задач препятствуют следующие обстоятельства:
- В настоящее время не известен способ "наземного" размещения приемных устройств МПРЛС, обеспечивающий прямую видимость территории города со стороны достаточного для определения координат числа приемных устройств;
- В настоящее время не известно обобщение гиперболического метода на число приемных устройств, большее чем 4, что не позволяет определять координаты ПО с достаточной степенью точности и надежности;
- В настоящее время не известен метод, позволяющий определять координаты ПО в случае, если часть сигналов, поступивших от приемных устройств МПРЛС, соответствует прямым лучам, а часть - отраженным.
Summarizing the above, it can be argued that the following circumstances impede the solution of the tasks set in paragraph 1:
- Currently, there is no known method of "ground" placement of MPRLS receiving devices, which provides direct visibility of the city territory from the side of the number of receiving devices sufficient to determine the coordinates;
- At present, the generalization of the hyperbolic method to the number of receiving devices greater than 4 is not known, which does not allow determining the coordinates of the software with a sufficient degree of accuracy and reliability;
- Currently, a method is not known that allows you to determine the coordinates of the software in case if part of the signals received from the MPRLS receivers corresponds to direct rays, and part to the reflected ones.

2.2 РАДИОСВЯЗЬ С ПО
Существенным признаком систем радиосвязи с ПО является способ обеспечения многоканальности системы. Известны следующие методы обеспечения многоканальности системы:
- распределение абонентов по частотным диапазонам;
- разделение абонентов по времени - каждому абоненту выделяются интервалы времени ("временные окна"), в течение которых абонент вправе передавать или принимать сообщения;
- ограничение зоны действия приемопередающих устройств и организация систем связи по сотовому принципу. Суть сотовых систем связи состоит в многократном использовании частотных диапазонов и/или "временных окон", для чего обслуживаемая территория делится на пространственные зоны ("ячейки"), обычно близкие по форме к правильным шестиугольникам. В вершинах шестиугольников устанавливаются приемопередающие устройства ("базовые станции").
2.2 RADIO COMMUNICATIONS
An essential feature of radio communication systems with software is the way to ensure multi-channel system. The following methods are known for ensuring the multi-channel system:
- distribution of subscribers by frequency ranges;
- separation of subscribers by time - each subscriber is allocated time intervals ("time windows") during which the subscriber has the right to send or receive messages;
- limiting the coverage of transceivers and the organization of communication systems on a cellular basis. The essence of cellular communication systems is the multiple use of frequency ranges and / or “time windows”, for which the served territory is divided into spatial zones (“cells”), usually close in shape to regular hexagons. At the vertices of the hexagons, transceivers ("base stations") are installed.

Размер пространственной зоны определяется при проектировании системы, исходя из ожидаемого числа абонентов в данной зоне. Обычно размер ячейки составляет от одного до нескольких километров. Предполагается, что сигнал ПО уверено принимается хотя бы одной базовой станцией, обслуживающей данную ячейку, и воспринимается как незначительная помеха базовыми станциями, обслуживающими удаленные от ПО ячейки. The size of the spatial zone is determined during the design of the system, based on the expected number of subscribers in this zone. Typically, the cell size is from one to several kilometers. It is assumed that the software signal is confidently received by at least one base station serving this cell, and is perceived as a minor interference by base stations serving cells remote from the software.

Необходимо отметить, что системы сотовой связи принципиально являются двусторонними, поскольку для обеспечения многоканальности необходима передача информации от каждой базовой станции к абоненту (ПО). Такая информация позволяет абоненту определить ближайшую (в смысле лучшей радиовидимости) базовую станцию, а также определить частотные диапазоны и/или временные окна для информационного обмена - см., например PCT WO 93/04453 стр. 102-107. В защищаемых положениях патента указано, что радиочастотная линия связи между абонентом и базовой станцией включает средства для передачи информации, обеспечивающей многоканальность, от базовой станции к абоненту. It should be noted that cellular communication systems are fundamentally two-way, since to ensure multichannelism, it is necessary to transmit information from each base station to the subscriber (ON). Such information allows the subscriber to determine the nearest (in the sense of better radio visibility) base station, as well as to determine frequency ranges and / or time windows for information exchange - see, for example, PCT WO 93/04453 pages 102-107. The protected provisions of the patent indicate that the radio frequency communication line between the subscriber and the base station includes means for transmitting information providing multichannel from the base station to the subscriber.

Важно также подчеркнуть, что минимальное расстояние между двумя базовыми станциями, работающими в одном частотном диапазоне и/или в одинаковых "временных окнах", сознательно выбирается при проектировании системы. Соответственно, порог амплитудной селекции каждой базовой станции предопределен при проектировании системы и не меняется в процессе работы. Такой способ выбора порога селекции мы далее будем называть "статическим". It is also important to emphasize that the minimum distance between two base stations operating in the same frequency range and / or in the same "time windows" is deliberately chosen during the design of the system. Accordingly, the amplitude selection threshold of each base station is predetermined during system design and does not change during operation. This way of choosing the selection threshold will be called “static”.

Как было указано выше, для решения поставленных в п.1 задач нет принципиальной необходимости в передаче информации от базовых станций к абонентам. Использование же приемных каналов в УВ для получения информации, обеспечивающей многоканальность, приводит к резкому снижению помехозащищенности, неоправданному усложнению и удорожанию как УВ, так и всей системы в целом. As mentioned above, to solve the problems posed in paragraph 1, there is no fundamental need for the transmission of information from base stations to subscribers. The use of receiving channels in the HC to obtain information providing multichannel leads to a sharp decrease in noise immunity, unjustified complication and appreciation of both the HC and the entire system.

2.3 АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ "ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ" ЗАДАЧИ И АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТИ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО МЕТОДА
Обычно для решения системы уравнений (2) п.2.1, или, что то же, для решения равносильной ей системы уравнений (1) (т.е. для определения координат ПО в "разностно-дальномерных" системах) используются численные методы. Ниже будет предложено аналитическое решение "гиперболической" задачи. Преимущество нашего способа состоит в меньших вычислительных издержках, и, что для нас важнее, в простоте получения оценок погрешности.
2.3 ANALYTICAL METHOD FOR SOLVING THE "HYPERBOLIC" PROBLEM AND ANALYSIS OF THE SINFECT OF THE HYPERBOLIC METHOD
Usually, to solve the system of equations (2) of clause 2.1, or, equivalently, to solve the system of equations equivalent to it (1) (that is, to determine the coordinates of the software in the "differential-range" systems), numerical methods are used. An analytical solution to the "hyperbolic" problem will be proposed below. The advantage of our method consists in lower computational costs, and, more important for us, in the simplicity of obtaining error estimates.

Рассмотрим фиг. 3. Далее будем предполагать, что приемные устройства не лежат на одной прямой. В этом случае всегда можно выбрать начало координат так, что из 4-х векторов

Figure 00000004
найдутся хотя бы 3, образующие базис в трехмерном пространстве. 4 вектора в трехмерном пространстве всегда линейно зависимы. Поэтому всегда найдется 4 числа λi , таких, что :
Figure 00000005

Легко показать, что
∑ λi= 0 (2)
тогда и только тогда, когда концы векторов
Figure 00000006
(т.е. приемные устройства) лежат в одной плоскости ("компланарный" случай). Если концы векторов не лежат в одной плоскости, то будем считать, что величины λi нормированы и
∑ λi= 1. (3)
Пусть ПО находится в точке с координатами
Figure 00000007
. Из фиг. 3 очевидно, что
Figure 00000008

где ti - время поступления фронта импульса на i-ое приемное устройство;
t0 - время излучения фронта сферической волны ПО.Consider FIG. 3. We will further assume that the receiving devices do not lie on one straight line. In this case, you can always choose the origin so that from 4 vectors
Figure 00000004
there are at least 3 that form a basis in three-dimensional space. 4 vectors in three-dimensional space are always linearly dependent. Therefore, there are always 4 numbers λ i such that:
Figure 00000005

It is easy to show that
∑ λ i = 0 (2)
if and only if the ends of the vectors
Figure 00000006
(i.e., receiving devices) lie on the same plane (the "coplanar" case). If the ends of the vectors do not lie in one plane, then we assume that the quantities λ i are normalized and
∑ λ i = 1. (3)
Let the software be at the point with coordinates
Figure 00000007
. From FIG. 3 it is obvious that
Figure 00000008

where t i is the arrival time of the pulse front at the i-th receiving device;
t 0 is the radiation time of the front of the spherical wave PO.

В "компланарном" случае с учетом (2) (4) легко приводится к виду:
0 = ∑ λil 2 i -∑ λit 2 i +2t0∑ λiti (5)
Если
∑ λiti≠ 0 (6)
то из (5) легко получить:

Figure 00000009

Определив t0 из (7), можно получить координаты ПО. Действительно, поскольку среди 4 векторов
Figure 00000010
имеется 3, образующие базис, существуют такие наборы чисел γ (x) i (y) i (z) i , что
Figure 00000011

где
Figure 00000012
- орты осей.In the "coplanar" case, taking into account (2) (4), it is easily reduced to the form:
0 = ∑ λ i l 2 i -∑ λ i t 2 i + 2t 0 ∑ λ i t i (5)
If
∑ λ i t i ≠ 0 (6)
then from (5) it is easy to obtain:
Figure 00000009

Having determined t 0 from (7), we can obtain the coordinates of the software. Indeed, since among 4 vectors
Figure 00000010
there are 3 forming a basis; there exist such sets of numbers γ (x) i , γ (y) i , γ (z) i , what
Figure 00000011

Where
Figure 00000012
- unit vectors.

Коэффициенты γ (x) i (y) i (z) i определяются условием (8) неоднозначно, однако можно показать, что решение задачи не зависит от выбора коэффициентов.Coefficients γ (x) i , γ (y) i , γ (z) i determined by condition (8) is ambiguous, but it can be shown that the solution to the problem does not depend on the choice of coefficients.

Окончательно получаем систему уравнений:

Figure 00000013

где Di= (l 2 i -(ti-t0)2), , a t0 определяется формулой (7).Finally we get the system of equations:
Figure 00000013

where D i = (l 2 i - (t i -t 0 ) 2 ),, at 0 is determined by formula (7).

Возведя уравнения (9) в квадрат и сложив, получим биквадратное уравнение относительно R. (Если ПО не лежит в плоскости расположения антенн, всегда существует два решения системы (9)). Решив уравнение и подставив полученное значение в (9), получим в явном виде выражение координат через времена ti и коэффициенты линейных комбинаций. Разложив указанные выражения в ряд Тейлора по степеням ti, можно получить в явном виде выражение для оценки погрешности метода.By squaring Eqs. (9) and adding, we obtain a biquadratic equation with respect to R. (If the software does not lie in the plane of antenna location, there are always two solutions to system (9)). Solving the equation and substituting the obtained value in (9), we obtain in explicit form the expression of the coordinates through the times t i and the coefficients of linear combinations. By expanding these expressions in a Taylor series in powers of t i , we can explicitly obtain an expression for estimating the error of the method.

Рассмотрим конкретный пример. Consider a specific example.

Пусть приемные устройства расположены в вершинах квадрата и имеют координаты

Figure 00000014

Легко получить:
Figure 00000015

где δ (x) ij = γ (x) j λi (x) i λj, δ (y) ij = λi (y) i λj,
δ(x)= (-0.001,0.002,-0.001,-0.001,0,0.001),
δ(y)= (-0.001,0,0.001,0.001,-0.002,0.001)
Применительно к задачам, поставленным в п.1, z-координата ПО не представляет для нас интереса. Далее будем рассматривать наиболее "благоприятный" в смысле наименьшей погрешности в определении координат x, y случай, когда плоскость, в которой расположены приемные устройства, параллельна плоскости возможных местоположений ПО. В этом случае погрешность в определении z-координаты (которая неограниченно возрастает в "критических" областях вблизи любой из 2 вертикальных плоскостей симметрии, проходящих через биссектрисы квадрантов) не влияет на точность определения координат x, y. В указанных областях
∑ λiti _→ 0.
Легко получить следующие простые формулы для оценки погрешности гиперболического метода в пренебрежении членами (dti)2 и меньшими:
Figure 00000016

где:
Figure 00000017

Очевидно, (11) может быть использовано для оценок погрешности в точках непрерывности φii, , т.е. вдали от областей, для которых ∑ λiti _→ 0. .Let the receivers be located at the vertices of the square and have coordinates
Figure 00000014

Easy to get:
Figure 00000015

where δ (x) ij = γ (x) j λ i (x) i λ j , δ (y) ij = λ i (y) i λ j
δ (x) = (-0.001,0.002, -0.001, -0.001,0,0.001),
δ (y) = (-0.001,0,0.001,0.001, -0.002,0.001)
In relation to the tasks posed in paragraph 1, the z-coordinate of the software is not of interest to us. Next, we will consider the most “favorable” case in the sense of the smallest error in determining the x, y coordinates when the plane in which the receiving devices are located is parallel to the plane of possible software locations. In this case, the error in determining the z-coordinate (which increases unlimitedly in the “critical” regions near any of the 2 vertical planes of symmetry passing through the bisectors of the quadrants) does not affect the accuracy of determining the x, y coordinates. In these areas
∑ λ i t i _ → 0.
It is easy to obtain the following simple formulas for estimating the error of the hyperbolic method in neglecting the terms (dt i ) 2 and less:
Figure 00000016

Where:
Figure 00000017

Obviously, (11) can be used to estimate the error at the points of continuity φ i , φ i ,, i.e. far from areas for which ∑ λ i t i _ → 0..

Структура уравнений (10) такова, что увеличение (уменьшение) всех ti, i = 1. ..4 на одну и туже величину δt не приводит к изменениям оценок координат. По этой причине мы можем положить t0 = 0 и записать φii как функции координат (x, y, z), для чего необходимо сделать в систему уравнений (11) подстановку:

Figure 00000018

где (xi, yi, zi) - координаты i-то приемного устройства.The structure of equations (10) is such that an increase (decrease) in all t i , i = 1. ..4 by the same value of δt does not lead to changes in the coordinates estimates. For this reason, we can set t 0 = 0 and write φ i , φ i as functions of coordinates (x, y, z), for which it is necessary to make a substitution in the system of equations (11):
Figure 00000018

where (x i , y i , z i ) are the coordinates of the i-th receiver.

Приведенные выше формулы могут быть затабулированы в виде электронной таблицы. Результаты расчета для различных положений ПО приведены на фиг. 7. Все времена и расстояния приведены в метрах, 4-х мерные вектора E_x = (φ1234), E_y = (φ1234) - безразмерные величины. 4-х мерные вектора (dt1, dt2, dt3, dt4) произвольно выбраны из множества псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону со средним квадратическим отклонением (СКО) 9 м (30•10-9 с).The above formulas can be tabulated as a spreadsheet. The calculation results for various software positions are shown in FIG. 7. All times and distances are given in meters, 4-dimensional vectors E_x = (φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 ), E_y = (φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 ) are dimensionless quantities. 4-dimensional vectors (dt 1 , dt 2 , dt 3 , dt 4 ) are randomly selected from the set of pseudorandom numbers distributed according to the normal law with a mean square deviation (RMS) of 9 m (30 • 10 -9 s).

Из фиг. 7 видно, что при указанном СКО гиперболический метод не приемлем из-за низкой точности определения координат. From FIG. 7 it can be seen that with the indicated standard deviation, the hyperbolic method is not acceptable due to the low accuracy of determining the coordinates.

В заключение рассмотрим случай общего положения векторов

Figure 00000019
, при котором приемные устройства не лежат в одной плоскости. В этом случае можно показать, что существуют наборы чисел λi (x) i (y) i (z) i такие, что
Figure 00000020
∑ γ (x) i = ∑ γ (y) i = ∑ γ (z) i = 0. .In conclusion, we consider the case of the general position of vectors
Figure 00000019
in which the receiving devices do not lie in the same plane. In this case, it can be shown that there are sets of numbers λ i , γ (x) i , γ (y) i , γ (z) i such that
Figure 00000020
∑ γ (x) i = ∑ γ (y) i = ∑ γ (z) i = 0..

Соответственно, получаем систему уравнений для определения координат:

Figure 00000021

Возведя три последних уравнения в квадрат и вычтя их из первого уравнения, получим квадратное уравнение относительно t0. Решив его и подставив полученные решения в (14), определим координаты ПО. В общем случае получим два решения системы (14). Для выбора "правильного" решения следует воспользоваться условием:
t0< ti ∀i = 1...4. (15)
3. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЙ
3.1 ВВЕДЕНИЕ
В самом общем виде работа предлагаемой нами системы выглядит следующим образом:
Пусть имеется подвижный объект (ПО), оснащенный устройством вызова (УВ) центральной станции (ЦС). Пусть в некоторый, заранее неизвестный момент времени в некоторой, заранее неизвестной точке города произошло срабатывание УВ, т. е. УВ передало в эфир свой уникальный идентификационный код (ИК) и информационное сообщение. В свою очередь, в городе развернута сеть приемных устройств, связанных линиями связи с единым для всего города вычислительным центром (т. е. с ЦС). Координаты каждого приемного устройства известны с высокой степенью точности. Каждое приемное устройство определяет амплитуду поступающих радиосообщений и, если эта амплитуда превышает некоторый порог селекции, определяет время поступления радиосообщения. Принятый приемным устройством ИК, время его поступления на приемное устройство, номер приемного устройства, оценка амплитуды сигнала передается на ЦС для последующей идентификации абонента и определения его координат.Accordingly, we obtain a system of equations for determining the coordinates:
Figure 00000021

By squaring the last three equations and subtracting them from the first equation, we obtain a quadratic equation with respect to t 0 . Having solved it and substituting the obtained solutions in (14), we determine the coordinates of the software. In the general case, we obtain two solutions of system (14). To select the "right" solution, you should use the condition:
t 0 <t i ∀i = 1 ... 4. (fifteen)
3. SUMMARY OF THE INVENTIONS
3.1 INTRODUCTION
In the most general form, the work of our system is as follows:
Let there be a moving object (PO) equipped with a call device (HC) of the central station (CA). Suppose that, at some previously unknown point in time at some previously unknown point in the city, an HC occurred, that is, the HC broadcast its unique identification code (IR) and information message. In turn, the city has deployed a network of receiving devices connected by communication lines to a single computer center for the entire city (i.e., to the central office). The coordinates of each receiver are known with a high degree of accuracy. Each receiving device determines the amplitude of the incoming radio messages and, if this amplitude exceeds a certain selection threshold, determines the time of receipt of the radio message. The IR received by the receiving device, the time it was received by the receiving device, the number of the receiving device, the signal amplitude estimate is transmitted to the CA for subsequent identification of the subscriber and determining his coordinates.

Далее информация, поступающая от данного приемного устройства на ЦС, называется отсчетом приемного устройства. Further, the information coming from a given receiving device to the CA is called a counting of the receiving device.

Сеть приемных устройств, связанных с единым вычислительным центром и предназначенная для определения координат ПО, широко известна с начала 70-х годов под названием бистатичной или многопозиционной радиолокационной станции (МПРЛС). Однако ни одна из известных в настоящее время МПРЛС не может быть использована в условиях города из-за особенностей распространения радиоволн. The network of receivers associated with a single computer center and designed to determine the coordinates of software has been widely known since the beginning of the 70s under the name of bistatic or multi-position radar station (MPLS). However, not one of the currently known MPRLs can be used in the city because of the peculiarities of the propagation of radio waves.

На наш взгляд, в условиях города единственным адекватным способом размещения антенн МПРЛС является оснащение несколькими антеннами практически каждого объекта городской недвижимости. Способ размещения антенн проиллюстрирован на фиг. 8 и 9, фиг. 9-увеличенный вид верхней угловой точки здания. По-видимому, только при таком способе будут созданы условия, при которых почти каждая точка территории города будет находиться в прямой видимости со стороны достаточного числа приемных устройств. Например, на фиг. 10 приведен план участка территории города Москвы (квартал между улицами Усиевича, Часовой, Черняховского и Асеева). На территории указанного квартала нет ни одной точки в зоне прямой видимости, со стороны которой не находилось бы менее 15-20 точек предполагаемой установки антенн, в чем легко убедиться путем наблюдений на местности. Аналогичная картина имеет место и для других районов г. Москвы. По нашем оценкам, при предложенном способе размещения приемных устройств зона надежного определения координат составляет более 95% территории города. In our opinion, in the conditions of the city, the only adequate way to place MPRLS antennas is to equip almost every urban real estate with several antennas. An arrangement of antennas is illustrated in FIG. 8 and 9, FIG. 9-magnified view of the upper corner point of the building. Apparently, only with this method will conditions be created under which almost every point in the city’s territory will be in direct line of sight from a sufficient number of receiving devices. For example, in FIG. 10 shows a plan of the site of the territory of the city of Moscow (the quarter between Usievich, Chasovaya, Chernyakhovsky and Aseev streets). On the territory of this quarter there is not a single point in the line of sight, from the side of which there would be less than 15-20 points of the proposed installation of antennas, which can be easily verified by observations on the ground. A similar picture holds for other areas of Moscow. According to our estimates, with the proposed method of receiving devices placement, the zone of reliable determination of coordinates is more than 95% of the city territory.

Вследствие обратимости хода лучей условие хорошей видимости территории со стороны приемных антенн равносильно условию хорошей видимости антенн со стороны любой точки территории. По этой причине указанные антенны разумно назвать "габаритными", т.к. они как бы обозначают габариты зданий. Предполагается, что антенны и связанные с ними приемные устройства размещаются интенсивным методом, т.е. владельцы объектов недвижимости административными мерами обязываются обозначить габариты принадлежащих им зданий приемными устройствами МПРЛС и подключить их к выделенной телефонной линии, связывающей указанные устройства с ЦС. В отношении каждого отдельно взятого приемного устройства (в отличие от систем сотовой связи) не производится никаких проектных работ - не производится оценок предполагаемого числа абонентов в окрестности данного приемного устройства, не определяется его пространственная зона действия и, более того, не производится даже осмотр обслуживаемой территории. Местоположение антенн приемных устройств предопределено конструкцией и местоположением здания. Конечно, при таком подходе не исключено, что некоторые отдельно взятые приемные устройства окажутся "лишними", т.е. за все время существования зданий, на которых они установлены, указанные устройства не примут ни одного "полезного" для нас "прямого" сигнала. Однако из дальнейшего (см. п.3.5) будет видно, что приемные устройства имеют простую конструкцию и низкую стоимость. По этой причине издержки, связанные с установкой и эксплуатацией "лишних" приемных устройств, ниже расходов на проведение проектных работ. Более того, проведение проектных работ требует централизованного вложения средств, в то время как затраты на установку и эксплуатацию приемных устройств легко могут быть отнесены на текущие расходы по эксплуатации здания. Due to the reversibility of the ray path, the condition of good visibility of the territory from the receiving antennas is equivalent to the condition of good visibility of the antennas from any point in the territory. For this reason, it is reasonable to call these antennas "overall", because they seem to indicate the dimensions of buildings. It is assumed that antennas and related receiving devices are placed in an intensive manner, i.e. owners of real estate objects are obligated by administrative measures to indicate the dimensions of their buildings with receiving devices of MPRLS and connect them to a dedicated telephone line connecting these devices to the CA. For each individual receiving device (unlike cellular communication systems), no design work is carried out - estimates of the estimated number of subscribers in the vicinity of this receiving device are not made, its spatial coverage is not determined, and, moreover, even a survey of the served territory is not performed . The location of the antennas of the receiving devices is predetermined by the design and location of the building. Of course, with this approach, it is possible that some individual receiving devices will be "redundant", i.e. for the entire time the buildings on which they are installed exist, these devices will not receive a single "useful" signal for us. However, from what follows (see clause 3.5), it will be seen that the receiving devices have a simple design and low cost. For this reason, the costs associated with the installation and operation of "extra" receiving devices are lower than the costs of design work. Moreover, carrying out design work requires a centralized investment, while the costs of installing and operating the receiving devices can easily be attributed to the running costs of operating the building.

Из изложенного следует, что местоположение приемных антенн предлагаемой нами МПРЛС является предопределенным. Мы не можем, как это имеет место в случае систем сотовой связи, на этапе проектирования определять геометрию и размеры пространственных зон, исходя из ожидаемого числа абонентов в окрестности данной точки территории и необходимого отношения сигнал/шум. Местоположение приемных устройств определяется целым рядом случайных факторов: замыслом архитектора, рельефом местности, конструкцией зданий и пр. Практические измерения, проведенные нами с использованием электронной модели г. Москвы показывают, что с достаточной для практики степенью точности можно использовать следующую математическую модель рассматриваемой МПРЛС:
Плоская проекция (вид сверху) точек местонахождения антенн МПРЛС представляет собой пуансоновское поле точек с плотностью распределения, зависящей от типа городской застройки. Именно, плотность распределения минимальна для "исторической" части городской застройки (характерное расстояние между приемными устройствами ≈30 м) и максимальна для "спальных" районов (≈50 м).
It follows from the foregoing that the location of the receiving antennas of our proposed MPLS is predetermined. We cannot, as is the case with cellular communication systems, determine the geometry and dimensions of spatial zones at the design stage based on the expected number of subscribers in the vicinity of a given point in the territory and the required signal-to-noise ratio. The location of the receiving devices is determined by a number of random factors: the architect’s design, the terrain, the construction of buildings, etc. Practical measurements made by us using the electronic model of Moscow show that, with a sufficient degree of accuracy, the following mathematical model of the MPLS considered can be used:
A flat projection (top view) of the location points of the MPRLS antennas is a puncheon field of points with a distribution density that depends on the type of urban development. Namely, the distribution density is minimal for the "historical" part of urban development (the characteristic distance between the receiving devices is ≈30 m) and maximum for the "sleeping" areas (≈50 m).

Согласно этой модели предлагаемую нами МПРЛС можно назвать "распределенной", т. к. число приемных устройств, приходящихся на некоторый участок территории города, пропорционально площади этого участка. According to this model, the MPLS offered by us can be called "distributed", because the number of receivers falling on a certain section of the city’s territory is proportional to the area of this section.

Практические наблюдения в условиях г. Москвы показывают, что при предложенном способе размещения антенн МПРЛС при срабатывании УВ в любой точке "исторической" части застройки города будет получено по крайней мере 10 прямых сигналов. При срабатывании УВ в "спальном" районе будет получено не менее 20 прямых сигналов. Однако множество приемных устройств в окрестности сработавшего УВ примут отраженные сигналы, не несущие полезной информации о координатах ПО. В настоящее время неизвестно каких-либо надежных методов, позволяющих отличить прямые сигналы от отраженных на этапе их приема. Действительно, из-за многолучевого характера распространения радиоволн в условиях города амплитуда отраженного сигнала может превышать амплитуду прямого сигнала. Состояние поляризации сигнала, его фаза, крутизна фронта также не являются надежными критериями. Наши оценки показывают, что число отраженных сигналов, проходящих нижний порог амплитудной селекции, может на порядок превосходить число прямых сигналов (см. п.3.4). Practical observations in the conditions of Moscow show that with the proposed method of placing MPRL antennas when an HC is triggered at any point in the "historical" part of the city’s development, at least 10 direct signals will be received. When an HC is triggered in a “sleeping” area, at least 20 direct signals will be received. However, many receivers in the vicinity of the triggered HC will receive reflected signals that do not carry useful information about the coordinates of the software. Currently, no reliable methods are known to distinguish direct signals from those reflected at the stage of their reception. Indeed, due to the multipath nature of the propagation of radio waves in a city, the amplitude of the reflected signal may exceed the amplitude of the direct signal. The state of polarization of the signal, its phase, and the steepness of the front are also not reliable criteria. Our estimates show that the number of reflected signals passing the lower threshold of amplitude selection can be an order of magnitude greater than the number of direct signals (see Section 3.4).

Поскольку приемное устройство системы не способно отличить прямой сигнал от отраженного, на ЦС поступает множество отсчетов, лишь меньшая часть которых соответствует прямым лучам. Таким образом, для определения координат ПО необходимо решить следующую задачу:
Пусть на ЦС поступило N отсчетов с одинаковым ИК. Известно, что не менее чем K из них соответствуют прямым лучам, N ≥ K ≥ 5.
Since the receiving device of the system is not able to distinguish between a direct signal and a reflected signal, a lot of samples arrive at the digital signal processor, only a smaller part of which corresponds to direct rays. Thus, to determine the coordinates of the software, it is necessary to solve the following problem:
Let N counts with the same IR arrive at the DS. It is known that at least K of them correspond to direct rays, N ≥ K ≥ 5.

1) Следует определить, какие именно отсчеты соответствуют прямым лучам, и 2) предполагая известным закон распределения ошибок измерения времени поступления прямых сигналов, исходя из принципа максимального правдоподобия, получить наиболее достоверную оценку координат ПО. 1) It is necessary to determine which particular samples correspond to direct rays, and 2) assuming the known distribution of errors in measuring the time of arrival of direct signals, based on the principle of maximum likelihood, to obtain the most reliable estimate of the PO coordinates.

Метод решения этой задачи изложен в п.3.2 (Способ определения координат ПО). В п.3.3 изложены результаты математического моделирования задач определения координат ПО согласно предложенному нами способу. The method for solving this problem is described in Section 3.2 (Method for determining software coordinates). In paragraph 3.3, the results of mathematical modeling of the problems of determining the coordinates of software according to our proposed method are described.

Из п.3.3 следует, что изобретение обеспечивает следующий технический результат - координаты ПО определяются в условиях, когда заранее неизвестно, какие именно приемные устройства из множества развернутых принимают прямой сигнал, а какие - отраженный, причем определение координат ПО производится с достаточной точностью для решения задач, указанных в п.1 в условиях, когда в качестве приемных устройств используются устройства, имеющие низкую точность определения времени поступления сигнала. From clause 3.3 it follows that the invention provides the following technical result — the software coordinates are determined under conditions when it is not known in advance which receiving devices from the set of deployed receive the direct signal and which are reflected, and the software coordinates are determined with sufficient accuracy to solve problems specified in claim 1 under conditions when devices having low accuracy in determining the signal arrival time are used as receiving devices.

В п.3.4 (Способ идентификации абонентов и определения их местоположения) изложен разработанный нами способ организации информационного обмена между абонентами и приемными устройствами МПЛРС. Принципиальное отличие предлагаемого нами способа от известных (см. п.2) состоит в способе обеспечения многоканальности системы. Именно, многоканальность системы обеспечивается не передачей какой-либо информации от базовой станции к абоненту и не размещением базовых станций по сотовому принципу (т.е. таким образом, что расстояние между двумя базовыми станциями, работающими в одном частотном диапазоне и/или в одном "временном окне", не ниже заданного, установленного при проектировании системы), а измерением на каждом приемном устройстве амплитуды поступающих сообщений абонентов и динамическим выбором порога селекции - каждое приемное устройство в автономном режиме поддерживает порог селекции на таком уровне, что число сообщений, проходящих порог селекции в единицу времени, равен заданному, установленному для данного приемного устройства командами ЦС. При этом в процессе работы системы указанный поток для каждого приемного устройства уточняется таким образом, что общий поток сообщений, проходящих порог селекции, минимален, а вероятность безошибочного приема сообщения абонента достаточным для определения координат абонента с заданной степенью точности числом приемных устройств, находящихся в зоне прямой видимости со стороны абонента, не ниже заданной. Отметим, что указанная выше вероятность в отличии от известных систем зависит от мощности передатчика абонента - именно она тем выше, чем выше мощность передатчика. Section 3.4 (Method for identifying subscribers and determining their location) sets out a method we developed for organizing information exchange between subscribers and MPLS receivers. The fundamental difference between our proposed method and the known ones (see clause 2) consists in the method of ensuring the multi-channel system. Namely, the multichannel system is provided not by transferring any information from the base station to the subscriber and not by placing the base stations on a cellular basis (that is, in such a way that the distance between two base stations operating in the same frequency range and / or in one " time window ", not lower than the set one established during system design), and by measuring the amplitude of incoming messages of subscribers at each receiving device and dynamically selecting a selection threshold - each receiving device is offline It supports the selection threshold to a level such that the number of messages passing selection threshold per unit time, equal to a predetermined set for this receiving apparatus CA commands. Moreover, during the operation of the system, the specified stream for each receiving device is refined in such a way that the total message flow passing the selection threshold is minimal, and the probability of error-free reception of the subscriber’s message is sufficient to determine the subscriber’s coordinates with a given degree of accuracy by the number of receivers in the direct zone visibility from the subscriber’s side, not lower than specified. Note that the above probability, in contrast to known systems, depends on the power of the transmitter of the subscriber - it is she who is the higher, the higher the power of the transmitter.

Достигаемый технический результат состоит в обеспечении достаточной для решения указанных в п.1 задач информационной емкости без сознательного выбора точек местоположения приемных устройств и оценки числа абонентов в окрестности каждого приемного устройства при проектировании системы и без передачи какой-либо информации от базовых станций к абонентам, что обеспечивает высокую помехозащищенность. The technical result achieved is to provide sufficient information capacity for solving the problems indicated in clause 1 without consciously choosing the location points of the receiving devices and estimating the number of subscribers in the vicinity of each receiving device when designing the system and without transmitting any information from base stations to subscribers, which provides high noise immunity.

В п. 3.5 (Система радиосвязи абонентов с центральной станцией с идентификацией абонентов и определением их местоположения) рассмотрен предпочтительный вариант реализации предлагаемой системы. Устройство реализует оба указанных выше способа. Достигаемый технический результат состоит в решении всех поставленных в п.1 задач в полном объеме. In paragraph 3.5 (Radio communication system of subscribers with a central station with identification of subscribers and determining their location), a preferred embodiment of the proposed system is considered. The device implements both of the above methods. Achievable technical result consists in solving all the tasks set in paragraph 1 in full.

3.2 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ПО
Пусть в точке с координатами x0, y0, z0 в момент времени t0 произошло событие (x0, y0, z0, t0) - излучение фронта сферической радиоволны. В окрестности точки x0, y0, z0 имеется N приемных устройств с известными координатами xi, yi, zi, i = 1-N.
3.2 METHOD FOR DETERMINING COORDINATES BY
Let an event (x 0 , y 0 , z 0 , t 0 ) occur at the point with coordinates x 0 , y 0 , z 0 at time t 0 - radiation from the front of a spherical radio wave. In the vicinity of the point x 0 , y 0 , z 0 there are N receivers with known coordinates x i , y i , z i , i = 1-N.

Из указанных N станций не менее, чем K находятся в зоне прямой видимости со стороны x0, y0, z0. По определению введем величины αi , такие, что αi= 1 для прямых сигналов и αi= 0 для отраженных.Of these N stations, no less than K are in line of sight from the side x 0 , y 0 , z 0 . By definition, we introduce the quantities α i such that α i = 1 for direct signals and α i = 0 for reflected signals.

"Прямые" станции определяют времена поступления сигналов ti, с ошибками δti, т.е."Direct" stations determine the arrival times of signals t i , with errors δt i , i.e.

Figure 00000022

где
Figure 00000023
- теоретическое время поступления сигнала на "прямую" станцию:
Figure 00000024

Остальные
Figure 00000025
станций принимают отраженные сигналы, также с некоторыми ошибками Δti: :
Figure 00000026

Далее будем предполагать, что ошибки измерения прямых сигналов не коррелированны и распределены по нормальному закону с одинаковой для всех станций дисперсией σ2. Будем считать также, что математическое ожидание [δti] = 0 и, более того,
Figure 00000027

(4) является следствием физического принципа однородности времени. Действительно, допустим, что (4) не имеет места, т.е.
Figure 00000028
Рассмотрим два события, произошедших в одной и той же точке пространства (x, y, z) но в разные моменты времени t0 и t0+δt. Применив к обоим событиям любой логически не противоречивый метод определения координат, получим для этих событий одинаковые оценки пространственных координат и различные оценки для t0, т. к. физические процессы не зависят от выбора начала отсчета временной шкалы. Иначе говоря, синхронное увеличение (уменьшение) всех ti на одну и ту же величину
Figure 00000029
не влияет на точность определения пространственных координат, а приводит лишь к изменению оценки для t0 на величину δt. Однако точное определение t0 не входит в нашу задачу. Очевидно, (4) можно также записать в виде:
Figure 00000030

Для дальнейшего не существенна конкретная форма закона распределения ошибок измерения времени поступление отраженных сигналов Δti. Однако принципиально важно, что ∀i Δti - - положительная величина (при условии, что i-ая станция технически исправна), что будет видно из замечания 2.
Figure 00000022

Where
Figure 00000023
- theoretical time of signal arrival at the “direct” station:
Figure 00000024

Rest
Figure 00000025
stations receive reflected signals, also with some errors Δt i ::
Figure 00000026

Further, we will assume that the measurement errors of direct signals are not correlated and distributed according to the normal law with the dispersion σ 2 identical for all stations. We also assume that the mathematical expectation [δt i ] = 0 and, moreover,
Figure 00000027

(4) is a consequence of the physical principle of the uniformity of time. Indeed, suppose that (4) does not hold, i.e.
Figure 00000028
We consider two events that occurred at the same point in space (x, y, z) but at different times t 0 and t 0 + δt. Applying any logically consistent method of determining coordinates to both events, we obtain the same estimates of spatial coordinates and different estimates for t 0 for these events, because physical processes are independent of the choice of the origin of the time scale. In other words, a synchronous increase (decrease) in all t i by the same amount
Figure 00000029
does not affect the accuracy of determining spatial coordinates, but only leads to a change in the estimate for t 0 by δt. However, the exact definition of t 0 is not included in our task. Obviously, (4) can also be written as:
Figure 00000030

For what follows, the specific form of the distribution law of the errors in measuring the time the arrival of reflected signals Δt i is not essential. However, it is fundamentally important that ∀i Δt i - is a positive quantity (provided that the i-th station is technically sound), which will be seen from Remark 2.

Допустим, что коэффициенты αi нам известны. Тогда для оценок неслучайных величин

Figure 00000031
в формуле (1) можно воспользоваться принципом максимального правдоподобия. Применительно к нашей задаче функция правдоподобия выглядит следующим образом:
Figure 00000032

Зафиксировав x, y, z, t0, мы получаем выборку
Figure 00000033
мерной случайной величины δti. Поскольку среди всех выборок нас интересуют лишь выборки, удовлетворяющие условию (4), функцию правдоподобия можно записать как функцию, зависящую только от пространственных координат:
Figure 00000034

Из теории вероятностей известно (см., например [7]), что метод максимального правдоподобия сводится к двум условиям - оценкам для математического ожидания и дисперсии случайных величин αi((ti-t0)-Li). Указанные случайные величины, в свою очередь, зависят, как от параметров, от пространственных координат. Наша задача состоит в том, чтобы найти наиболее достоверные оценки для МО указанных величин и соответственно наиболее достоверную оценку для пространственных координат ПО.Assume that the coefficients α i are known to us. Then for estimates of nonrandom variables
Figure 00000031
in formula (1), we can use the principle of maximum likelihood. For our task, the likelihood function is as follows:
Figure 00000032

Fixing x, y, z, t 0 , we get a sample
Figure 00000033
random variable δt i . Since among all the samples, we are only interested in samples satisfying condition (4), the likelihood function can be written as a function that depends only on spatial coordinates:
Figure 00000034

It is known from probability theory (see, for example, [7]) that the maximum likelihood method reduces to two conditions - estimates for the mathematical expectation and variance of random variables α i ((t i -t 0 ) -L i ). The indicated random variables, in turn, depend, as on parameters, on spatial coordinates. Our task is to find the most reliable estimates for the MO of the indicated values and, accordingly, the most reliable estimate for the spatial coordinates of the software.

Применительно к нашей задаче уравнение для МО следует записать в виде:

Figure 00000035

что автоматически выполняется в силу условия (4).In relation to our problem, the equation for MO should be written in the form:
Figure 00000035

which is automatically satisfied by virtue of condition (4).

Второе условие сводится к тому, что в качестве оценки для дисперсии выбирается значение функции (7) в точке ее глобального минимума или, что тоже, в точке глобального максимума функции (6):

Figure 00000036

Далее, вместо функции (7) мы будем рассматривать функцию (8), предполагая дисперсию σ2 известной:
Figure 00000037

Далее функцию (8) мы будем называть функцией правдоподобия
Очевидно, в точке местоположения ПО МО Λ(x0,y0,z0) равно единице. Пусть
Figure 00000038
координаты точки глобального минимума (8). Очевидно,
Figure 00000039

Очевидно также, что, выбирая в качестве оценки для (x0, y0, z0)
Figure 00000040
, мы делаем систематическую ошибку. Нам следует показать, что при достаточно большом числе прямых сигналов указанная оценка является асимптотически несмещенной и сделать оценки для получаемой погрешности. Математически строгое решение этой задачи связано со значительными трудностями и выходит за рамки настоящей работы. Для обоснования указанного предположения мы будем использовать результаты численного моделирования на ЭВМ реальных задач определения координат ПО в условиях города. Полученные результаты подробно рассмотрены в п.3.3, там же приведены грубые эмпирические оценки для получаемой погрешности.The second condition reduces to the fact that, as an estimate for the variance, the value of function (7) is selected at the point of its global minimum, or, also, at the point of global maximum of function (6):
Figure 00000036

Further, instead of function (7), we will consider function (8), assuming the variance σ 2 to be known:
Figure 00000037

Further, we will call function (8) the likelihood function
Obviously, at the point of the PO MO Λ (x 0 , y 0 , z 0 ) is equal to unity. Let be
Figure 00000038
coordinates of the global minimum point (8). Obviously
Figure 00000039

It is also obvious that, choosing as an estimate for (x 0 , y 0 , z 0 )
Figure 00000040
, we make a systematic error. We should show that for a sufficiently large number of direct signals, this estimate is asymptotically unbiased and make estimates for the resulting error. A mathematically rigorous solution to this problem is associated with significant difficulties and is beyond the scope of this work. To justify this assumption, we will use the results of computer numerical simulation of real problems of determining the coordinates of software in a city. The results obtained are discussed in detail in Section 3.3; rough empirical estimates for the resulting error are also given there.

Замечание 1. Пусть N=K=4. Тогда для определения координат ПО можно использовать гиперболический метод (система уравнений (2) п.2.1 или эквивалентная ей система уравнений (1) п.2.1). Указанная система уравнений может либо не иметь решений, либо выполняться на некотором конечном или бесконечном множестве точек. Для каждого решения этой системы имеет место
Li - (ti - t0) = 0, i = 1-4 (10)
Или, что равносильно,

Figure 00000041

Таким образом, при использовании гиперболического метода в качестве оценки координат ПО выбирается точка глобального минимума функции (11) или, что тоже, функции (8). Из сказанного следует, что гиперболический метод является тривиальным частным случаем предлагаемого нами общего метода (при условии, что система уравнения (1) п.2.1 имеет решение).Remark 1. Let N = K = 4. Then, to determine the coordinates of the software, one can use the hyperbolic method (system of equations (2) of clause 2.1 or the equivalent system of equations (1) of clause 2.1). The indicated system of equations may either have no solutions or be satisfied on some finite or infinite set of points. For each solution to this system, there is a
L i - (t i - t 0 ) = 0, i = 1-4 (10)
Or, equivalently,
Figure 00000041

Thus, when using the hyperbolic method, the global minimum point of function (11) or, what is more, function (8) is selected as an estimate of the PO coordinates. It follows from what has been said that the hyperbolic method is a trivial particular case of the general method we are proposing (provided that the system of equation (1) of clause 2.1 has a solution).

До настоящего момента мы предполагали коэффициенты αi известными. Далее будет изложен метод, позволяющий определить эти коэффициенты.Until now, we have assumed the coefficients α i to be known. Next, a method will be described to determine these coefficients.

Для наглядности дальнейших рассуждений воспользуемся физическим принципом обратимости хода лучей и будем рассматривать задачу, полностью равносильную нашей в смысле получаемых решений. For clarity of further reasoning, we use the physical principle of reversibility of the ray path and we will consider a problem that is completely equivalent to ours in the sense of the obtained solutions.

Далее будем считать, что УВ является приемным устройством, в то время как приемные устройства МПЛРС являются передатчиками. Каждое i-ое "передающее" устройство МПЛРС в момент времени t0 "излучает" сферическую радиоволну, фронт которой в момент времени ti поступает в точку местонахождения ПО. Сказанное иллюстрирует фиг. 11. На этом рисунке показан участок городской территории (вид сверху). Здания 20 оборудованы приемными устройствами 1-7. Волновые фронты 21,22,23,24,25 соответствуют прямым лучам, а 26 и 27 фронт - отраженному. Преимущество такого подхода состоит в том, что, рассматривая некоторую точку пространства, мы не обязаны предполагать, что именно в этой точке находится ПО. (Геометрическая картина распространения радиоволн не зависит от наличия или отсутствия в какой-либо точке приемника.)
Сделаем важное для дальнейшего и очевидное с точки зрения современных физических представлений замечание.
Further, we assume that the HC is a receiving device, while the receiving devices MPLS are transmitters. Each i-th “transmitting” MPLS device at the time t 0 “emits” a spherical radio wave whose front at the time t i arrives at the software location. The foregoing is illustrated in FIG. 11. This figure shows a section of an urban area (top view). Buildings 20 are equipped with receiving devices 1-7. The wavefronts 21,22,23,24,25 correspond to direct rays, and the 26th and 27th front correspond to reflected ones. The advantage of this approach is that, considering a certain point in space, we are not obliged to assume that it is at this point that the software is located. (The geometric picture of the propagation of radio waves does not depend on the presence or absence at any point in the receiver.)
Let us make a remark important for the future and obvious from the point of view of modern physical concepts.

Замечание 2. Путь, проходимый k-ым отраженным сигналом, всегда превышает расстояние между точкой местонахождения УВ и k-ой станцией:

Figure 00000042

Действительно, в противном случае пришлось бы предположить, что сигнал распространяется со скоростью, превышающей скорость света.Remark 2. The path traveled by the k-th reflected signal always exceeds the distance between the location point of the hydrocarbon and the k-th station:
Figure 00000042

Indeed, otherwise, one would have to assume that the signal propagates at a speed exceeding the speed of light.

В соответствии со сказанным, УВ всегда находится внутри сферы, образованной фронтом отраженного сигнала, как это и показано на фиг. 11. Из рисунка видно, что времена ti определены с конечной степенью точности - в противном случае фронты прямых лучей пересекались бы в одной точке.In accordance with the foregoing, the shock wave is always located inside the sphere formed by the front of the reflected signal, as shown in FIG. 11. It can be seen from the figure that the times t i are determined with a finite degree of accuracy - otherwise the fronts of the direct rays would intersect at one point.

Введем ряд важных для дальнейшего определений. Let us introduce a number of definitions important for the future.

Для каждой точки с координатами x, y, z рассмотрим N величин:

Figure 00000043

Назовем величины Φi(x,y,z) = ti-Li невязками.For each point with coordinates x, y, z, consider N quantities:
Figure 00000043

We call the quantities Φ i (x, y, z) = t i -L i residuals.

"Массив" {Φi} можно "отсортировать" в порядке возрастания Φi, т.е. так, что
Φ (k) i ≥Φ (l) l ∀k>l i,j,k,l = 1-N. (14)
Назовем k-ой невязкой невязку, стоящую на k-ом месте в отсортированном массиве {Φi}
Заметим, что, отсортировав массив {Φi} , мы тем самым получаем упорядоченное множество номеров приемных устройств {in}, где на k-ом месте находится номер (нижний индекс в формуле (13)) приемного устройства, давшего k-ую по величине невязку.
The array {Φ i } can be sorted in ascending order Φ i , that is, so that
Φ (k) i ≥Φ (l) l ∀k> li, j, k, l = 1-N. (fourteen)
We call the kth residual the residual in kth position in the sorted array {Φ i }
Note that by sorting the array {Φ i }, we thereby obtain an ordered set of numbers of receivers {i n }, where the number (lower index in formula (13)) of the receiving device giving the kth the size of the residual.

Допустим, что нами сделаны какие-либо предположения о величине временной координаты события t0. Тогда назовем величины

Figure 00000044
условными невязками.Suppose that we have made any assumptions about the value of the time coordinate of the event t 0 . Then we call the quantities
Figure 00000044
conditional discrepancies.

Массив условных невязок также может быть отсортирован. В дальнейшем наибольший интерес для нас представляет 1-ая (т.е. наименьшая из всех) условная невязка. An array of conditional residuals can also be sorted. In the future, the first (i.e., the smallest of all) conditional discrepancy is of most interest to us.

Приведенные определения имеют очевидные следствия. The above definitions have obvious consequences.

Во-первых, с учетом замечания 2 для физически реализуемых случаев при условии технической исправности приемных устройств в точке местоположения ПО условная невязка не может быть сколь угодно малой отрицательной величиной. В качестве практически работающего критерия будем считать, что в точке местоположения ПО для первой условной невязки имеет место неравенство:
ti-t0-Li> -1.5σ. (15)
Далее будем считать, что станция, для которой в точке местонахождения ПО условие (15) не выполнено либо технически неисправна, либо имеет место некоторый особый случай, который будет рассмотрен позднее. Предлагаемый нами метод позволяет не только определять координаты ПО, но и в процессе решения каждой конкретной задачи проводить тестирование приемных устройств, что крайне важно, поскольку общее число приемных устройств предполагается значительным (≈105 для условий г. Москвы). Далее, вплоть до замечания 3 будем считать, что все приемные устройства исправны и, более того, (15) имеет место.
Firstly, taking into account Remark 2, for physically feasible cases, provided that the receiving devices are in good working order at the software location point, the conditional discrepancy cannot be an arbitrarily small negative value. As a practically working criterion, we assume that at the point of software location for the first conditional discrepancy, the following inequality holds:
t i -t 0 -L i > -1.5σ. (fifteen)
Further, we assume that a station for which condition (15) is not fulfilled at the software location point or is technically faulty, or there is some special case that will be considered later. Our proposed method allows us not only to determine the coordinates of the software, but also in the process of solving each specific task, to test the receiving devices, which is extremely important, since the total number of receiving devices is assumed to be significant (≈10 5 for the conditions of Moscow). Further, up to Remark 3, we assume that all receiving devices are operational and, moreover, (15) holds.

Далее условные невязки, удовлетворяющие условию
ti - t0 - Li < 0 будем называть отрицательными.
Further, conditional residuals satisfying the condition
t i - t 0 - L i <0 will be called negative.

Соответственно, условные невязки, удовлетворяющие условию
ti - t0 - Li > 0
будем называть положительными.
Accordingly, conditional residuals satisfying the condition
t i - t 0 - L i > 0
will be called positive.

Смысл условия (15) сводится к следующему. Допустим, мы сделали предположение о том, что событие произошло в точке с координатами (x, y, z, t0). Если (15) не имеет места, то предположение о координатах события следует считать ошибочным. В дальнейшем мы будем предполагать, что фронты прямых сигналов попадают в 1.5σ - окрестность точки местонахождения ПО, в то время как фронты отраженных сигналов находятся вне этой окрестности. Более того, в точке местонахождения ПО отраженные сигналы всегда имеют положительную невязку. Если в точке местонахождения ПО некоторый сигнал имеет отрицательную условную невязку, мы обязаны предположить, что этот сигнал соответствует прямому лучу.The meaning of condition (15) is as follows. Suppose we made the assumption that the event occurred at a point with coordinates (x, y, z, t 0 ). If (15) does not hold, then the assumption of the coordinates of the event should be considered erroneous. In the future, we will assume that the fronts of direct signals fall in 1.5σ — the vicinity of the PO location point, while the fronts of the reflected signals are outside this neighborhood. Moreover, at the software location, the reflected signals always have a positive residual. If some signal has a negative conditional discrepancy at the software location, we must assume that this signal corresponds to a direct beam.

Очевидно, что, если (15) имеет место для 1-ой условной невязки, то (15) тем более будет выполнено для условных невязок с большими номерами. В свою очередь, если (15) не имеет места для k-ой условной невязки, то (15) тем более не будет иметь места для k-1-ой и более младших невязок. Obviously, if (15) holds for the first conditional residual, then (15) will be all the more true for conditional residuals with large numbers. In turn, if (15) does not have a place for the kth conditional discrepancy, then (15) all the more, there will be no place for the k-1st and more minor discrepancies.

Рассмотрим некоторую точку пространства с координатами (х, у, z) и предположим, что ПО находится именно в этой точке. Пусть также известно, что из N поступивших сигналов K соответствуют прямым лучам. Consider a point in space with coordinates (x, y, z) and assume that the software is located at this point. Let it also be known that of the N received signals, K correspond to direct rays.

Вычислим N величин Li и N невязок Φi (см. (13)).We compute N quantities L i and N residuals Φ i (see (13)).

Отсортируем массив невязок {Φi}.
Далее из всего N-элементного множества сигналов мы будем рассматривать его K-элементное упорядоченное подмножество {in} где 1 ≤ n ≤ K. Если предположение о том, что ПО находится в точке с координатами (x, у, z) верно, то мы обязаны предположить, что указанные K сигналов соответствуют прямым лучам. Действительно, если массив невязок и массив условных невязок упорядочены, то для любой величины t0 порядок следования номеров приемных устройств { in} в обоих массивах будет одинаков. Если предположение о пространственных координатах ПО верно, то существует такое t0, для которого фронты прямых сигналов попадут в 1.5σ - окрестность. Если сигнал с номером ik находится вне указанной окрестности, то сигналы, стоящие на k + 1 и последующих местах в массиве {ik} тем более находятся вне этой окрестности. Верно также и следующее утверждение: если сигнал с номером ik попадает в указанную окрестность, то в этой же окрестности находятся сигналы, расположенные на предыдущих позициях в массиве {in}, поскольку предполагается, что для рассматриваемой точки выполнено условие (15). В соответствии со сказанным коэффициенты αi могут быть вычислены следующим образом:

Figure 00000045

Определив коэффициенты αi, из формулы (4а) получаем оценку для t0, а из формулы (8) значение функции правдоподобия. Перебрав, например, с шагом в 1 м все возможные значения координат (x, y, z), мы можем найти точку глобального минимума (8), которую и следует использовать в качестве оценки координат ПО. В п.3.3 будет показано, как по известной величине функции правдоподобия в точке ее минимума определить окрестность, в пределах которой ПО находится с заданным уровнем вероятности.Sort the array of residuals {Φ i }.
Further, from the entire N-element signal set, we will consider its K-element ordered subset {i n } where 1 ≤ n ≤ K. If the assumption that the software is at a point with coordinates (x, y, z) is true, then we must assume that the indicated K signals correspond to direct rays. Indeed, if the array of residuals and the array of conditional residuals are ordered, then for any quantity t 0 the sequence of the numbers of receivers {i n } in both arrays will be the same. If the assumption about the spatial coordinates of the software is true, then there exists t 0 such that the edges of the direct signals fall into 1.5σ — a neighborhood. If the signal with the number i k is outside the specified neighborhood, then the signals standing at k + 1 and subsequent places in the array {i k } are all the more outside this neighborhood. The following statement is also true: if the signal with the number i k falls in the specified neighborhood, then in the same neighborhood there are signals located at previous positions in the array {i n }, since it is assumed that condition (15) is satisfied for the point under consideration. In accordance with the foregoing, the coefficients α i can be calculated as follows:
Figure 00000045

Having determined the coefficients α i , from formula (4a) we obtain an estimate for t 0 , and from formula (8) the value of the likelihood function. After going over, for example, with a step of 1 m, all possible coordinate values (x, y, z), we can find the global minimum point (8), which should be used as an estimate of the PO coordinates. In Section 3.3, it will be shown how to determine the neighborhood within which the software is located with a given level of probability using the known value of the likelihood function at its minimum.

Очевидно, перебор всех возможных значений координат связан со значительными вычислительными издержками. Задача тем не менее может быть успешно решена, если использовать параллельные вычисления (см. п.3.5.4). Однако объем вычислений может быть сокращен на несколько порядков, если воспользоваться условием (15). Действительно, с учетом (4а) (15) можно записать в виде:

Figure 00000046

Пусть в некоторой точке (19) не имеет места. Рассмотрим сферу радиуса R с центром в указанной точке. В каждой точке указанной сферы величины Li могут получить приращение не более, чем ±R. Легко показать, что, если (19) не имеет места в некоторой точке, то (19) не может иметь места внутри сферы радиуса
Figure 00000047

с центром в указанной точке.Obviously, iterating over all possible coordinate values involves significant computational overhead. Nevertheless, the problem can be successfully solved if parallel computations are used (see clause 3.5.4). However, the amount of computation can be reduced by several orders of magnitude if condition (15) is used. Indeed, taking into account (4a) (15), it can be written as:
Figure 00000046

Suppose that at some point (19) does not hold. Consider a sphere of radius R centered at a specified point. At each point of the indicated sphere, the values of L i can receive an increment of no more than ± R. It is easy to show that if (19) does not have a place at some point, then (19) cannot have a place inside a sphere of radius
Figure 00000047

centered at a specified point.

Соответствующая область должна быть исключена из рассмотрения. The relevant area should be excluded from consideration.

Существует простой иттерационный метод, позволяющий еще больше снизить вычислительные издержки. Рассмотрим фиг. 11. На этом рисунке показана точка местоположения ПО и 1.5σ - окрестность этой точки. При построении рисунка в качестве оценки для временной координаты события использовано фактическое значение t0. Расположение приемных устройств на этом рисунке (в отличии от фиг. 12) таково, что для любой точки вне 1.5σ - окрестности имеется хотя бы одна отрицательная условная невязка. Выберем в качестве первого приближения произвольную точку с координатами (x, y, z) вне 1.5σ - окрестности ПО. Вычислим для выбранной точки величины Li, невязки ti - Li и отсортируем массив невязок. Рассмотрим первый элемент массива и установим номер станции n соответствующей указанному элементу. Мы не делали никаких предположений о временной координате события, однако можно утверждать, что для "истинного" значения t0 сигнал с номером n имеет в рассматриваемой точке отрицательную условную невязку. Проведем отрезок от рассматриваемой точки к станции n. В качестве следующего приближения выберем точку на указанном отрезке на расстоянии, определяемом формулой (20) от текущего приближения. Очевидно, метод перестает сходится в 1.5σ - окрестности точки местонахождения ПО. В указанной окрестности (если нас не устраивает точность 1.5σ) следует применить прямой метод - перебор по координатам.There is a simple iteration method that can further reduce computational overhead. Consider FIG. 11. This figure shows the software location point and 1.5σ is the neighborhood of this point. When constructing the figure, the actual value of t 0 was used as an estimate for the time coordinate of the event. The location of the receivers in this figure (in contrast to Fig. 12) is such that for any point outside the 1.5σ - neighborhood there is at least one negative conditional discrepancy. As a first approximation, we choose an arbitrary point with coordinates (x, y, z) outside 1.5σ — the neighborhood of PO. For the selected point, calculate the values of L i , residuals t i - L i and sort the array of residuals. Consider the first element of the array and set the station number n corresponding to the specified element. We did not make any assumptions about the time coordinate of the event, however, it can be argued that for the “true” value t 0, the signal with number n has a negative conditional discrepancy at the point in question. Draw a segment from the point in question to station n. As the next approximation, we choose a point on the indicated segment at a distance determined by formula (20) from the current approximation. Obviously, the method ceases to converge at 1.5σ - a neighborhood of the PO location point. In the indicated neighborhood (if we are not satisfied with the accuracy of 1.5σ), we should use the direct method - enumeration by coordinates.

Очевидно, метод не работает при расположении приемных устройств, показанном на фиг. 12. На этом рисунке показан участок территории города. Предполагается, что все угловые точки зданий оборудованы приемными устройствами (на фиг. не показаны) и волновые фронты прямых лучей. В заштрихованной области невязки положительны. Подобная геометрия является при предложенном нами способе размещения приемных устройств исключением из общего случая. Применив иттерационный метод в условиях, показанных на этом рисунке, мы быстро попадем в заштрихованную область, после чего метод утратит сходимость. Obviously, the method does not work with the arrangement of receivers shown in FIG. 12. This figure shows a section of the city. It is assumed that all the corner points of the buildings are equipped with receiving devices (not shown in Fig.) And wave fronts of direct rays. In the shaded area, the residuals are positive. Such geometry is an exception to the general case with the proposed method of placing receiving devices. Applying the iteration method under the conditions shown in this figure, we quickly fall into the shaded area, after which the method loses convergence.

Мы намерено оставляем в стороне вопрос о строгом обосновании иттерационного метода, поскольку возможно множество различных его модификаций. Однако существенно, что все возможные модификации иттерационного метода, также как и предлагаемый нами метод в целом основан на следующих положениях:
1.В качестве оценки координат ПО используется точка глобального минимума функции (8).
We intend to leave aside the question of rigorous justification of the iteration method, since many different modifications are possible. However, it is essential that all possible modifications of the iteration method, as well as the method we propose, are generally based on the following provisions:
1. As an estimate of the PO coordinates, the global minimum point of function (8) is used.

2. Для вычисления величины функции (8) в заданной точке (x, y, z) необходимо выполнить последовательность следующих шагов:
а) по формуле (13) вычислить массив невязок {Φi};
б) отсортировать указанный массив в порядке возрастания величин Φi ;
в) положить αi= 1 для сигналов, отвечающим первым K элементам отсортированного массива и αi= 0 для остальных сигналов;
г) определить t0 из условия (4а) и подставить полученные значения в формулу (8).
2. To calculate the value of function (8) at a given point (x, y, z), it is necessary to perform the sequence of the following steps:
a) using formula (13) to calculate the array of residuals {Φ i };
b) sort the specified array in increasing order of Φ i ;
c) put α i = 1 for signals corresponding to the first K elements of the sorted array and α i = 0 for the remaining signals;
d) determine t 0 from condition (4a) and substitute the obtained values in formula (8).

З. Если нами сделано предположение о том, что ПО находится в точке с координатами (x, y, z), то в указанной точке 1-ая условная невязка, для которой t0 определяется из условия (4а), не может быть сколь угодно малой отрицательной величиной.H. If we made the assumption that the software is located at a point with coordinates (x, y, z), then at the indicated point the first conditional discrepancy for which t 0 is determined from condition (4a) cannot be arbitrarily small negative value.

Возможен также и другой подход, состоящий в том, что рассматривая некоторую точку пространства мы не делаем предположения о том, что ПО находится именно в этой точке. Однако, каковы бы ни были на самом деле "истинное" время t0 и "истинные" координаты ПО, в случае, если для рассматриваемой точки имеется хотя бы одна отрицательная невязка (при "истинном" t0 и "истинных" координатах ПО), мы всегда можем установить приемное устройство, дающее для данной точки наиболее отрицательную невязку. Для этого достаточно отсортировать массив невязок для данной точки - первый элемент невязки всегда будет соответствовать приемному устройству, имеющему в рассматриваемой точке наиболее отрицательную невязку. Пример применения этого подхода приведен в п. 3.3.Another approach is also possible, consisting in the fact that when considering a certain point in space we do not make the assumption that the software is located at this point. However, whatever the “true” time t 0 and the “true” coordinates of the software are, if there is at least one negative discrepancy for the point under consideration (with the “true” t 0 and the “true” software coordinates), we can always install a receiving device that gives the most negative residual for a given point. To do this, it is enough to sort the residual array for the given point - the first residual element will always correspond to the receiver, which has the most negative residual at the point in question. An example of the application of this approach is given in § 3.3.

Замечание 3. До настоящего момента мы предполагали, что в точке местонахождения ПО имеет место (15). Однако на самом деле (15) может не иметь места либо из-за чисто случайных причин (вероятность выполнения (15) в точке местонахождения ПО равна 0.94), либо из-за неисправности приемных устройств. Из-за значительного числа приемных устройств и тяжелых условий их эксплуатации интенсивность потока отказов может оказаться значительной. Желательно, чтобы одновременно с определением координат ПО проводилось тестирование приемных устройств - в этом случае рассматриваемая система будет способна к самоорганизации. Remark 3. Until now, we assumed that at the point of location of the software, the following takes place (15). However, in reality (15) may not take place either due to purely random reasons (the probability of fulfillment of (15) at the software location point is 0.94) or due to malfunctioning of receiving devices. Due to the significant number of receivers and difficult operating conditions, the failure flow rate can be significant. It is desirable that simultaneously with the determination of the software coordinates the testing of receiving devices is carried out - in this case the system under consideration will be capable of self-organization.

Практические оценки показывают, что число прямых сигналов, поступающих на ЦС при каждом срабатывании УВ, обычно превышает число сигналов, необходимых для определения координат ПО с заданной степенью точности (см. п.3.3). Пусть имеется l "лишних" сигналов (l≈1-3), т.е. для определения координат с заданной степенью точности достаточно K прямых сигналов, в то время как ПО находится в прямой видимости со стороны K + 1 приемных устройств. Очевидно, что изложенный выше метод будет полностью работоспособен, если после каждой сортировки массива невязок мы будем исключать из него не более чем l первых элементов, в случае, если для них не выполнено условие (15). Преимущество такого подхода состоит в том, что мы определим координаты ПО и в случае неисправности некоторого числа приемных устройств. Practical estimates show that the number of direct signals arriving at the digital center during each operation of the shock wave usually exceeds the number of signals needed to determine the coordinates of the software with a given degree of accuracy (see Section 3.3). Let there be l “extra" signals (l≈1-3), i.e. To determine the coordinates with a given degree of accuracy, K direct signals are sufficient, while the software is in direct line of sight from the K + 1 side of the receiving devices. Obviously, the method described above will be fully functional if, after each sorting of the residual array, we will exclude from it no more than l first elements, if condition (15) is not fulfilled for them. The advantage of this approach is that we will determine the coordinates of the software in the event of a malfunction of a certain number of receiving devices.

Определив координаты ПО, мы можем вычислить величины невязок для всех N сигналов, поступивших на станцию, и занести полученные данные в соответствующую базу данных. При статистической обработке указанной базы данных легко могут быть выявлены приемные устройства, "присылающие" на ЦС наименее достоверные отсчеты (см. п.3.4, п.3.5.4). Having determined the coordinates of the software, we can calculate the residuals for all N signals received at the station and enter the data into the appropriate database. During statistical processing of this database, receivers that “send” the least reliable samples to the CA can easily be identified (see clause 3.4, clause 3.5.4).

3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ПО
Математически строгое обоснования изложенного в предыдущем пункте метода определения координат представляет собой сложную задачу, выходящую за рамки настоящей работы. Мы будем ориентироваться на результаты математического моделирования задач определения координат в условиях типичного района города. В качестве такого района нами будет рассматриваться участок территории г. Москвы, прилегающий к ул. Усиевича на участке от дома N 10а до дома N 2. Схематический план участка показан на фиг. 10, 65-ул. Усиевича д N 10а, 66-ул. Усиевича д N 2.
3.3 RESULTS OF MATHEMATICAL MODELING AND EVALUATION OF THE ERROR OF THE METHOD FOR DETERMINING THE COORDINATES BY
The mathematically rigorous justification of the method for determining the coordinates described in the previous paragraph is a complex problem that goes beyond the scope of this paper. We will focus on the results of mathematical modeling of problems of determining coordinates in a typical area of a city. As such a district, we will consider a section of the territory of the city of Moscow adjacent to ul. Usievich on the site from the house N 10 a to the house N 2. A schematic plan of the site is shown in FIG. 10, 65-st. Usievicha d N 10 a, 66 ul. Usievich d N 2.

Предполагается, что все дома, показанные на рисунке, оборудованы приемными устройствами МПРЛС согласно способу, изложенному в п.3.1. В этом случае на территории участка имеется 116 приемных устройств. В прямой видимости со стороны каждой точки участка имеется не менее 20 приемных устройств, причем расстояние до наиболее удаленного приемного устройства из указанных 20 не превышает 120 м. Если определение координат производится по 12 или 10 прямым сигналам, расстояние от любой точки территории до наиболее удаленной "прямой" станции не превышает 80 м. (Следует рассматривать только точки в центральной части участка, поскольку для точек на периферии участка существенными оказываются приемные устройства, находящиеся за границами участка). It is assumed that all the houses shown in the figure are equipped with MPRLS receiving devices according to the method described in clause 3.1. In this case, there are 116 receiving devices on the site. In direct visibility from each point of the site there are at least 20 receiving devices, and the distance to the most remote receiving device from the specified 20 does not exceed 120 m. If coordinates are determined using 12 or 10 direct signals, the distance from any point in the territory to the most remote " direct "station does not exceed 80 m. (Only points in the central part of the site should be considered, since for points on the periphery of the site, receiving devices located outside the boundaries of the site are significant).

Для решения задач, поставленных в п.1, z-координата ПО не представляет интереса. Далее будем предполагать известным "рельеф" территории, т.е. высоту каждой точки территории относительно некоторого условного уровня в зависимости от координат x,y:z = φ(x,y). Поскольку высота антенны ПО h относительно поверхности земли известна, в качестве оценки координат может быть использована точка глобального минимума функции правдоподобия на поверхности (x,y,φ(x,y)+h). Ниже будет показано, что погрешности в определении величины φ(x,y)+h слабо влияют на точность определения x, у. To solve the problems posed in paragraph 1, the z-coordinate of the software is not of interest. Further, we will assume the known "relief" of the territory, i.e. the height of each point of the territory relative to a certain conditional level depending on the coordinates x, y: z = φ (x, y). Since the antenna height PO h relative to the earth’s surface is known, the global minimum point of the likelihood function on the surface (x, y, φ (x, y) + h) can be used as an estimate of the coordinates. It will be shown below that the errors in determining the quantity φ (x, y) + h weakly affect the accuracy of determining x, y.

Для рассматриваемого участка поверхность земли может быть аппроксимированна плоскостью z = 0 (приемные устройства имеют отличную от 0 z-координату, см. фиг. 13. Координаты левого нижнего угла фиг. 10 приняты за (0,0)). В столбце 2 таблицы указаны номера станций (приемных устройств), а в столбце 3 их координаты. Символом "d" в столбце 1 таблицы обозначены станции, при вводе указанные как "прямые". Для этих станций к теоретическому значению времени поступления сигнала (столбец 4) прибавлена случайная величина, распределенная по нормальному закону (столбец 5) с М.О.= 0 и СКО = 6.0 м (20 нс) (столбец 6=столбец 4+столбец 5), время поступления сигнала для станций, принимающей отраженные сигналы, увеличено на случайную величину, распределенную равномерно на отрезке (15,150). For the area under consideration, the earth's surface can be approximated by the z = 0 plane (receivers have a z coordinate other than 0, see Fig. 13. The coordinates of the lower left corner of Fig. 10 are taken as (0,0)). Column 2 of the table shows the numbers of stations (receivers), and column 3 shows their coordinates. The symbol "d" in column 1 of the table indicates the station, when entered, indicated as "direct". For these stations, a random value distributed according to the normal law (column 5) with M.O. = 0 and standard deviation = 6.0 m (20 ns) (column 6 = column 4 + column 5 is added to the theoretical value of the signal arrival time (column 4)) ), the signal arrival time for stations receiving the reflected signals is increased by a random value distributed evenly over the interval (15,150).

Все данные приведены в метрах. All data are given in meters.

Математическое моделирование проводилось по следующему алгоритму:
1. Выбиралась точка местоположения ПО (x0, y0) в пределах центральной части участка и момент излучения сигнала t0. Выбиралось 20 различных точек. Статистические результаты для всех выбранных точек совпали с точностью ±20%, и далее рассматривается "типичная" точка с координатами (150,150,0).
Mathematical modeling was carried out according to the following algorithm:
1. The PO location point (x 0 , y 0 ) was selected within the central part of the site and the signal emission moment t 0 . 20 different points were chosen. The statistical results for all selected points coincided with an accuracy of ± 20%, and then we consider a “typical” point with coordinates (150,150.0).

2. Для каждой выбранной точки определялись приемные устройства, находящиеся в зоне прямой видимости со стороны выбранной точки. Определение координат производилось по K = 20, 12, 10 прямым сигналам;
3. Для всех 116 приемных устройств определялись теоретические времена поступления сигнала

Figure 00000048
где Li - расстояние между i-ым приемным устройством и ПО;
4. Для приемных устройств, находящихся в зоне прямой видимости со стороны ПО, вычисленные величины
Figure 00000049
увеличивались на случайные величины
Figure 00000050
распределенные по нормальному закону с математическим ожиданием (МО), равным 0, и заданной величиной среднеквадратического отклонения (СКО). Рассматривались СКО от 10•10-9 с до 100•10-9 с (от 3 до 30 м). Для устройств, находящихся вне зоны прямой видимости со стороны ПО,
Figure 00000051
увеличивались на случайные величины Δti, распределенные по закону равномерной плотности на отрезке [15,150].2. For each selected point, receiving devices located in the line of sight from the side of the selected point were determined. The coordinates were determined by K = 20, 12, 10 direct signals;
3. For all 116 receivers, the theoretical signal arrival times were determined
Figure 00000048
where L i is the distance between the i-th receiving device and software;
4. For receivers located in the line of sight from the software side, the calculated values
Figure 00000049
increased by random values
Figure 00000050
distributed according to the normal law with a mathematical expectation (MT) equal to 0 and a given value of standard deviation (RMS). RMS from 10 • 10 -9 s to 100 • 10 -9 s (from 3 to 30 m) were considered. For devices outside the line of sight from the software side,
Figure 00000051
increased by random values Δt i distributed according to the law of uniform density over the interval [15,150].

5. Производилась сортировка всех полученных ti в порядке их возрастания. Определялся минимальный элемент tmin и исключались из дальнейшего рассмотрения сигналы, для которых ti - tmin > Rmax•Rmax выбиралось с таким расчетом, чтобы, с одной стороны, миниминизировать число обрабатываемых сигналов, и, с другой стороны, не исключить из дальнейшего рассмотрения ни одного из K прямых сигналов. Для K = 20 выбиралось Rmax = 180 м и общее число обрабатываемых сигналов N составляло N = 30-70. Для K = 10,12 Rmax = 120 м и N = 15-30. Был рассмотрен также частный случай N = K = 20.5. Sorted all received t i in ascending order. The minimum element t min was determined and signals for which t i - t min > R max • R max were chosen so as to minimize, on the one hand, the number of processed signals and, on the other hand, were not excluded from further consideration of none of the K direct signals. For K = 20, R max = 180 m was chosen and the total number of processed signals N was N = 30-70. For K = 10.12, R max = 120 m and N = 15-30. A special case N = K = 20 was also considered.

6. Согласно способу, изложенному в п.3.2, определялись величины функции правдоподобия в "узловых" точках с координатами x = jΔ, y = kΔ z = 0 где j, k = 0...100, Δ = 3 м. В качестве оценки координат ПО

Figure 00000052
выбиралась точка, в которой функция правдоподобия принимала наименьшее значение. Для оценки влияния погрешности определения φ(x,y)+h на величину погрешности определения координат поиск минимума проводился также на плоскостях z = 10 м и z = -10 м.6. According to the method described in clause 3.2, the likelihood function values were determined at the “nodal” points with coordinates x = jΔ, y = kΔ z = 0 where j, k = 0 ... 100, Δ = 3 m. As software coordinate estimates
Figure 00000052
a point was chosen at which the likelihood function assumed the smallest value. To assess the influence of the error of determination of φ (x, y) + h on the value of the error of determination of coordinates, the search for a minimum was also carried out on the planes z = 10 m and z = -10 m.

7. Для каждой выбранной согласно п.1 точки не менее 1000 раз выполнялись пп. 4,5,6. На основе решенных задач строились гистрограммы распределения ошибки

Figure 00000053

Рассмотрим основные полученные результаты.7. For each point selected according to claim 1, at least 1000 times the paragraphs were performed. 4,5,6. Based on the solved problems, histograms of the error distribution were built
Figure 00000053

Consider the main results obtained.

Для N = K = 20, x0 = 150 м, y0 = 150 м, z = 0 м и СКО=100 нс (!), СКО=50 нс результаты приведены на фиг. 14 и 15.For N = K = 20, x 0 = 150 m, y 0 = 150 m, z = 0 m and standard deviation = 100 ns (!), Standard deviation = 50 ns, the results are shown in FIG. 14 and 15.

Для K = 20, Rmax = 180 м (N = 30-70), тех же координатах ПО и СКО=50 нс результаты приведены на фиг. 16. Из рисунка видно, что наличие "лишних" сигналов снижает точность определения координат. Приемлемая точность обеспечивается при СКО≤ 30 нс - см. фиг. 17 и 18.For K = 20, R max = 180 m (N = 30-70), the same PO coordinates and RMS = 50 ns, the results are shown in FIG. 16. The figure shows that the presence of "extra" signals reduces the accuracy of determining the coordinates. Acceptable accuracy is ensured with a standard deviation of ≤ 30 ns - see FIG. 17 and 18.

Для K = 12, Rmax = 120 м (N = 15-30), СКО=20 нс, СКО=15 нс результаты приведены на фиг. 19 и 20.For K = 12, R max = 120 m (N = 15-30), standard deviation = 20 ns, standard deviation = 15 ns, the results are shown in FIG. 19 and 20.

На фиг. 21, 22 приведены результаты для K = 10, Rmax = 120 м (N = 15-30), СКО=15 нс, СКО=10 нс.In FIG. 21, 22 show the results for K = 10, R max = 120 m (N = 15-30), standard deviation = 15 ns, standard deviation = 10 ns.

На фиг. 23,24 приведены результаты решения задачи в случае, когда решение искалось на плоскостях z = 10 и z = -10 (ПО находилось в точке с координатами x = 150, y = 150, z = 0) Rmax = 120 м, K = 10, N = 15-30. Из рисунков видно, что неточность в определении z - координаты слабо влияет на точность определения координат x и y.In FIG. 23,24 shows the results of solving the problem in the case when the solution was sought on the planes z = 10 and z = -10 (the software was at the point with coordinates x = 150, y = 150, z = 0) R max = 120 m, K = 10, N = 15-30. It can be seen from the figures that the inaccuracy in determining the z - coordinate weakly affects the accuracy of determining the x and y coordinates.

На фиг. 25 приведены результаты для K = 10 и N = 116 (сортировка не проводилась) для СКО=10 нс. In FIG. 25 shows the results for K = 10 and N = 116 (no sorting was performed) for the standard deviation = 10 ns.

Помимо "прямого" метода определение координат производилось также иттерационным методом. Алгоритм совпадал с приведенным выше за исключением п. 6. Применительно к иттерационному способу п.6 формулируется следующим образом:
6а. Произвольным образом выбиралось первое приближение (в том числе в качестве первого приближения выбирались точки, отстоящие на десятки километров от точки местонахождения ПО);
6б. Для каждого очередного приближения производилось вычисление массива невязок и его сортировка. Согласно 4а п. 3.2 вычислялась оценка для t0 (причем αi= 1 для первых K элементов отсортированного массива невязок). Следующее приближение выбиралось на расстоянии Δ = 3 м от предыдущего в направлении станции, давшей наименьшую (т.е. наиболее отрицательную) невязку.
In addition to the “direct” method, coordinates were also determined by the iteration method. The algorithm coincided with the above with the exception of clause 6. With respect to the iteration method, clause 6 is formulated as follows:
6a. The first approximation was chosen arbitrarily (including the points spaced tens of kilometers from the point of location of the software as the first approximation);
6b. For each next approximation, the array of residuals was calculated and sorted. According to 4a of Section 3.2, an estimate was calculated for t 0 (moreover, α i = 1 for the first K elements of the sorted array of residuals). The next approximation was chosen at a distance Δ = 3 m from the previous one in the direction of the station that gave the smallest (i.e., most negative) discrepancy.

6в. Текущее приближение выбиралось в качестве оценки координат ПО в случае, если оценка для t0 следующего приближения оказывалось ниже, чем у текущего.6c. The current approximation was chosen as an estimate of the PO coordinates if the estimate for t 0 of the next approximation turned out to be lower than that of the current one.

Результаты для K = 10, Rmax = 120, x = 150, y = 150, z = 0 приведены на фиг. 26.The results for K = 10, R max = 120, x = 150, y = 150, z = 0 are shown in FIG. 26.

На фиг. 27 показана типичная зона возможных местоположений ПО для некоторой выборки случайных параметров δti,Δtj. Для указанной выборки был найден минимум функции правдоподобия. Легко показать, что в точке местонахождения ПО величина функции правдоподобия распределена по закону

Figure 00000054
где n = K- 1, a χ2 известное хи-квадрат распределение. С вероятностью 0.99 указанная величина не превышает 2.4. Соответственно, для данной выборки случайных параметров с вероятностью 0.99 ПО находится в показанной на рисунке области.In FIG. Figure 27 shows a typical zone of possible software locations for some sample of random parameters δt i , Δt j . For the indicated sample, the minimum likelihood function was found. It is easy to show that at the location of the software, the likelihood function is distributed according to the law
Figure 00000054
where n = K- 1, a χ 2 is the known chi-square distribution. With a probability of 0.99, the indicated value does not exceed 2.4. Accordingly, for a given sample of random parameters with a probability of 0.99, the software is in the region shown in the figure.

Из приведенных результатов следует, что приемлемая точность определения координат при не очень жестких требованиях к точности определения ti для прямых сигналов достигается при K = 10 и СКО = 15-20 нс. Очевидно также, что для обеспечения максимальной точности определения координат следует по возможности исключать из рассмотрения "лишние" сигналы, для чего в процессе работы системы следует уточнять для каждого приемного устройства радиус его "зоны ответственности" (см. п.3.4, п.3.5.4).From the above results it follows that an acceptable accuracy of determining the coordinates with not very stringent requirements for the accuracy of determining t i for direct signals is achieved at K = 10 and RMS = 15-20 ns. It is also obvious that in order to ensure the maximum accuracy in determining the coordinates, it is necessary to exclude "unnecessary" signals from consideration, for which, during the operation of the system, the radius of its "zone of responsibility" should be clarified for each receiver (see clause 3.4, clause 3.5. 4).

3.4 СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ АБОНЕНТОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
В настоящем пункте нами рассматривается способ организации информационного обмена между абонентом и приемными устройствами системы.
3.4 METHOD FOR IDENTIFICATION OF SUBSCRIBERS AND DETERMINATION OF THEIR LOCATION
In this paragraph, we consider a method of organizing information exchange between a subscriber and receiving devices of the system.

Сделаем ряд замечаний. We make a number of comments.

1. Для решения всех поставленных в п.1 задач достаточно, чтобы объем сообщения, передаваемого абонентом при каждом вызове ЦС составлял ≈100 бит (8-12 байт). 1. To solve all the problems posed in Clause 1, it is sufficient that the volume of the message transmitted by the subscriber with each call to the CA be ≈100 bits (8-12 bytes).

Действительно, для решения задач слежения за ПО и поиска ПО необходимо передать в эфир только идентификационный код абонента. В режиме вызова абонентом экстренных служб или радиотелефонных систем связи помимо ИК в эфир передается номер вызываемой экстренной службы, номера сработавших датчиков УВ, номер заказываемой у радиотелефонной системы связи услуги (см. п.1), т. е. также незначительный (в пределах 1-2 байт) объем информации. Indeed, to solve the problems of tracking software and searching for software, it is necessary to broadcast only the subscriber’s identification code. In the mode of calling a subscriber of emergency services or radiotelephone communication systems, in addition to infrared, the number of the called emergency service, the numbers of triggered HC sensors, the number of the services ordered from the radiotelephone communication system are transmitted (see point 1), i.e., also insignificant (within 1 -2 bytes) the amount of information.

Для нас представляют интерес сигналы (сообщения) лишь от УВ, находящегося в зоне прямой видимости приемного устройства МПЛРС. Кроме того, расстояние между приемным устройством и УВ невелико и обычно не превышает 300 м. В этих условиях для передачи сообщения объемом в 100 бит достаточно 200•10-6 с. Действительно, основным фактором, ограничивающим скорость передачи данных в условиях города, является межсимвольная интерференция. Причина этого явления состоит в увеличении длительности импульса из-за многолучевого распространения. Если, например, вслед за единичным битом передается нулевой бит, то нулевой бит будет приниматься на фоне "хвоста" единичного бита, см. фиг. 28, 29. На фиг. 28 показана огибающая исходного импульса, а на фиг. 29 - характерная форма импульса после его распространения в условиях города. (Масштаб по вертикальной оси не показан, поскольку для нас представляет интерес форма сигнала, а не значение его амплитуды. Тоже относится и ко всем последующим эпюрам). При высокой скорости передачи данных существует вероятность распознать нулевой бит как единичный.Of interest to us are signals (messages) only from an HC located in the line of sight of the MPLS receiver. In addition, the distance between the receiving device and the HC is small and usually does not exceed 300 m. Under these conditions, 200 • 10 -6 s is sufficient to transmit a message with a volume of 100 bits. Indeed, the main factor limiting the data transfer rate in a city is intersymbol interference. The reason for this phenomenon is to increase the pulse duration due to multipath propagation. If, for example, a zero bit is transmitted after a single bit, then the zero bit will be received against the background of the tail of a single bit, see FIG. 28, 29. In FIG. 28 shows the envelope of the initial pulse, and FIG. 29 - a characteristic form of an impulse after its propagation in a city. (The scale along the vertical axis is not shown, since the waveform is of interest to us, not the value of its amplitude. It also applies to all subsequent diagrams). At high data rates, it is possible to recognize a zero bit as a single bit.

Пусть расстояние между УВ и приемным устройством составляет 300 м. Время, выделенное на передачу одного бита, составляет 2•10-6 с. Межсимвольная интерференция будет возможна при условии, что амплитуда эхо-сигнала, задержанного на 2 мкс, по отношению к фронту прямого сигнала будет велика. Указанный эхо-сигнал может рассматриваться как сигнал от некоторого фиктивного источника, имеющего мощность, равную мощности действительного источника и расположенного от приемного устройства на расстоянии 900 м. Ниже будет показано, что при самых неблагоприятных условиях амплитуда сигнала фиктивного источника будет более чем втрое ниже амплитуды действительного источника. Из дальнейшего будет видно, что амплитуда поступающих на приемное устройство сигналов некоторым образом измеряется. В этих условиях возможность ошибки при приеме данных из-за межсимвольной интерференции исключена.Let the distance between the HC and the receiver be 300 m. The time allocated to transmit one bit is 2 • 10 -6 s. Intersymbol interference will be possible provided that the amplitude of the echo signal delayed by 2 μs with respect to the front of the direct signal is large. The specified echo signal can be considered as a signal from some fictitious source having a power equal to the power of the actual source and located from the receiving device at a distance of 900 m. It will be shown below that under the most adverse conditions the amplitude of the signal of the fictitious source will be more than three times lower than the amplitude of the actual source. It will be seen from what follows that the amplitude of the signals arriving at the receiving device is measured in some way. Under these conditions, the possibility of errors in receiving data due to intersymbol interference is excluded.

Каждый единичный бит в сообщение абонента представляет собой волновой цуг (см. п.3.5). Поскольку даже при скорости ПО в 150 км/ч за время передачи сообщения 200•10-6 с перемещение ПО составляет ≈ 8 мм, т.е. малую величину по сравнению с длинной волны используемого излучения, то условия передачи как первого, так и всех последующих бит сообщения одинаковы. Соответственно, одинаковы форма и амплитуда всех единичных импульсов сообщения.Each single bit in the subscriber's message is a wave train (see clause 3.5). Since even with a software speed of 150 km / h during a message transmission time of 200 • 10 -6 s, the software movement is ≈ 8 mm, i.e. small value in comparison with the long wavelength of the radiation used, the transmission conditions of both the first and all subsequent bits of the message are the same. Accordingly, the shape and amplitude of all individual message pulses are the same.

2. Далее под коэффициентом готовности мы будем понимать вероятность безошибочного приема сообщения абонента достаточным для определения координат с заданной степенью точности числом приемных устройств МПРЛС. Абонентов системы можно разделить на группы. 2. Next, by the availability factor, we understand the probability of error-free reception of a subscriber’s message sufficient to determine the coordinates with a given degree of accuracy by the number of MPRLS receiving devices. System subscribers can be divided into groups.

Далее к первой группе будем относить абонентов, дающих по совокупности низкую интенсивность потока сообщений и предъявляющих повышенные требования к коэффициенту готовности системы (≈ 0.99). К этой группе, например, относятся абоненты, вызывающие экстренные службы. Next, we will classify the first group as subscribers who give a combination of low message flow intensity and higher requirements for the system availability factor (≈ 0.99). This group, for example, includes subscribers calling emergency services.

Ко второй группе будем относить абонентов, дающих значительный поток заведомо избыточных сообщений и предъявляющих невысокие требования к коэффициенту готовности (≈ 0.80-0.90). К таким абонентам прежде всего относятся автомобили, за которыми осуществляется слежение с целью оптимальной организации дорожного движения. The second group will include subscribers who give a significant stream of deliberately redundant messages and present low requirements for the availability factor (≈ 0.80-0.90). Such subscribers primarily include vehicles that are monitored for optimal traffic management.

Будем предполагать, что все абоненты в пределах одной группы имеют передатчики с одинаковой мощностью. We will assume that all subscribers within the same group have transmitters with the same power.

3. Для определенности все дальнейшие оценки будут сделаны для города, территория которого представляет собой круг радиуса R = 15 км. Будем предполагать, что на территории города имеется ≈107 абонентов первой группы, совокупная интенсивность потока сообщений которых составляет ≈ 30 с-1, и ≈ 2•106 абонентов второй группы, дающих интенсивность потока сообщений на уровне 2•105 с-1 (см. п.1, замечание 1). Будем считать также, что поток сообщений представляет собой стационарный пуансоновский поток. Предположения о распределении пространственных координат абонентов будут сделаны позднее.3. For definiteness, all further estimates will be made for a city whose territory is a circle of radius R = 15 km. We assume that in the city there are ≈10 7 subscribers of the first group, the total message flow rate of which is ≈ 30 s -1 , and ≈ 2 • 10 6 subscribers of the second group, giving the message flow rate at the level of 2 • 10 5 s -1 (see point 1, remark 1). We will also assume that the message flow is a stationary Punson flow. Assumptions about the distribution of spatial coordinates of subscribers will be made later.

4. Далее будем предполагать, что все УВ (и, соответственно, все приемные устройства МПЛРС) работают в одном частотном диапазоне. 4. Further, we will assume that all HCs (and, accordingly, all MPLS receivers) operate in the same frequency range.

Выше (см. п. 3.1) нами был предложен способ размещения приемных антенн МПЛРС. Такой способ был нами выбран вынуждено, поскольку при конечной высоте антенн только такой способ обеспечивает прямую видимость большей (≈ 95%) части территории города со стороны достаточного для определения координат ПО числа приемных устройств. Above (see clause 3.1), we proposed a method for the placement of receiving antennas MPLS. We had to choose such a method, because at a finite antenna height only this method provides direct visibility of a larger (≈ 95%) part of the city territory from the side of the number of receiving devices sufficient to determine the PO coordinates.

Однако оказывается, что предложенный нами способ размещения приемных антенн МПЛРС приводит к исключительно простому и эффективному способу организации информационного обмена между абонентом и ЦС. However, it turns out that our proposed method of placing the receiving antennas of MPLS leads to an extremely simple and effective way of organizing information exchange between the subscriber and the CA.

Именно, нет необходимости в разделении абонентов по частотным диапазонам и/или "временным окнам". Абоненты системы могут передавать сообщения асинхронно, в произвольные моменты времени, при этом коэффициент готовности остается в заданных пределах. Namely, there is no need to divide subscribers by frequency ranges and / or "time windows". Subscribers of the system can transmit messages asynchronously, at arbitrary points in time, while the availability coefficient remains within the specified limits.

Сделаем ряд важных определений. We make some important definitions.

Пусть, исходя из соображений, изложенных в п.3.3 нами выбрано минимально необходимое для определения координат ПО число прямых сигналов K. Пусть вероятность безошибочного приема сообщения абонента каждым приемным устройством равна P и вероятность безошибочного приема сообщения абонента одновременно K устройствами PK меньше требуемого коэффициента готовности. Тогда будем считать, что созданы условия, при которых абонент находится в зоне прямой видимости со стороны K' > K приемных устройств. K' выбирается с некоторым запасом, т.е., например, если для определения координат с заданным уровнем точности достаточно K = 10 прямых сигналов, выбираем K' = 12. Очевидно, при таком подходе потеря сообщения абонента на некоторых отдельно взятых приемных устройствах не приводит к невозможности определения координат абонента. Подробные оценки будут сделаны нами ниже.Let, based on the considerations set forth in Section 3.3, we choose the minimum number of direct signals K necessary for determining the software coordinates. Let the probability of error-free reception of a subscriber message by each receiver be equal to P and the probability of error-free reception of a subscriber message simultaneously by K devices P K less than the required availability factor . Then we will consider that conditions are created under which the subscriber is in the line of sight from the K '> K side of the receiving devices. K 'is selected with some margin, i.e., for example, if K = 10 direct signals are sufficient for determining coordinates with a given accuracy level, we select K' = 12. Obviously, with this approach, the loss of subscriber message on some individual receiving devices is not makes it impossible to determine the coordinates of the subscriber. Detailed estimates will be made by us below.

Пусть абонент системы находится в точке с координатами (x, y, z). Рассмотрим множество всех приемных устройств МПРЛС, находящихся в зоне прямой видимости со стороны указанной точки. Вычислим расстояния Li между указанной точкой и каждым из приемных устройств указанного множества. Отсортируем полученный массив и рассмотрим первые K' его наименьших элементов.Let the subscriber of the system be at the point with coordinates (x, y, z). Consider the set of all MPRLS receiving devices located in the line of sight from the indicated point. We calculate the distance L i between the specified point and each of the receivers of the specified set. Sort the resulting array and consider the first K 'of its smallest elements.

Назовем величину RK′= L (K′) i радиусом виртуальной зоны.We call the quantity R K ′ = L (K ′) i the radius of the virtual zone.

Очевидно, радиус виртуальной зоны не является непрерывной величиной. Малые изменения координат могут приводить к скачкообразному увеличению (уменьшению) радиуса виртуальной зоны. Типичное значение этой величины определяется типом городской застройки. Например, для рассмотренного нами в п. 3.3 примера (см. фиг. 10) в точке (150,150,0) имеем:
R8 = 56 м, R10 = 63 м, R12 = 109 м, R16 = 118 м, R20 = 129 м.
Obviously, the radius of the virtual zone is not a continuous quantity. Small changes in coordinates can lead to an abrupt increase (decrease) in the radius of the virtual zone. A typical value of this value is determined by the type of urban development. For example, for the example considered by us in Section 3.3 (see Fig. 10) at the point (150,150,0) we have:
R 8 = 56 m, R 10 = 63 m, R 12 = 109 m, R 16 = 118 m, R 20 = 129 m.

Назовем виртуальной зоной область пространства, заключенную внутри сферы радиуса RK′ с центром в точке местоположения абонента.We call a virtual zone a region of space enclosed within a sphere of radius R K ′ centered at the subscriber’s location.

Если сравнивать нашу систему с общеизвестными системами сотовой связи, то виртуальную зону можно рассматривать в качестве аналога ячейки сотовой связи. If we compare our system with well-known cellular communication systems, then the virtual zone can be considered as an analogue of a cellular communication cell.

Для каждого приемного устройства МПРЛС может быть построена область точек, для каждой из которых указанное приемное устройство входит в K' - элементное множество ближайших к рассматриваемой точке приемных устройств, находящихся в зоне прямой видимости со стороны этой точки. For each receiver of the MRLS, a region of points can be constructed, for each of which the indicated receiver is included in K ', the elemental set of receivers closest to the point in question that are in the line of sight from this point.

Назовем зоной ответственности i-ого приемного устройства множество точек пространства (x, у, z), таких, что, во-первых, указанное приемное устройство находится в зоне прямой видимости со стороны указанной точки и, во-вторых, расстояние Li между указанным приемным устройством и указанной точкой не превышает радиуса виртуальной зоны RК′ вычисленного для рассматриваемой точки.We call the zone of responsibility of the ith receiver the set of space points (x, y, z), such that, firstly, the specified receiver is in the line of sight from the specified point and, secondly, the distance L i between the specified the receiving device and the specified point does not exceed the radius of the virtual zone R To calculated for the considered point.

Очевидно, идеальной являлась бы ситуация, при которой сообщения, поступающие на приемное устройство из его зоны ответственности, передавались бы на ЦС, а сообщения, поступающие от абонентов, находящихся вне этой зоны, игнорировались. Однако не существует какого-либо разумного способа, позволяющего решить такую задачу. По этой причине мы вынуждены мирится с тем, что приемное устройство принимает и передает на ЦС не только "полезные" сигналы из зоны ответственности, но также значительное число "лишних" сигналов. Obviously, the ideal situation would be when messages arriving at the receiver from its area of responsibility would be transmitted to the CA, and messages arriving from subscribers outside this zone would be ignored. However, there is no reasonable way to solve this problem. For this reason, we are forced to put up with the fact that the receiving device receives and transmits to the CA not only "useful" signals from the area of responsibility, but also a significant number of "extra" signals.

Далее будем предполагать, что каждое приемное устройство некоторым образом оценивает амплитуду поступающих сигналов и передает на ЦС лишь сигналы, амплитуда которых превышает некоторый порог. При распространения радиоволн в условиях города происходит искажение формы импульса. По этой причине возникает неоднозначность при определении значения амплитуды. Типичные формы огибающих показаны на фиг. 30 - 33, фиг. 30 - огибающая исходного сигнала, фиг. 31 - 33 огибающие сигналов, принятых в разных точках города на одинаковом расстоянии от передатчика. На фиг. 31 - 33 показан также некоторый порог селекции U-. Из рисунка видно, что из-за интерференции множества случайных отраженных сигналов может происходить увеличение максимальной амплитуды импульса.Further, we will assume that each receiving device in some way estimates the amplitude of the incoming signals and transmits to the DS only signals whose amplitude exceeds a certain threshold. When radio waves propagate in a city, the shape of the pulse is distorted. For this reason, ambiguity arises when determining the amplitude value. Typical envelope shapes are shown in FIG. 30 to 33, FIG. 30 - envelope of the original signal, FIG. 31 - 33 envelopes of signals received at different points of the city at the same distance from the transmitter. In FIG. 31 - 33 also shows a certain selection threshold U - . It can be seen from the figure that due to the interference of many random reflected signals, an increase in the maximum pulse amplitude can occur.

Ранее (см. п.2.1) отмечалось, что для реализации настоящего изобретения необходимо создать условия, при которых было бы возможным точное определение положения фронта прямого луча. К таким условиям относится применение широкополосных приемных устройств и использование передатчиков с избыточной мощностью. Фронт импульса представляет собой векторную сумму двух сигналов - прямого и отраженного от земли, что и приводит к закону ≈1 /r2 (формула Веденского) и к "лепестковой" диаграмме направленности передающей антенны (см. / Грудинская Г. П. Распространение радиоволн, -2-е изд., перераб. и доп. -М. : Высшая школа, 1975.- 236 с./). Диаграмма направленности передающей антенны, установленной на высоте 3 длин волн над поверхностью диэлектрика показана на фиг. 34. Принципиально важно, что фронт "прямого" импульса не подвержен замираниям, если только на расстоянии 3-5 м от абонента отсутствуют отражающие поверхности (кроме земли), поскольку в этом случае отраженные от местных предметов сигналы имеют большую, чем длительность фронта (<10 нс) задержку. Из сказанного следует простой способ оценки амплитуды сигнала - для оценки амплитуды сигнала следует анализировать фронт импульса.Previously (see clause 2.1), it was noted that for the implementation of the present invention it is necessary to create conditions under which it would be possible to accurately determine the position of the front of the direct beam. Such conditions include the use of broadband receivers and the use of transmitters with excess power. The pulse front is the vector sum of two signals - direct and reflected from the ground, which leads to the law ≈1 / r 2 (Vedensky’s formula) and to the “petal” radiation pattern of the transmitting antenna (see / G. Grudinskaya, Radio Wave Propagation, -2nd ed., Revised and additional - M.: Higher school, 1975.- 236 p. /). The radiation pattern of a transmitting antenna mounted at a height of 3 wavelengths above the surface of the dielectric is shown in FIG. 34. It is fundamentally important that the front of a “direct” pulse is not subject to fading, unless there are reflecting surfaces (except earth) at a distance of 3-5 m from the subscriber, since in this case the signals reflected from local objects have a longer duration than the front (< 10 ns) delay. From what has been said, a simple way of estimating the signal amplitude follows - to estimate the signal amplitude, the pulse front should be analyzed.

Рассмотрим фиг. 35. На рисунке показан колебательный контур LCR, детектор D и дифференцирующая цепь R1C1.Consider FIG. 35. The figure shows the oscillatory circuit LCR, detector D and the differentiating circuit R 1 C 1 .

Пусть в момент времени t = 0 к антенне колебательного контура (точка 1) прикладывается напряжение U = U0sin(ωt), показанное на фиг. 36. Амплитуда напряжения на конденсаторе контура (точка 2) растет по закону (1-exp(-t•ω/(2•Q)))•Q•U0, где Q - добротность. Напряжение в точке 2 показано на фиг. 37. Можно показать, что, если используется квадратичный детектор, максимальное значение производной видеосигнала по времени пропорционально величине U 2 0 •Q•ω и достигается в момент времени ≈(Q/π)•T, где T = 2π/ω. Напряжение на выходе дифференцирующей цепочки (точка 3) показано на фиг. 38. Фиг. 36-38 построены для Q = 10. Таким образом, определив максимальное значение производной видеосигнала по времени, мы получаем оценку стационарной амплитуды сигнала на контуре, которая имела бы место при отсутствии многолучевых искажений.Let the voltage U = U 0 sin (ωt) shown in FIG. 1 be applied to the antenna of the oscillating circuit (point 1) at time t = 0. 36. The amplitude of the voltage across the capacitor of the circuit (point 2) grows according to the law (1-exp (-t • ω / (2 • Q))) • Q • U 0 , where Q is the quality factor. The voltage at point 2 is shown in FIG. 37. It can be shown that if a quadratic detector is used, the maximum value of the time derivative of the video signal is proportional to U 2 0 • Q • ω and is reached at time ≈ (Q / π) • T, where T = 2π / ω. The voltage at the output of the differentiating chain (point 3) is shown in FIG. 38. FIG. 36-38 are constructed for Q = 10. Thus, having determined the maximum value of the derivative of the video signal with respect to time, we obtain an estimate of the stationary amplitude of the signal on the circuit, which would have occurred in the absence of multipath distortions.

Для применения рассматриваемого метода необходимо обеспечить высокую скорость нарастания амплитуды сигнала на выходе передатчика (см. фиг. 39,40). Для точного определения времени поступления сигнала на приемное устройство желательно иметь низкое значение добротности колебательного контура. Например, при Q = 10 максимальное значение амплитуды достигается приблизительно через 3 периода несущей частоты. Соответственно, необходимо обеспечить значительную мощность передатчика при малом среднем расстоянии между передатчиком и приемным устройством, чтобы энергия, передаваемая в течение 3-х периодов, была достаточной для устойчивой работы приемного устройства. To apply the method under consideration, it is necessary to ensure a high slew rate of the signal amplitude at the transmitter output (see Fig. 39.40). To accurately determine the time of arrival of the signal to the receiving device, it is desirable to have a low value of the quality factor of the oscillatory circuit. For example, with Q = 10, the maximum amplitude value is reached after approximately 3 periods of the carrier frequency. Accordingly, it is necessary to provide significant transmitter power with a small average distance between the transmitter and the receiver, so that the energy transmitted over 3 periods is sufficient for stable operation of the receiver.

Если проводить селекцию импульсов по максимальному значению производной, миниминизируются эффекты, связанные с многолучевым распространением, в частности, если для оценки амплитуды сигнала использовать ее максимальное значение, импульс на фиг. 32 проходит порог селекции U- из-за "шапки", образовавшейся в результате сложения множества отраженных сигналов, по случайным причинам имеющих близкие фазы. Вероятность того, что "шапка" будет иметь участок с высокой крутизной (импульс на фиг. 33), мала, поскольку в этом случае отраженные сигналы, образующие "шапку", должны быть не просто сфазированы, но поступить на приемное устройство одновременно. Если в качестве порога селекции использовать не величину амплитуды, а величину производной амплитуды по времени, импульс на фиг. 32 не пройдет порога селекции.If the pulses are selected according to the maximum value of the derivative, the effects associated with multipath propagation are minimized, in particular, if the maximum value is used to estimate the signal amplitude, the pulse in FIG. 32 extends selection threshold U - due to "cap" formed by adding together a plurality of echoes, for accidental reasons having similar phase. The probability that the “cap” will have a section with a high slope (pulse in Fig. 33) is small, since in this case the reflected signals forming the “cap” should not only be phased, but arrive at the receiving device at the same time. If not the amplitude value, but the time derivative of the amplitude is used as the selection threshold, the pulse in FIG. 32 will not pass the selection threshold.

Изложенный подход имеет еще одно серьезное преимущество. Допустим, что на вход приемного устройства одновременно поступает "полезный" сигнал с крутым фронтом и помеха, имеющая медленно меняющуюся комплексную амплитуду. К такой помехе относится, например, любой ЧМ сигнал со стандартной шириной полосы (≈0.01). Можно показать, что при использовании изложенного метода селекции импульсов и оценки амплитуды, наличие такой помехи приводит лишь к малым ошибкам в оценке амплитуды полезного сигнала. Соответственно, фактическая полоса частот, выделенная системе, может быть уже полосы пропускания приемных устройств. Если в полосу пропускания приемных устройств попадают узкополосные радиоканалы, это не приводит к нарушениям в работе системы. The approach outlined has another major advantage. Suppose that a “useful” signal with a steep edge and a noise having a slowly varying complex amplitude are simultaneously input to the input of the receiving device. Such interference includes, for example, any FM signal with a standard bandwidth (≈0.01). It can be shown that when using the above method of pulse selection and amplitude estimation, the presence of such interference leads only to small errors in estimating the amplitude of the useful signal. Accordingly, the actual frequency band allocated to the system may already be the pass band of the receivers. If narrow-band radio channels fall into the passband of the receiving devices, this does not lead to disturbances in the system.

Кроме того, изложенный метод обеспечивает высокий уровень помехозащищенности. Действительно, в качестве маскирующей помехи не может быть использована не модулированная несущая. Если же несущая промодулирована высокочастотным сигналом, то координаты постановщика помехи могут быть определены с высокой степенью точности (при условии, что приемные устройства и ЦС имеют соответствующее программное обеспечение). In addition, the described method provides a high level of noise immunity. Indeed, an unmodulated carrier cannot be used as masking interference. If the carrier is modulated by a high-frequency signal, then the coordinates of the interference maker can be determined with a high degree of accuracy (provided that the receiving devices and the DS have the appropriate software).

Из сказанного следует, что если бы диаграммы направленности приемной и передающей антенны были бы сферическими, то при предложенном способе оценки амплитуды можно было бы утверждать, что амплитуда "прямого" сигнала убывает по мере удаления абонента от приемного устройства по закону ≈ 1 / r2, где r - расстояние между абонентом и приемным устройством.It follows from the foregoing that if the radiation patterns of the receiving and transmitting antennas were spherical, then with the proposed method for estimating the amplitude, it could be argued that the amplitude of the “direct” signal decreases as the subscriber moves away from the receiver according to the law ≈ 1 / r 2 , where r is the distance between the subscriber and the receiver.

Реально диаграммы направленности приемной и передающей антенны отличны от сферических. Кроме того, существует некоторая незначительная вероятность того, что отраженные сигналы от абонента, находящегося вне зоны прямой видимости со стороны рассматриваемого приемного устройства, распространяющиеся по различным "мультидорожкам", поступят на приемное устройство одновременно, что приведет к увеличению амплитуды сигнала. По этим причинам далее будем рассматривать следующую модель: если абонент находится в зоне ответственности приемного устройства, то амплитуда его сигнала зависит от расстояния как const / r2, если же абонент находится вне зоны ответственности, то сигнал такого абонента убывает по закону s х const/r2, где s>1. Иначе говоря, мы рассматриваем худший вариант - сигналы из зоны ответственности "попадают" в минимум диаграммы направленности, в то время как "лишние" сигналы получают дополнительное усиление в s раз.Actually, the radiation patterns of the receiving and transmitting antennas are different from spherical ones. In addition, there is some slight likelihood that the reflected signals from a subscriber located outside the line of sight from the side of the receiving device in question, propagating along various "multi-tracks", will arrive at the receiving device at the same time, which will lead to an increase in the signal amplitude. For these reasons, we will further consider the following model: if the subscriber is in the zone of responsibility of the receiving device, then the amplitude of his signal depends on the distance as const / r 2 , if the subscriber is outside the zone of responsibility, the signal of such a subscriber decreases according to the law s x const / r 2 , where s> 1. In other words, we are considering the worst case scenario - signals from the zone of responsibility "fall" into the minimum of the radiation pattern, while "extra" signals receive additional amplification s times.

Оценки показывают, что s<3. Соответственно, в точке, удаленной от передатчика на расстояние 3 х R, мы имеем в по крайней мере в трое более низкую амплитуду, чем на расстоянии R от передатчика. Estimates show that s <3. Accordingly, at a point remote from the transmitter by a distance of 3 x R, we have at least three lower amplitudes than at a distance R from the transmitter.

Далее величину 3 х Rmax, где Rmax - расстояние между рассматриваемым приемным устройством и максимально удаленной от него точкой зоны ответственности, будем называть радиусом зоны конфликта. Соответственно, область пространства, находящуюся внутри сферы радиусом 3 х Rmax с центром в точке местоположения антенны приемного устройства, будем называть зоной конфликта.Further, the value of 3 x R max , where R max is the distance between the receiving device in question and the point of responsibility zone as far as possible from it, will be called the radius of the conflict zone. Accordingly, a region of space located inside a sphere of radius 3 x R max centered at the location of the antenna of the receiving device will be called a conflict zone.

Число отсчетов, которые могут быть переданы на ЦС в единицу времени, ограничено пропускной способностью линии связи, связывающей приемное устройство с ЦС. Если для связи с ЦС используется выделенная телефонная линия связи (см. п. 3.5), скорость передачи данных ограничена на уровне 64 Кбит/с. Зарезервируем 50% пропускной способности линии для решения задач, указанных в п. 1 - обеспечения эффективной двусторонней проводной связи между внешними устройствами, подключенными к приемным устройствам и ЦС. Тогда при длительности сообщения абонента в 100 бит каждое приемное устройство может передавать на ЦС≈300 отсчетов/с. Из дальнейшего будет видно, что такой поток отсчетов превышает реально необходимый, вычисленный, исходя из оценок максимально возможного числа абонентов в окрестности приемного устройства. The number of samples that can be transmitted to the CA per unit time is limited by the bandwidth of the communication link connecting the receiver to the CA. If a dedicated telephone line is used for communication with the central station (see clause 3.5), the data transfer rate is limited to 64 Kbps. We will reserve 50% of the line capacity for solving the tasks specified in clause 1 - to ensure effective two-way wired communication between external devices connected to the receiving devices and the CA. Then, with a subscriber message duration of 100 bits, each receiving device can transmit to the CA ≈ 300 samples / s. It will be seen from what follows that such a stream of samples exceeds the actually necessary one, calculated on the basis of estimates of the maximum possible number of subscribers in the vicinity of the receiving device.

Допустим, что порог селекции установлен таким образом, что приемное устройство каждую секунду отсылает на ЦС ровно 300 отсчетов. Очевидно, эти отсчеты будут соответствовать сигналам, имеющим максимальную амплитуду среди множества всех сигналов, поступивших на приемное устройство. Suppose that the selection threshold is set in such a way that the receiving device sends exactly 300 samples to the CA every second. Obviously, these samples will correspond to signals having the maximum amplitude among the set of all signals received at the receiving device.

Рассмотрим вначале вариант, когда в зону ответственности приемного устройства попадает участок транспортной магистрали с предельно высокой интенсивностью движения - см. фиг. 41. Допустим, что приемные устройства равномерно расположены вдоль указанной магистрали с интервалом в 50 м. Пренебрежем шириной магистрали, высотой антенн приемных устройств, а также потоком сообщений, поступающих от абонентов, находящихся вне пределов магистрали. Допустим также, что для определения координат ПО достаточно 12 прямых сигналов. В этих условиях для любой точки магистрали R12< 150 м и в зону ответственности каждого приемного устройства попадает 300 м магистрали (на рисунке двойной штриховкой показана зона ответственности приемного устройства 1). Пусть движение на магистрали происходит в 6 рядов в каждом направлении и на каждый автомобиль приходится 10 погонных метров ряда - тогда линейная плотность автомобилей составляет 1200 км-1. Если каждый автомобиль на рассматриваемой магистрали оснащен УВ и передает ИК один раз в десять секунд, то в рамках нашей модели следует считать, что приемное устройство 1 принимает сигналы от всех автомобилей, попадающих в область длинной в 2500 м (указанная область содержит 3000 автомобилей). Рассмотрим границу указанной области. Сравним амплитуды сигналов, поступающих от автомобиля, находящегося на границе зоны ответственности приемного устройства 1 (точка 2) и автомобиля, находящегося на границе области. Отношение амплитуд сигналов равно

Figure 00000055
соответственно, сигналы от абонентов вне рассматриваемой области не могут "вытеснить" сигналы из зоны ответственности приемного устройства. Сигналы абонентов, попадающих в зону ответственности приемного устройства, заведомо войдут в число сигналов, проходящих порог селекции приемного устройства.Let us first consider the option when a section of the transport highway with extremely high traffic intensity falls into the zone of responsibility of the receiving device - see Fig. 41. Assume that the receiving devices are evenly spaced along the specified line with an interval of 50 m. Neglecting the width of the line, the height of the antennas of the receiving devices, as well as the flow of messages from subscribers outside the line. Assume also that 12 direct signals are sufficient to determine the coordinates of the software. Under these conditions, for any point on the highway R 12 <150 m and 300 m of the highway falls into the zone of responsibility of each receiver (the figure shows the zone of responsibility of receiver 1 by double hatching). Let the traffic on the highway take place in 6 rows in each direction and 10 linear meters of a row for each car — then the linear density of cars is 1200 km -1 . If each car on the highway under consideration is equipped with an HC and transmits IR once every ten seconds, then within our model it should be assumed that the receiving device 1 receives signals from all cars falling into an area of 2500 m long (this region contains 3000 cars). Consider the boundary of this region. Let us compare the amplitudes of the signals coming from a car located on the border of the zone of responsibility of the receiving device 1 (point 2) and a car located on the border of the region. The signal amplitude ratio is
Figure 00000055
accordingly, signals from subscribers outside the considered area cannot “squeeze” the signals out of the zone of responsibility of the receiving device. The signals of subscribers falling into the zone of responsibility of the receiving device will certainly be among the signals passing the selection threshold of the receiving device.

Очевидно, что, если мы примем сообщения всех абонентов, находящихся в зоне конфликта, т.е. удаленных от рассматриваемого приемного устройства на расстояние не более, чем 450 м (ординарная штриховка), мы заведомо не потеряем сообщений абонентов из зоны ответственности приемного устройства 1, поскольку амплитуда сообщения абонента, находящегося на границе зоны ответственности (точка 2) по крайней мере в трое превышает амплитуду сообщения абонента, находящегося на границе зоны конфликта (точка 3). На участке магистрали длинной 900 м находится не более 1080 автомобилей, передающих в среднем 108 сообщений в секунду. Если приемное устройство из множества всех сигналов, поступающих на его вход ежесекундно, будет отбирать 108, имеющих максимальную амплитуду, то в число отобранных сигналов заведомо войдут сигналы, приходящие из зоны его ответственности. (Из зоны ответственности поступает в среднем 36 сигналов.)
Аналогичные оценки можно провести также для приемного устройства, удаленного от оживленных транспортных магистралей. Оценки проведем для рассмотренного в п. 3.3 примера, см. фиг. 10. Для каждой точки показанного на этом рисунке участка территории города имеет место неравенство R12 < 120 м. Соответственно, "радиус" зоны ответственности для каждого приемного устройства не превышает 120 м. Если считать, что 2•106 автомобилей распределены по территории города как пуансоновское поле точек, то в зону ответственности каждого приемного устройства попадает в среднем ≈ 120 автомобилей. В зону конфликта попадает в среднем ≈ 1000 автомобилей, т.е. необходимо передавать на ЦС≈100 отсчетов/с.
Obviously, if we receive messages from all subscribers in the conflict zone, i.e. remote from the receiving device under consideration at a distance of no more than 450 m (ordinary hatching), we certainly will not lose the messages of subscribers from the zone of responsibility of the receiving device 1, since the amplitude of the message of the subscriber located on the border of the zone of responsibility (point 2) is at least three exceeds the amplitude of the message of the subscriber located on the border of the conflict zone (point 3). There are no more than 1080 cars on the 900-meter-long section of the highway, transmitting an average of 108 messages per second. If the receiving device from the set of all signals arriving at its input every second will select 108 having the maximum amplitude, then the number of selected signals will certainly include signals coming from its area of responsibility. (An average of 36 signals come from the area of responsibility.)
Similar evaluations can also be made for a receiver that is remote from busy bus lines. We carry out the estimates for the example considered in Section 3.3, see Fig. 10. For each point of the area of the city territory shown in this figure, the inequality R 12 <120 m. Accordingly, the "radius" of the zone of responsibility for each receiving device does not exceed 120 m. If we assume that 2 • 10 6 cars are distributed throughout the city As the Punch field of points, an average of ≈ 120 cars falls into the zone of responsibility of each receiving device. On average, ≈ 1000 cars fall into the conflict zone, i.e. it is necessary to transmit to the CS≈100 samples / s.

Аналогичная оценка для абонентов первой группы приводит к ничтожно малой интенсивности потока отсчетов (на уровне 10-4 с-1).A similar estimate for the subscribers of the first group leads to a negligible intensity of the sample stream (at the level of 10 -4 s -1 ).

Наша задача состоит в том, чтобы для каждого приемного устройства установить некоторый "оптимальный" порог селекции, при котором вероятность потери сообщения абонента, находящегося в зоне ответственности, не превышала бы заданную, и, в тоже время, число "лишних" отсчетов, передаваемых на ЦС, было бы минимально. Our task is to establish for each receiving device a certain “optimal” selection threshold, at which the probability of losing a message from a subscriber in the area of responsibility would not exceed a predetermined one, and at the same time, the number of “extra” samples transmitted to CA, it would be minimal.

В принципе, возможен следующий подход - для каждого приемного устройства производится осмотр обслуживаемой территории, определяется зона его ответственности, определяется зона конфликта и максимально возможная интенсивность потока сообщений Imax от абонентов, попадающих в зону конфликта, после чего устанавливается такой порог селекции, при котором приемное устройство в единицу времени будет принимать не менее, чем Imax сообщений.In principle, the following approach is possible - for each receiving device, an inspection of the served territory is carried out, its area of responsibility is determined, the conflict zone and the maximum possible intensity of the message flow I max from subscribers falling into the conflict zone are determined, after which a selection threshold is established at which the receiving the device per unit time will receive no less than I max messages.

Однако существует гораздо более простой и эффективный способ оптимального выбора порога селекции. However, there is a much simpler and more efficient way to optimally select a selection threshold.

Действительно, пусть интенсивность потока отсчетов, передаваемых каждым приемным устройством на ЦС, определяется командами ЦС, т.е. между ЦС и каждым приемным устройством установлена двухсторонняя связь. Indeed, let the intensity of the stream of samples transmitted by each receiving device to the CA be determined by the commands of the CA, i.e. between the CA and each receiving device established two-way communication.

В соответствии с командами ЦС каждое приемное устройство автоматически устанавливает такой порог селекции, при котором число отсчетов, отсылаемых на ЦС за временной такт работы приемного устройства (см. п.3.5), равно заданному. Кроме того, приемное устройство определяет амплитуду сигналов, проходящих порог селекции, сортирует полученные в течение временного такта сигналы в порядке убывания их амплитуды и ставит в соответствие каждому сигналу его номер в полученном массиве. In accordance with the commands of the CA, each receiving device automatically sets such a selection threshold at which the number of samples sent to the CA during the clock cycle of the receiving device (see clause 3.5) is equal to the specified one. In addition, the receiving device determines the amplitude of the signals passing the selection threshold, sorts the signals received during the time cycle in decreasing order of their amplitude, and sets each signal in its number in the resulting array.

Для каждого поступившего на ЦС отсчета определяется, соответствует ли данный отсчет событию, произошедшему в зоне ответственности данного приемного устройства, для чего ко всем отсчетам, поступившим от разных приемных устройств, но имеющим одинаковый ИК, применяется метод определения координат, изложенный в п.3.2. При этом определяются координаты абонента и устанавливаются отсчеты, соответствующие прямым лучам. Если отсчет, присланный данным приемным устройством соответствует прямому лучу, и, кроме того, указанное приемное устройство входит в число K' ближайших к абоненту "прямых" устройств, то этот отсчет соответствует событию, произошедшему в зоне ответственности данного приемного устройства. For each reference received at the DS, it is determined whether the given reference corresponds to an event that occurred in the zone of responsibility of the given receiving device, for which all coordinates received from different receiving devices, but having the same IR, use the method for determining the coordinates described in Section 3.2. In this case, the coordinates of the subscriber are determined and the samples corresponding to direct rays are set. If the countdown sent by this receiving device corresponds to a direct beam, and, in addition, the specified receiving device is included in the number K 'of “direct” devices closest to the subscriber, then this counting corresponds to an event that occurred in the zone of responsibility of this receiving device.

Рассмотрим случайную величину - максимальный номер сигнала, поступившего из зоны ответственности данного приемного устройства в течении данного такта (т. е. рассматривается сигнал, имеющий наименьшую амплитуду среди всех сигналов, поступивших из зоны ответственности приемного устройства в течение временного такта). Для указанной случайной величины в процессе работы системы легко может быть построена эмпирическая функция распределения, которая позволит установить для данного приемного устройства оптимальный поток отсчетов, передаваемых на ЦС. Действительно, рассматривая указанную функцию, можно определить вероятность потери полезного сигнала при снижении "планового задания" по приему сообщений абонентов, установленного для данного приемного устройства. Если величина снижения вероятности безошибочного приема сообщения абонента не приводит к понижению коэффициента готовности ниже заданного уровня, интенсивность потока отсчетов, передаваемых данным приемным устройством, снижается по команде ЦС. Consider a random variable - the maximum number of the signal received from the zone of responsibility of a given receiving device during a given clock cycle (i.e., the signal having the smallest amplitude among all signals coming from the zone of responsibility of a receiving device during a clock cycle is considered). For this random variable during the system operation, an empirical distribution function can be easily constructed that will allow us to establish the optimal stream of samples transmitted to the DS for this receiver. Indeed, considering this function, it is possible to determine the probability of losing a useful signal when reducing the "scheduled task" for receiving subscribers' messages set for this receiver. If the magnitude of the reduction in the probability of error-free reception of a subscriber’s message does not lead to a decrease in the availability coefficient below a predetermined level, the intensity of the stream of samples transmitted by this receiver is reduced by the command of the CA.

Приведем оценки для вероятности безошибочного приема сообщения абонента приемным устройством P и для коэффициента готовности системы Г в зависимости от величин K, K' и P. We give estimates for the probability of error-free reception of a subscriber’s message by the receiving device P and for the system availability factor G, depending on the values of K, K 'and P.

Пусть I-поток сообщений на входе приемного устройства, проходящих порог селекции, и τ -длительность каждого сообщения. Сообщение рассматриваемого абонента из зоны ответственности приемного устройства будет потеряно в случае, если в течение интервала времени 2τ на приемное устройство поступит сообщение какого-либо другого абонента, сигнал которого проходит порог селекции. Поскольку мы предполагаем поток сообщений абонентов пуансоновским, имеем:
P = (1-2τ)I-1, (1)
где размерность [τ] = c, [I] = c-1.
Очевидно, справедливо следующее соотношение:

Figure 00000056

Значения величин P и Г для K = 10, K' = 12, τ = 200×10-6 с приведены в табл. 1 и 2.Let the I-stream of messages at the input of the receiver passing the selection threshold, and τ the duration of each message. The message of the considered subscriber from the zone of responsibility of the receiving device will be lost if, during the time interval 2τ, a message from some other subscriber arrives at the receiving device, the signal of which passes the selection threshold. Since we assume that the subscriber’s message flow is Punch, we have:
P = (1-2τ) I-1 , (1)
where the dimension [τ] = c, [I] = c -1 .
Obviously, the following relation holds:
Figure 00000056

The values of P and G for K = 10, K '= 12, τ = 200 × 10 -6 s are given in table. 1 and 2.

Из приведенных в табл. 1 и 2 оценок следует, что предложенный нами "асинхронный" протокол обмена вполне пригоден для решения поставленных в п.1 задач. Тем не менее, мы рассмотрим некоторую модификацию изложенного выше метода. From the above table. 1 and 2 of the estimates it follows that the "asynchronous" exchange protocol that we have proposed is quite suitable for solving the tasks set in paragraph 1. Nevertheless, we will consider some modification of the method described above.

Идея метода состоит в том, что абонент имеет право начать передачу сообщения лишь при условии, что вблизи него нет других абонентов, уже передающих сообщения. The idea of the method is that the subscriber has the right to start sending a message only on the condition that there are no other subscribers nearby who are already sending messages.

Предполагается, что УВ оснащены приемными устройствами с той же рабочей частотой, что и приемные устройства МПРЛС. Приемные устройства УВ включают средства для проведения амплитудной селекции принимаемых сигналов. УВ передает сообщение лишь в момент, когда на входе приемного устройства отсутствуют сигналы, проходящие порог селекции. Очевидно, что при оптимальном выборе порога селекции такой протокол обмена приводит к высокой вероятности безошибочного приема сообщения (см. ниже). It is assumed that the HCs are equipped with receiving devices with the same operating frequency as the receiving devices of MPRLS. HC receivers include means for conducting amplitude selection of received signals. The HC transmits a message only at the moment when there are no signals passing the selection threshold at the input of the receiving device. Obviously, with the optimal selection of the selection threshold, such an exchange protocol leads to a high probability of error-free reception of a message (see below).

Для выбора оптимального порога селекции мы предлагаем использовать следящее устройство, которое устанавливает порог селекции таким образом, что число принимаемых в единицу времени сигналов, проходящих порог селекции, равно некоторой фиксированной величине. To select the optimal selection threshold, we suggest using a tracking device that sets the selection threshold in such a way that the number of signals received per unit time passing the selection threshold is equal to some fixed value.

Рассмотрим конкретный пример. Consider a specific example.

Пусть τ = 200×10-6c, и приемное устройство УВ принимает каждую секунду 1000 сигналов, проходящих порог селекции. Будем считать, что весь поток сообщений вызван абонентами второй группы, равномерно рассеянными по городу. Согласно сделанным ранее предположениям, 1000 сигналов соответствует 10000 абонентов, причем все эти абоненты расположены в круге радиусом ≈ 1000 м, в центре которого находится рассматриваемый абонент. Из-за малой величины радиуса зоны конфликта (≈ (300-500) м) в число абонентов, оказывающих влияние на решение УВ о начале передачи сообщения, заведомо попадут абоненты, находящиеся в зоне конфликта. Тем самым "почти" (см. ниже) исключается возможность одновременной передачи сообщений двумя абонентами, находящимися в зоне конфликта данного приемного устройства.Let τ = 200 × 10 -6 s, and the HC receiving device receives 1000 signals passing the selection threshold every second. We assume that the entire message flow is caused by subscribers of the second group, evenly scattered throughout the city. According to the assumptions made earlier, 1000 signals correspond to 10,000 subscribers, all of these subscribers being located in a circle with a radius of ≈ 1000 m, in the center of which is the considered subscriber. Due to the small radius of the conflict zone (≈ (300-500) m), the subscribers in the conflict zone will certainly fall into the number of subscribers that influence the decision of the HC to start sending a message. Thus, “almost” (see below) excludes the possibility of simultaneous transmission of messages by two subscribers who are in the conflict zone of this receiver.

При сделанных предположениях вероятность того, что УВ сможет начать передачу сообщения в произвольно выбранный момент времени, составляет 0.8 (поскольку общая длительность всех сообщений, проходящих порог селекции в течение каждой секунды, составляет 200•10-6•1000 = 0.2 с). Если начать передачу сообщения в некоторый момент времени не удалось из-за наличия на входе приемного устройства УВ сигнала, проходящего порог селекции, повторная попытка будет сделана через промежуток времени ≈τ. Нетрудно показать, что с вероятностью 0.9997 время ожидания "свободного канала" не превышает 5τ. Мы могли бы для выбора порога селекции не задавать фиксированное число сообщений, как было предложено выше, а потребовать от следящего устройства, определяющего порог селекции, устанавливать этот порог на таком уровне, при котором общая длительность сообщений, принимаемых в течение временного такта и проходящих порог селекции, составляла бы некоторую фиксированную часть длительности временного такта.Under the assumptions made, the probability that the HC will be able to start transmitting a message at an arbitrarily chosen time moment is 0.8 (since the total duration of all messages that pass the selection threshold for each second is 200 • 10 -6 • 1000 = 0.2 s). If the transmission of the message at some point in time was not possible due to the presence at the input of the receiving device of the HC signal passing the selection threshold, a retry will be made after a period of time ≈τ. It is easy to show that with a probability of 0.9997 the waiting time of the “free channel” does not exceed 5τ. To select the selection threshold, we could not set a fixed number of messages, as suggested above, but require the tracking device that determines the selection threshold to set this threshold at a level at which the total duration of messages received during the time step and passing the selection threshold , would constitute some fixed part of the duration of the time step.

Возможность потери сообщения при таком протоколе обмена полностью не исключена, поскольку рассматриваемый абонент "узнает" о наличии другого абонента лишь через промежуток времени, необходимый для распространения сигнала от второго абонента к первому. Поскольку для нас существенны лишь абоненты, находящиеся в зоне конфликта, указанный промежуток времени не превышает величины θ = D/c, где D - диаметр зоны конфликта, с - скорость распространения радиоволн. Так как D < 1000 м практически для любого участка городской территории, будем считать что θ ≈ 3×10-6. Соответственно, вероятность безошибочного приема сообщения при максимальном потоке отсчетов (I = 300 ) составляет:
P = (1 - 3•10-6)300≈0.999 (3)
Существует еще один простой способ, позволяющий повысить вероятность безошибочного приема для абонентов, предъявляющих повышенные требования к коэффициенту готовности системы. Именно, абонентов 1-ой группы следует оснащать более мощными передатчиками, чем абонентов 2-ой группы, при этом приемное устройство в случае одновременного поступления на его вход двух сообщений, проходящих порог селекции и имеющих существенно разную амплитуду, должно игнорировать сообщение с меньшей амплитудой и передавать на ЦС сообщение с большей амплитудой.
The possibility of losing a message with such an exchange protocol is not completely ruled out, since the subscriber in question “learns” about the presence of another subscriber only after a period of time necessary for the signal to propagate from the second subscriber to the first. Since for us only subscribers located in the conflict zone are significant, the indicated period of time does not exceed θ = D / c, where D is the diameter of the conflict zone, and c is the speed of propagation of radio waves. Since D <1000 m for almost any part of the urban territory, we assume that θ ≈ 3 × 10 -6 . Accordingly, the probability of error-free reception of a message at a maximum sample stream (I = 300) is:
P = (1 - 3 • 10 -6 ) 300 ≈0.999 (3)
There is another simple way to increase the likelihood of error-free reception for subscribers who have high requirements for the system availability factor. Namely, the subscribers of the 1st group should be equipped with more powerful transmitters than the subscribers of the 2nd group, while the receiving device should simultaneously receive two messages passing the selection threshold and having significantly different amplitudes at its input, should ignore the message with a lower amplitude and transmit to the CA a message with a larger amplitude.

Варианты технической реализации предложенных способов организации информационного обмена рассмотрены в п.3.5. Options for the technical implementation of the proposed methods for organizing information exchange are discussed in clause 3.5.

Ранее мы не рассматривали вопрос о зоне охвата ЦС. Мы предполагали, что на территории города имеется одна ЦС. Однако понятие "город" довольно условно, поскольку, например, города Москва и Химки не имеют внешне различимой границы и используют общие коммуникации. По-видимому, наиболее рациональным является подход, при котором зона охвата каждой ЦС строго соответствует административным границам территориального образования. Однако в этом случае могут возникнуть проблемы при определении координат ПО, находящихся вблизи границы двух или большего числа зон охвата, поскольку на каждую из ЦС поступит лишь часть прямых сигналов ПО. Принципиально решение этой проблемы состоит в том, что приемные устройства, находящиеся вблизи границы нескольких зон охвата передают полученные отсчеты одновременно на все заинтересованные ЦС. Технические подробности изложены в п.3.5. Previously, we did not consider the issue of the coverage area of the CA. We assumed that there was one CA in the city. However, the concept of "city" is rather arbitrary, because, for example, the cities of Moscow and Khimki do not have an externally distinguishable border and use common communications. Apparently, the most rational approach is that the coverage area of each CA strictly corresponds to the administrative boundaries of the territorial entity. However, in this case, problems may arise in determining the coordinates of the software located near the boundary of two or more coverage areas, since only a part of the direct signals of the software will arrive at each of the central points. Fundamentally, the solution to this problem lies in the fact that receiving devices located near the border of several coverage zones transmit the received samples simultaneously to all interested CAs. Technical details are outlined in clause 3.5.

3.5 СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ АБОНЕНТОВ С ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ С ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ АБОНЕНТОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ИХ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ. ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ
Согласно настоящему изобретению городская многофункциональная система радиосвязи абонента с центральной станцией (ЦС) с идентификацией абонента и определением его местоположения в предпочтительном варианте состоит из следующих элементов:
1. Множества передающих устройств (У В), которыми оснащаются абоненты системы (15,16);
2. Множества приемных устройств, которыми оснащаются все здания обслуживаемой территории согласно способу, изложенному в п.3.1 (1);
3. Средств, обеспечивающих наличие на приемных устройствах последовательностей временных меток (14);
4. Множества концентраторов 9, установленных на подстанциях городской телефонной сети;
5. Множества выделенных телефонных линий 8, каждая из которых связывает одно или несколько приемных устройств с одним из концентратором, причем связь между концентратором и каждым из приемных устройств двунаправлена;
6. Некоторого числа ЦС 11, каждая из которых имеет некоторую зону охвата. Все ЦС связаны друг с другом линиями связи 10. Каждый концентратор связан с одной или несколькими ЦС оптоволоконными или микроволновыми линиями и связь между концентратором и ЦС двунаправлена;
7. Средств, обеспечивающих определение координат приемных устройств при развертывании системы (13);
8. Некоторого числа пользователей системы 12, каждый из которых имеет линию связи с ЦС.
3.5 SYSTEM OF RADIO COMMUNICATION OF SUBSCRIBERS WITH THE CENTRAL STATION WITH IDENTIFICATION OF SUBSCRIBERS AND DETERMINATION OF THEIR LOCATION. PREFERRED EMBODIMENT
According to the present invention, a city multifunctional radio communication system of a subscriber with a central station (CA) with identification of a subscriber and determining his location in a preferred embodiment consists of the following elements:
1. The set of transmitting devices (C), which are equipped with subscribers of the system (15.16);
2. The set of receiving devices that are equipped with all the buildings of the served territory according to the method described in clause 3.1 (1);
3. Means ensuring the presence of time stamp sequences on the receiving devices (14);
4. Many hubs 9 installed in substations of the urban telephone network;
5. Many dedicated telephone lines 8, each of which connects one or more receiving devices with one of the hub, and the connection between the concentrator and each of the receiving devices is bi-directional;
6. A certain number of CA 11, each of which has a certain coverage area. All CAs are connected to each other by communication lines 10. Each hub is connected to one or more CAs by fiber-optic or microwave lines and the connection between the concentrator and the CA is bi-directional;
7. Tools for determining the coordinates of receiving devices during deployment of the system (13);
8. A certain number of users of the system 12, each of which has a communication line with the CA.

Схематический внешний вид устройства показан на фиг. 1, функциональная схема показана на фиг. 2. A schematic view of the device is shown in FIG. 1, a functional diagram is shown in FIG. 2.

На приемные устройства системы поступают радиосообщения абонентов и последовательность временных меток. Каждый абонент системы имеет уникальный идентификационный код, хранящийся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) УВ и являющийся частью сообщения абонента. Абоненты передают сообщения асинхронно, в заранее неизвестные моменты времени (см. п.3.4). Приемные устройства имеют средства для определения амплитуды сообщений, проведения селекции и определения времени поступления сообщений. Порог селекции устанавливается приемным устройством таким образом, что поток сообщений, проходящих порог селекции, равен заданному, установленному данному приемному устройству командами ЦС. Полученное от абонента сообщение, оценка его амплитуды, время поступления на приемное устройство (отсчет) по выделенной телефонной линии передается на концентратор. The system receives radio messages from subscribers and a sequence of time stamps. Each subscriber of the system has a unique identification code stored in the read-only memory (ROM) of the HC and which is part of the subscriber’s message. Subscribers transmit messages asynchronously, at previously unknown points in time (see clause 3.4). Receiving devices have means for determining the amplitude of messages, conducting selection and determining the time of arrival of messages. The selection threshold is set by the receiving device in such a way that the flow of messages passing the selection threshold is equal to the set established by the CA commands set for this receiving device. The message received from the subscriber, an estimate of its amplitude, the time it arrives at the receiving device (countdown), is transmitted to the concentrator via a dedicated telephone line.

Концентратор добавляет к отсчету номер приемного устройства, по номеру приемного устройства определяет ЦС, зону охвата которой обслуживает данное приемное устройство, и передает отсчет на ЦС. Если приемное устройство находится вблизи границы зон охвата нескольких ЦС, то отсчет приемного устройства передается на все заинтересованные ЦС. Соответствие между номерами приемных устройств и ЦС - адресата устанавливается командами ЦС концентратору. The concentrator adds to the readout the number of the receiving device, by the number of the receiving device determines the CA, the coverage area of which the given receiving device serves, and transmits the sample to the CA. If the receiving device is located near the border of the coverage areas of several CAs, then the reading of the receiving device is transmitted to all interested CAs. The correspondence between the numbers of the receiving devices and the destination CA is established by the commands of the CA to the hub.

На ЦС производится идентификация абонента, при необходимости определение его координат (см. п. 3.2) и определяется конечный получатель информации (пользователь), которому по линии связи передается сообщение абонента, его данные и координаты. The subscriber’s identification is performed on the CA, if necessary, its coordinates are determined (see clause 3.2) and the final recipient of information (user) is determined, to which the subscriber’s message, data and coordinates are transmitted via the communication line.

Одновременно с определением координат на ЦС производится тестирование приемных устройств, определяются неисправные приемные устройства, для каждого исправного приемного устройства устанавливается оптимальная интенсивность потока отсчетов, для чего ЦС формирует команды и передает их на приемные устройства. Simultaneously with the determination of the coordinates on the CA, receiving devices are tested, faulty receiving devices are determined, and for each operational receiving device, the optimal sample stream intensity is established, for which the CA generates commands and transmits them to the receiving devices.

Приемные устройства имеют разъемы для подключения различных внешних устройств, например светофора, устройства для обслуживания кредитных карточек, благодаря чему создается эффективная двусторонняя система проводной связи между внешними устройствами и ЦС. The receiving devices have connectors for connecting various external devices, for example, a traffic light, a device for servicing credit cards, which creates an effective two-way wired communication system between external devices and the CA.

3.5.1 УСТРОЙСТВО ВЫЗОВА ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТАНЦИИ
В предпочтительном варианте изобретения все абоненты системы передают радиосообщения в одном частотном диапазоне.
3.5.1 CENTRAL STATION CALL DEVICE
In a preferred embodiment of the invention, all subscribers of the system transmit radio messages in the same frequency range.

Возможным решением являлось бы использование для передачи сообщения последовательности коротких (≈1-10 нс) прямоугольных импульсов без высокочастотного заполнения, показанных на фиг. 42, см./ Хармут X. Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. Пер. с англ. М.: Мир, 1985.- 376 с., Хармут X. Ф. Теория секвентного анализа: основы и применения. Пер. с англ. - М.: Мир, 1980.- 575 с./. Однако такая техника в настоящее время не является общепринятой и далее при изложении вариантов реализации изобретения мы будем ориентироваться на традиционные технические решения. A possible solution would be to use a sequence of short (≈1-10 ns) square-wave pulses without RF filling as shown in FIG. 42, see / Harmut H.F. Nonsinusoidal waves in radar and radio communications. Per. from English M.: Mir, 1985.- 376 pp., Harmut X. F. Theory of sequential analysis: fundamentals and applications. Per. from English - M .: Mir, 1980.- 575 p. /. However, such a technique is currently not generally accepted, and further, when setting out the embodiments of the invention, we will focus on traditional technical solutions.

Далее будем предполагать, что сообщение кодируется в позиционной двоичной системе исчисления - см. фиг. 43, причем единице соответствует волновой цуг, а нулю - пауза. Частота несущей частоты составляет ≈ 1 ГГц. Будем предполагать, что сообщение всегда начинается с единицы и не содержит более 4 нулевых битов подряд. Длительность волнового цуга выбирается, исходя из ширины выделенной для УВ полосы частот, и может составлять от 10 до 100 нс. Отметим, что использование "коротких" (порядка 10 нс) цугов вряд ли целесообразно, поскольку требует выделения широкой полосы частот и реально не приводит к увеличению точности определения времени поступления сигнала на приемное устройство из-за увеличения длительности импульса при его распространении в условиях города. Разумней использовать более длинные волновые цуги, "укорачивая" их на этапе приема, как это предлагается в п.3.4. Further, we will assume that the message is encoded in a positional binary system; see FIG. 43, moreover, a wave train corresponds to unity, and a pause corresponds to zero. The carrier frequency is ≈ 1 GHz. We assume that the message always starts with one and does not contain more than 4 zero bits in a row. The duration of the wave train is selected based on the width of the frequency band allocated for the shock wave, and can be from 10 to 100 ns. Note that the use of “short” (of the order of 10 ns) trains is hardly advisable, since it requires the allocation of a wide frequency band and does not really lead to an increase in the accuracy of determining the signal arrival time to the receiving device due to the increase in the pulse duration during its propagation in the city. It is wiser to use longer wave trains, “shortening” them at the receiving stage, as proposed in Section 3.4.

Поскольку для нас представляет интерес фронт импульса, следует соответствующими схемотехническими решениями обеспечить прямоугольную форму огибающей на выходе передатчика. Так, форма сигнала на выходе передатчика, показанная на фиг. 40, для нас неприемлема в отличии от формы сигнала, показанной на фиг. 39. Такая форма сигнала будет иметь место, например, в случае, если конденсатор колебательного контура выходного каскада передатчика перед передачей волнового цуга предварительно заряжен, либо, если в качестве усилителя мощности передатчика использован широкополосный усилитель (см., например / Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Справочник/ В. В. Бачурин, В. Я. Ваксенбург, В. П. Дьяконов и др. Под ред. В. П. Дьяконова. - М.: Радио и связь, 1994.-280 с./). Полоса частот, занимаемая импульсом, в основном зависит от длительности импульса и слабо зависит от формы огибающей. Since the pulse front is of interest to us, it is necessary to ensure a rectangular envelope shape at the output of the transmitter by appropriate circuitry solutions. Thus, the waveform at the output of the transmitter shown in FIG. 40 is unacceptable to us, unlike the waveform shown in FIG. 39. Such a waveform will take place, for example, if the capacitor of the oscillatory circuit of the transmitter output stage is pre-charged before transmitting the wave train, or if a broadband amplifier is used as the transmitter power amplifier (see, for example / High-power field circuitry transistors: Reference book / V.V. Bachurin, V. Ya. Vaksenburg, V.P. Dyakonov and others. Edited by V.P. Dyakonov. - M.: Radio and communications, 1994.-280 p. /). The frequency band occupied by the pulse mainly depends on the pulse duration and weakly depends on the shape of the envelope.

УВ в простейшем исполнении показан на фиг. 44. The shock wave in its simplest form is shown in FIG. 44.

ПЗУ содержит уникальный идентификационный код абонента. Датчики D1 - Dn могут приводиться в действие как вручную, так и автоматически. Датчик может срабатывать периодически с заданным периодом. Датчиком срабатывания может служить приемник, принимающий радиокоманды. Радиокоманда содержит ИК абонента-адресата, и срабатывание датчика происходит при совпадении ИК абонента с ИК, хранимым в ПЗУ. МП устанавливает факт срабатывания датчиков, формирует сообщение абонента, состоящее из ИК и номеров сработавших датчиков, и управляет работой передатчика.ROM contains a unique identification code of the subscriber. Sensors D 1 - D n can be activated either manually or automatically. The sensor can operate periodically with a predetermined period. The pickup can be a receiver that receives radio commands. The radio command contains the IR of the destination subscriber, and the sensor is triggered when the IR of the subscriber coincides with the IR stored in the ROM. The MP establishes the fact of the triggering of the sensors, generates a subscriber message, consisting of IR and the numbers of triggered sensors, and controls the operation of the transmitter.

УВ в предпочтительном варианте показано на фиг. 45. В соответствии с изложенным в п.3.4 методом обеспечения высокого уровня вероятности безошибочного приема сообщения УВ имеет приемный канал с той же рабочей частотой, что и передатчик. HC is preferably shown in FIG. 45. In accordance with the method described in clause 3.4 to ensure a high level of probability of error-free reception of a message, the HC has a receiving channel with the same operating frequency as the transmitter.

При срабатывании датчика МП выполняет программу выбора оптимального порога селекции. Приемный канал УВ (позиции 32-41) полностью аналогичен приемному каналу приемного устройства МПРЛС (см. п.3.5.2). Факт наличия сообщения абонента, проходящего порог селекции, устанавливается по следующему алгоритму: после того, как обнаружен единичный бит, проходящий порог селекции, МП в течение времени, необходимого для передачи 5 бит (10•10-6 с), ожидает появления очередного единичного бита. Если в течение указанного времени единичный бит, проходящий порог селекции, на вход приемного устройства не поступил, МП считает, что в данный момент на входе приемного устройства отсутствует сообщение, проходящее порог селекции. Подсчет числа сообщений производится следующим образом: определяется интервал времени между моментом поступления единичного бита, проходящего порог селекции, и ближайшей 5-битовой паузой. Если длительность интервала превышает длительность передачи сообщения (200•10-6 с), то число сообщений определяется как частное указанных величин. В противном случае МП считает, что в указанный интервал времени поступило одно сообщение.When the sensor is triggered, the MP executes the program for selecting the optimal selection threshold. The receiving channel of the HC (positions 32-41) is completely similar to the receiving channel of the receiving device MPRLS (see clause 3.5.2). The fact that a subscriber’s message passes the selection threshold is established by the following algorithm: after a single bit is detected that passes the selection threshold, the MP waits for the appearance of the next single bit for the time necessary to transmit 5 bits (10 • 10 -6 s) . If during the specified time a single bit passing the selection threshold has not been received at the input of the receiving device, the MP considers that at the moment there is no message passing the selection threshold at the input of the receiving device. The number of messages is calculated as follows: the time interval between the moment of receipt of a single bit passing the selection threshold and the nearest 5-bit pause is determined. If the duration of the interval exceeds the duration of the message (200 • 10 -6 s), then the number of messages is determined as the quotient of the indicated values. Otherwise, the MP considers that one message has arrived at the indicated time interval.

МП выбирает некоторое начальное значение порога селекции (например, оптимальное значение порога селекции, полученное при предыдущей передаче сообщения) и в течение некоторого фиксированного временного такта (например, в течение 100 мс) определяет число сообщений абонентов, проходящих порог селекции. Если указанное число близко к заданному (например, находится в пределах от 100 до 300), в качестве порога селекции выбирается текущее значение. Если число сообщений, проходящих порог селекции, отлично от заданного, МП, используя принцип обратной связи, определяет оптимальное значение порога в течение нескольких тактов. The MP selects some initial value of the selection threshold (for example, the optimal value of the selection threshold obtained during the previous transmission of the message) and determines the number of messages of subscribers passing the selection threshold over a fixed time cycle (for example, within 100 ms). If the indicated number is close to the given one (for example, it is in the range from 100 to 300), the current value is selected as the selection threshold. If the number of messages passing the selection threshold is different from the given one, the MP, using the feedback principle, determines the optimal threshold value over several clock cycles.

После того, как оптимальный порог селекции установлен, МП инициирует передатчик в момент отсутствия на входе приемного устройства сообщения, проходящего порог селекции. After the optimal selection threshold is established, the MP initiates the transmitter when there is no message passing the selection threshold at the input of the receiving device.

В зависимости от назначения УВ могут иметь конструктивные особенности, рассматриваемые ниже. Depending on the purpose, hydrocarbons may have design features, discussed below.

1. УВ для охраны физического лица. 1. HC for the protection of an individual.

УВ работает в импульсном режиме с большой скважностью, поэтому даже при импульсной мощности в 100 Вт для электропитания УВ достаточно двух батарей формата AAA. Соответственно, УВ легко может быть выполнено малогабаритным (масса ≤50 грамм). The HC operates in a pulsed mode with a high duty cycle, so even with a pulsed power of 100 W, two AAA batteries are enough to power the HC. Accordingly, the HC can easily be made small-sized (mass ≤50 grams).

В обычном исполнении УВ имеет датчики, приводимые в действие вручную, т. е. имеет кнопки для вызова экстренных служб - пожарной охраны, милиции и скорой медицинской помощи. При срабатывании УВ передает радиосообщение многократно, в течение времени, достаточного для прибытия патруля экстренной службы с интервалом, например, в одну секунду. Указанное время для условий г. Москвы не превышает одной-двух минут при условии, что на территории города одновременно находится 500 патрульных автомобилей экстренной службы и каждый из указанных автомобилей является абонентом рассматриваемой системы. Многократное повторение сообщения позволит дежурному подразделения экстренных сил "навести" патрульный автомобиль на точку вызова в реальном масштабе времени с учетом изменения координат вызывающего абонента. In the usual version, the HC has sensors that are manually actuated, that is, it has buttons for calling emergency services - fire protection, police and ambulance. When triggered, the HC transmits a radio message repeatedly, for a time sufficient for the arrival of an emergency patrol with an interval, for example, of one second. The indicated time for the conditions of Moscow does not exceed one or two minutes, provided that 500 emergency patrol vehicles are simultaneously located on the territory of the city and each of these vehicles is a subscriber of the system in question. Repeated repetition of the message will allow the emergency forces duty officer to "direct" the patrol car to the call point in real time, taking into account changes in the coordinates of the caller.

УВ следует оснащать устройством, изменяющим свое состояние при приведении УВ в действие - механической пломбой или соответствующей электронной схемой. В этом случае лицо, необоснованно вызвавшее экстренную службу, легко может быть привлечено к ответственности. The HC should be equipped with a device that changes its state when the HC is brought into action - a mechanical seal or an appropriate electronic circuit. In this case, the person who unjustifiably called the emergency service can easily be held accountable.

УВ может дополнительно оснащаться встроенным микрофоном и малогабаритным магнитофоном, приводимым в действие автоматически при вызове милиции. В этом случае создается доказательная база для раскрытия таких преступлений, как угрозы и вымогательство. The HC can be additionally equipped with a built-in microphone and a small-sized tape recorder, automatically activated when a police call. In this case, an evidence base is created for the disclosure of crimes such as threats and extortion.

Возможны специальные варианты исполнения УВ, при которых УВ срабатывает автоматически. В этом случае физическое лицо размещает на своем теле датчики, измеряющие такие параметры, как пульс, давление, влажность кожи и пр. При резком изменении этих параметров, происходящих в результате приступа заболевания, травмы, ранения, смерти или даже сильного испуга происходит автоматический вызов экстренных служб. Special versions of the HC are possible, in which the HC is triggered automatically. In this case, an individual places sensors on his body that measure parameters such as heart rate, pressure, skin moisture, etc. If these parameters change sharply as a result of an attack of an illness, injury, injury, death, or even severe fright, an emergency call services.

2. УВ для охраны автомобиля. 2. HC for car security.

При значительной мощности передатчика передающая антенна УВ может размещаться практически в любом месте салона автомобиля или даже под его днищем. Из-за небольшой средней мощности потребления УВ может иметь автономный источник энергии. Датчики УВ должны срабатывать при проникновении в автомобиль, его буксировке, запуске двигателя, начале движения. УВ может оснащаться кнопками ручного вызова экстренных служб - пожарной охраны, милиции, скорой медицинской помощи, государственной автомобильной инспекции. УВ может иметь канал приема радиокоманд и срабатывать по радиокоманде. With significant transmitter power, the HC transmission antenna can be located almost anywhere in the car or even under its bottom. Due to the small average power consumption, the HC can have an autonomous energy source. The HC sensors must be triggered when they get into the car, tow it, start the engine, or start driving. The HC can be equipped with manual call buttons for emergency services - fire, police, ambulance, state automobile inspection. The HC can have a channel for receiving radio commands and operate on a radio command.

3. УВ для слежения за автомобилем. 3. HC for tracking the car.

В простейшем случае УВ срабатывает периодически, с заранее заданным периодом. При каждом срабатывании происходит однократная передача ИК. In the simplest case, the HC is triggered periodically, with a predetermined period. With each operation, a single IR transmission occurs.

Если УВ используется для слежения за патрульными автомобилями экстренных служб или автомобилями такси, УВ может иметь приемник радиокоманд и изменять период передачи ИК при поступлении соответствующей команды. Обычно указанные автомобили имеют радиотелефонные каналы связи с диспетчером. Если использовать эти же каналы и для передачи радиокоманд, реально трафик этих каналов не вырастет, а снизится, т.к. время, необходимое для передачи водителем автомобиля информации о своих координатах в режиме диалога с диспетчером многократно превышает время, необходимое для передачи радиокоманды. If the HC is used to track emergency patrol cars or taxi cars, the HC can have a radio command receiver and change the transmission period of the IR when a corresponding command is received. Typically, these vehicles have radiotelephone channels of communication with the dispatcher. If you use the same channels for transmitting radio commands, in reality the traffic of these channels will not grow, but decrease, because the time required for the driver to transmit information about his coordinates in the dialogue mode with the dispatcher is many times greater than the time required for the transmission of the radio command.

УВ может также оснащаться переключателем, определяющим информационное сообщение. Например, УВ автомобиля такси может передавать сообщение "Свободен", "Занят", "Не работаю". The HC can also be equipped with a switch that defines the information message. For example, the HC of a taxi car can transmit the message “Available,” “Busy,” “Not working.”

В ряде случаев может оказаться целесообразным выполнять УВ с легкосъемным (заменяемым) ПЗУ. В этом случае при приеме смены водитель автомобиля вставляет в разъем УВ ПЗУ, содержащее его личный код. При таком подходе упрощается решение вопросов учета рабочего времени водителя и контроля его дисциплины. In some cases, it may be appropriate to carry out an HC with an easily removable (replaceable) ROM. In this case, when accepting the shift, the car driver inserts the ROM containing his personal code into the HC connector. With this approach, it simplifies the solution of issues of accounting for the driver’s working time and control of his discipline.

3.5.2 ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА МПРЛС
В п. 3.1 был рассмотрен вопрос о размещении приемных устройств МПРЛС (станций). В п.3.4 обсуждался способ оценки амплитуды сообщений абонентов и способы проведения селекции. Для каждого сообщения, поступившего на станцию и прошедшего порог селекции, необходимо определить время его поступления. Принципиально возможны следующие способы решения этой задачи:
1. Все приемные устройства оснащаются сверхточными часами;
2. По линии связи, связывающей приемное устройство с концентратором, на приемное устройство поступает последовательность синхронизирующих импульсов;
3. Для передачи синхронизирующих импульсов используется радиочастотный канал, для чего на территории города устанавливается один или несколько передатчиков синхронизирующих импульсов.
3.5.2 MRLS RECEIVERS
In paragraph 3.1, the question of the location of the receiving devices of MPRLS (stations) was considered. Section 3.4 discusses a method for estimating the amplitude of subscriber messages and methods for conducting selection. For each message received at the station and passed the selection threshold, it is necessary to determine the time of its arrival. In principle, the following methods for solving this problem are possible:
1. All receiving devices are equipped with ultra-precise watches;
2. On the communication line connecting the receiving device with the hub, the receiving device receives a sequence of synchronizing pulses;
3. A radio frequency channel is used to transmit synchronizing pulses, for which purpose one or more transmitters of synchronizing pulses are installed on the territory of the city.

4. Для передачи синхронизирующих импульсов используется радиочастотный канал, причем передатчик синхронизирующих импульсов размещается на геостационарном искусственном спутнике земли. 4. A radio frequency channel is used to transmit synchronizing pulses, and the synchronizing pulse transmitter is located on a geostationary artificial earth satellite.

1-ый способ не приемлем из-за высокой стоимости и низкой надежности, 2-ой способ возможен, если для связи приемных устройств с концентратором используется оптоволоконная или микроволновая линия. В этом случае концентратор может быть оснащен стабильным генератором и средствами для периодического определения времени распространения сигнала от концентратора к станции (указанное время является нестабильной величиной и зависит, в частности, от температуры линии связи). Недостаток 3-его способа состоит в том, что он не обеспечивает для значительного числа приемных устройств прямой видимости антенны передатчика. Из практики известно, что телевизионная антенна коллективного пользования часто оказывается вне зоны прямой видимости со стороны антенн ретранслятора телецентра и ее приходится настраивать на прием сигнала, отраженного от ближайших зданий. В этом случае можно добиться уверенного и стабильного приема сигнала, однако сигнал поступает на антенну с некоторой задержкой. Важно, что указанная задержка стабильна и может не изменяться годами, если только вблизи антенны не построено новое здание или не разрушено старое. Соответственно, если передатчик синхронизирующих импульсов разместить на мачте ретранслятора телевизионных программ, в качестве приемной антенны использовать антенну с узкой диаграммой направленности, провести ее тщательную настройку и периодически производить измерение временной задержки поступления сигнала, то в рамках рассматриваемого способа можно достичь приемлемых результатов. The first method is not acceptable due to the high cost and low reliability, the second method is possible if an optical fiber or microwave line is used to connect the receiving devices to the hub. In this case, the concentrator can be equipped with a stable generator and means for periodically determining the propagation time of the signal from the concentrator to the station (the indicated time is an unstable value and depends, in particular, on the temperature of the communication line). The disadvantage of the 3rd method is that it does not provide for a significant number of receiving devices the direct visibility of the transmitter antenna. It is known from practice that a collective television antenna is often outside the line of sight from the antennas of the television center repeater and it has to be tuned to receive a signal reflected from nearby buildings. In this case, it is possible to achieve reliable and stable signal reception, however, the signal arrives at the antenna with some delay. It is important that the indicated delay is stable and may not change for years, unless a new building is built near the antenna or the old one is destroyed. Accordingly, if the transmitter of the synchronizing pulses is placed on the mast of the television program repeater, use an antenna with a narrow radiation pattern as the receiving antenna, carefully configure it and periodically measure the time delay of the signal, then within the considered method, acceptable results can be achieved.

Далее в качестве предпочтительного варианта мы будем рассматривать 4-ый способ, поскольку при положении спутника, близком к зениту, он обеспечивает прямую видимость передающей антенны, и, соответственно, наиболее стабильные условия приема. Кроме того, этот способ не требует затрат квалифицированного труда при установке приемных антенн. Хотя задержка распространения сигнала представляет собой нестабильную величину, зависящую от состояния ионосферы, существенно, что в пределах виртуальной зоны, из-за малого ее размера (D < 300 м), величина задержки практически одинакова для всех станций и, соответственно, не влияет на точность определения координат (см. п.3.2). Further, as a preferred option, we will consider the 4th method, since with the satellite position close to the zenith, it provides direct visibility of the transmitting antenna, and, accordingly, the most stable reception conditions. In addition, this method does not require skilled labor when installing receiving antennas. Although the propagation delay of the signal is an unstable value depending on the state of the ionosphere, it is significant that within the virtual zone, due to its small size (D <300 m), the delay value is almost the same for all stations and, accordingly, does not affect the accuracy determination of coordinates (see clause 3.2).

Период повторения синхронизирующих сигналов поддерживается с высокой степенью точности. Для определенности будем предполагать, что длительность каждого сигнала составляет 100 нс, а период повторения равен 10 мкс ± 0.01%. Будем считать также, что помимо указанной последовательности передатчик излучает последовательность сигналов, сдвинутых по фазе на 5 мкс по отношению к первой и имеющих период повторения 100 мс. Эта последовательность необходима для синхронизации информационного обмена между станцией и концентратором (см. п.3.5.3). Далее каждый временной интервал, начинающийся с поступления импульса второй последовательности, называется тактом приемного устройства. The repetition period of synchronizing signals is supported with a high degree of accuracy. For definiteness, we assume that the duration of each signal is 100 ns, and the repetition period is 10 μs ± 0.01%. We will also assume that in addition to the indicated sequence, the transmitter emits a sequence of signals phase-shifted by 5 μs relative to the first and having a repetition period of 100 ms. This sequence is necessary for synchronization of information exchange between the station and the hub (see clause 3.5.3). Further, each time interval starting with the arrival of a pulse of the second sequence is called the clock of the receiving device.

Синхронизирующие сигналы 1-ой и 2-ой последовательности показаны на фиг. 46. The 1st and 2nd sequence clocks are shown in FIG. 46.

Функциональная схема приемного устройства МПРЛС показана на фиг. 47. A functional diagram of an MPRL receiver is shown in FIG. 47.

Канал синхронизирующих импульсов состоит из антенны 42, приемника 43, ГТИ 44 и счетчика 45. ГТИ предназначен для преобразования последовательности синхронизирующих сигналов в последовательность коротких видеоимпульсов с высокой крутизной фронтов. Фазы обоих последовательностей жестко связаны друг с другом. Известно множество технических решений, позволяющих выполнить указанное преобразование. Поскольку эти технические решения хорошо разработаны и общеизвестны, мы их не будем здесь обсуждать. The channel of synchronizing pulses consists of an antenna 42, receiver 43, GTI 44 and counter 45. The GTI is designed to convert a sequence of synchronizing signals into a sequence of short video pulses with a high steepness of the edges. The phases of both sequences are tightly coupled to each other. There are many technical solutions that allow you to perform the specified conversion. Since these technical solutions are well developed and well known, we will not discuss them here.

ГТИ синхронизирован указанной выше последовательностью видеоимпульсов как показано на фиг. 48. Поскольку период повторения синхронизирующих сигналов поддерживается с высокой степенью точности, с высокой степенью точности известен период повторения тактовых импульсов. Тактовые импульсы используются для синхронизации микропроцессора и определения времени поступления сообщений абонентов. Тактовые импульсы подсчитываются счетчиком 45. Счетчик обнуляется с приходом каждого синхронизирующего видеоимпульса второй последовательности (т. е. каждые 100 мс). По команде МП значение счетчика может быть переписано в память МП. The GTI is synchronized with the above sequence of video pulses as shown in FIG. 48. Since the repetition period of synchronizing signals is maintained with a high degree of accuracy, the repetition period of clock pulses is known with a high degree of accuracy. Clock pulses are used to synchronize the microprocessor and determine the time of receipt of messages from subscribers. Clock pulses are counted by the counter 45. The counter is reset to zero with the arrival of each synchronizing video pulse of the second sequence (that is, every 100 ms). At the MP command, the counter value can be rewritten into the MP memory.

Канал приема сообщений абонентов состоит из антенны 32, широкополосного усилителя высокой частоты 33, детектора 34, видеоусилителя 35, дифференцирующей цепочки 36. The channel for receiving messages from subscribers consists of an antenna 32, a broadband high-frequency amplifier 33, a detector 34, a video amplifier 35, a differentiating chain 36.

Максимальное значение амплитуды видеоимпульсов на выходе дифференцирующей цепочки является монотонной функцией амплитуды сигнала. Амплитуда сигналов, проходящих порог селекции, может иметь разброс в пределах 4-6 порядков. Соответственно, для получения оценки амплитуды в цифровой форме необходимо либо использовать АЦП 38 с большим числом разрядов (≈20), либо прологарифмировать сигнал, поступающий с цепочки 36. Второй способ предпочтительней. Для логарифмирования сигнала используется логарифмический усилитель 41. The maximum amplitude of the video pulses at the output of the differentiating chain is a monotonic function of the signal amplitude. The amplitude of the signals passing the selection threshold can have a spread within 4-6 orders of magnitude. Accordingly, to obtain an estimate of the amplitude in digital form, it is necessary either to use the ADC 38 with a large number of bits (≈20), or to prologarithm the signal coming from the chain 36. The second method is preferable. For the logarithm of the signal, a logarithmic amplifier 41 is used.

Порог селекции в цифровой форме устанавливается микропроцессором. Для получения порога селекции в аналоговой форме используется ЦАП 37. The selection threshold in digital form is set by the microprocessor. To obtain the selection threshold in analog form, DAC 37 is used.

Для селекции сигналов использован компаратор 39. На инвертирующий вход компаратора поступает порог селекции с выхода ЦАП 37. На второй вход поступает прологарифмированный импульс с цепочки 36. Если амплитуда сигнала с усилителя 41 превышает порог селекции, выходной сигнал компаратора имеет высокий уровень. Переход выходного сигнала компаратора от низкого к высокому уровню вызывает прерывание МП. Программа обслуживания прерывания, в частности, включает команды, обеспечивающие отцифровку максимального значения производной огибающей. Отцифровка производится при переходе сигнала компаратора от высокого уровня к низкому. В этот момент МП активизирует АЦП 38. После поступления сигнала готовности АЦП полученные данные считываются в память МП и МП обнуляет схему определения максимального значения 40. To select the signals, a comparator 39 was used. The selection threshold from the output of the DAC 37 is fed to the inverting input of the comparator. A prologarithmic pulse from circuit 36 is received at the second input. If the signal amplitude from amplifier 41 exceeds the selection threshold, the comparator output signal is high. The transition of the output signal of the comparator from low to high causes interruption of the MP. The interrupt service program, in particular, includes instructions for digitizing the maximum value of the derivative envelope. Digitization is performed when the comparator signal goes from high to low. At this moment, the MP activates the ADC 38. After the ADC is ready, the received data is read into the MP memory and the MP resets the circuit to determine the maximum value of 40.

После поступления фронта единичного бита, проходящего порог селекции, МП устанавливает некоторое новое значение порога селекции на время завершения передачи бита (в нашем примере 2 мкс). Например, порог селекции может устанавливаться таким образом, что сигнал с любой амплитудой, поступивший ранее чем через 2 мкс после поступления фронта, будет проигнорирован. Порог селекции также может быть установлен таким образом, что прерывание МП возникнет при поступлении сигнала, амплитуда которого в заданное число раз (например, в 3 раза) превысит амплитуду сигнала, поступившего в течение предыдущих 2 мкс. При таком способе из двух различных сообщений абонентов, имеющих существенно различную амплитуду и поступивших на приемное устройство одновременно, может быть выделено и передано на ЦС сообщение с большей амплитудой (см. п.3.4). After the front of a single bit arriving, passing the selection threshold, the MP sets a new value for the selection threshold for the time the bit is transmitted (in our example, 2 μs). For example, the selection threshold can be set in such a way that a signal with any amplitude arriving earlier than 2 μs after the arrival of the edge is ignored. The selection threshold can also be set in such a way that interruption of the magnetic field occurs upon receipt of a signal whose amplitude is a predetermined number of times (for example, 3 times) greater than the amplitude of the signal received during the previous 2 μs. With this method, from two different messages of subscribers having a significantly different amplitude and arriving at the receiving device at the same time, a message with a larger amplitude can be isolated and transmitted to the CA (see clause 3.4).

В целом алгоритм работы МП выглядит следующим образом. In general, the MP operation algorithm is as follows.

Для каждой станции командами ЦС устанавливается число сообщений абонентов, которые должны в течение такта (в нашем примере в течение 100 мс) пройти порог селекции, причем для каждого сообщения, проходящего порог селекции, должно быть определено время его поступления на станцию и сделана оценка его амплитуды. Очевидно, сообщения, проходящие некоторый порог селекции, имеют максимальную амплитуду среди всех сообщений, которые в принципе могли бы быть приняты станцией при любом более низком уровне селекции. For each station, the CA commands establish the number of subscriber messages that must pass the selection threshold during the cycle (in our example within 100 ms), and for each message that passes the selection threshold, the time of its arrival at the station must be determined and its amplitude estimated . Obviously, messages passing a certain selection threshold have a maximum amplitude among all messages that, in principle, could be received by the station at any lower selection level.

Указанное "плановое" число сообщений хранится в памяти МП (вопросы информационного обмена между станцией, концентратором и ЦС рассмотрены в п. 3.5.3). МП подсчитывает число сообщений, проходящих порог селекции, и постоянно подстраивает порог селекции таким образом, что число сообщений, прошедших порог селекции в течение такта, превышает заданное например, на 20%. Прием большего числа сообщений, чем это требовалось бы согласно команде ЦС, связан с тем обстоятельством, что при любом пороге селекции число сообщений, поступающих в течение такта, представляет собой случайную величину, имеющую некоторый статистический разброс. Перед передачей полученных сообщений на ЦС "лишние" сообщения, имеющие наименьшую амплитуду среди всех полученных, будут устранены (см. ниже). The indicated “planned” number of messages is stored in the memory of the MP (information exchange between the station, the concentrator, and the CA is discussed in Section 3.5.3). The MP counts the number of messages that pass the selection threshold, and constantly adjusts the selection threshold so that the number of messages that pass the selection threshold during a cycle exceeds a predetermined one, for example, by 20%. Reception of a larger number of messages than would be required according to the CA command is due to the fact that, at any selection threshold, the number of messages arriving during a clock cycle is a random variable with a certain statistical spread. Before sending received messages to the CA, the "extra" messages that have the smallest amplitude among all received messages will be eliminated (see below).

Одновременно с приемом сообщения определяется время его поступления и оценивается его амплитуда в некоторых условных единицах (логарифм величины, имеющей размерность B2/с и умноженной на некоторый безразмерный коэффициент, различный для различных приемных устройств).Simultaneously with the receipt of the message, the time of its arrival is determined and its amplitude is estimated in some arbitrary units (the logarithm of a quantity having a dimension of B 2 / s and multiplied by some dimensionless coefficient different for different receiving devices).

Время поступления сообщения определяется следующим образом:
1. При поступлении каждого единичного бита, проходящего порог селекции, происходит прерывание МП. МП считывает текущее значение счетчика 45 и умножает его на период повторения тактовых импульсов, т.е. для каждого единичного бита устанавливается время его поступления на станцию, причем началом отсчета временной шкалы считается момент поступления на станцию синхронизирующего импульса второй последовательности.
Message arrival time is determined as follows:
1. Upon receipt of each single bit that passes the selection threshold, the MP is interrupted. MP reads the current value of counter 45 and multiplies it by the repetition period of clock pulses, i.e. for each single bit, the time of its arrival at the station is set, and the time line is counted as the moment the second sequence arrives at the station of a synchronizing pulse.

2. После завершения поступления сообщения (сообщение считается завершенным, если принято 5 нулевых бит подряд) производится оценка времени поступления сообщения. В качестве указанной оценки используется сумма времен поступлений всех единичных бит сообщения, деленная на число единичных бит в сообщении. 2. After the completion of the receipt of the message (the message is considered completed if 5 zero bits are received in a row), the time of receipt of the message is estimated. As the indicated estimate, the sum of the arrival times of all unit bits of the message divided by the number of unit bits in the message is used.

При указанном способе оценки времени поступления сообщения на станцию мы определяем время поступления первого единичного бита на приемное устройство плюс некоторый временной интервал, одинаковый для всех приемных устройств, принявших рассматриваемое сообщение. With this method of estimating the time of receipt of a message at the station, we determine the time of arrival of the first single bit at the receiver plus some time interval that is the same for all receivers that have received the message in question.

Действительно, при указанном способе мы определяем величину:

Figure 00000057

где Δt1i - - интервал времени между 1-ым и i-ым единичным битом,
K - число единичных бит в сообщении.Indeed, with this method, we determine the value:
Figure 00000057

where Δt 1i - is the time interval between the 1st and i-th unit bits,
K is the number of unit bits in the message.

Мы не требуем, чтобы УВ поддерживало временные интервалы между передаваемыми битами с высокой степенью точности, поскольку при любых величинах указанных интервалов второе слагаемое в правой части (1) одинаково для всех приемных устройств, принявших сообщение. При используемом нами методе определения координат одинаковая для всех приемных устройств систематическая ошибка определения времени не приводит к ошибке определения координат (см. п. 3.2). We do not require the HC to maintain time intervals between transmitted bits with a high degree of accuracy, since for any values of the indicated intervals, the second term on the right-hand side of (1) is the same for all receivers that have received the message. With our method of determining coordinates, the systematic error in determining the time, which is the same for all receiving devices, does not lead to an error in determining coordinates (see Section 3.2).

Преимущество изложенного выше метода определения времени поступления сигнала на станцию состоит в том, что интересующая нас величина t1 определяется путем усреднения K независимых измерений, что существенно снижает ошибку метода. В частности, мы можем измерять время поступления сигнала с погрешностью, меньшей, чем период повторения тактовых импульсов микропроцессора. Оценки показывают, что при тактовой частоте МП в 100 МГц погрешность метода составляет ≈ 1нс.The advantage of the above method for determining the time of signal arrival at the station is that the value of t 1 of interest to us is determined by averaging K independent measurements, which significantly reduces the method error. In particular, we can measure the time of arrival of the signal with an error less than the repetition period of the clock pulses of the microprocessor. Estimates show that at a MT frequency of 100 MHz, the error of the method is ≈ 1 ns.

Оценка амплитуды сигнала производится для каждого единичного бита сообщения, проходящего порог селекции. Многолучевое распространение сигнала не приводит к различию в амплитудах единичных бит, составляющих одно сообщение (см. п. 3.4 замечание 1). Различие в амплитудах вызвано лишь наличием на входе приемного устройства сигналов, не проходящих порога селекции (шума). Порог селекции (или, что то же, "план по приему сообщений") всегда может быть установлен таким образом, что полезный сигнал с заданным уровнем вероятности пройдет порог селекции с достаточным запасом по амплитуде (оценки в п. 3.4 сделаны в предположении, что амплитуда сигнала из зоны ответственности по крайней мере в трое превышает амплитуду сигнала, "еле-еле" проходящего порог селекции). Учитывая небольшой разброс амплитуд единичных импульсов, можно предложить множество различных процедур усреднения амплитуд, не требующих сложных вычислений. The signal amplitude is estimated for each single bit of the message that passes the selection threshold. Multipath signal propagation does not lead to a difference in the amplitudes of the single bits that make up a single message (see § 3.4 remark 1). The difference in amplitudes is caused only by the presence of signals at the input of the receiving device that do not pass the selection threshold (noise). The selection threshold (or, equivalently, the “message reception plan”) can always be set in such a way that a useful signal with a given level of probability passes the selection threshold with a sufficient margin in amplitude (estimates in Section 3.4 are made under the assumption that the amplitude signal from the zone of responsibility at least three times the amplitude of the signal, "barely" passing the threshold of selection). Given the small spread in the amplitudes of individual pulses, one can propose many different procedures for averaging amplitudes that do not require complex calculations.

К концу временного такта работы станции в памяти МП находятся сообщения, принятые в течение такта, оценка времени их поступления и оценка их амплитуды в условных единицах. Общее число этих сообщений превышает величину "плана", установленного для данной станции. После завершения временного такта МП выполняет следующую последовательность действий:
1. Учитывая фактическое число сообщений, прошедших порог селекции в течение завершившегося временного такта, МП уточняет порог селекции, который будет установлен в течение текущего такта;
2. Производит сортировку сообщений в порядке убывания их амплитуды;
3. Выделяет из этих сообщений N, имеющих максимальную амплитуду, где N - "плановое задание", установленное для данной станции. Сообщения, не входящие в указанные N, игнорируются;
4. Каждому сообщению ставится в соответствие его номер в отсортированном массиве, в частности, сообщение с максимальной амплитудой получает номер 1, а сообщение с наименьшей - номер N;
5. Из всей указанной информации формируется N отсчетов, которые затем по выделенной телефонной линии передаются на концентратор (см. п.3.5.3). В предпочтительном варианте перед передачей на концентратор отсчеты сортируются, например, в порядке возрастания ИК абонента. Сортировка потока отсчетов непосредственно на ЦС (для выделения отсчетов, относящихся к одному событию) связана со значительными вычислительными издержками, поскольку необходимое для сортировки время растет как квадрат числа отсчетов. Нагрузка на ЦС заметно снижается, если сортировка выполняется приемными устройствами и концентраторами.
By the end of the station’s time cycle, messages received during the cycle, an estimate of the time of their arrival, and an estimate of their amplitude in arbitrary units are in the MP memory. The total number of these messages exceeds the “plan” set for this station. After completing the time cycle, the MP performs the following sequence of actions:
1. Considering the actual number of messages that have passed the selection threshold during a completed time cycle, the MP specifies the selection threshold that will be set during the current cycle;
2. Sorts messages in descending order of their amplitude;
3. Selects from these messages N with a maximum amplitude, where N is the "scheduled task" set for this station. Messages that are not in the specified N are ignored;
4. Each message is assigned its number in the sorted array, in particular, the message with the maximum amplitude receives number 1, and the message with the smallest - number N;
5. Of all the indicated information, N samples are generated, which are then transmitted via a dedicated telephone line to the hub (see clause 3.5.3). In a preferred embodiment, the samples are sorted, for example, in ascending order of the infrared subscriber, before being sent to the hub. Sorting the stream of samples directly to the CA (to allocate samples related to one event) is associated with significant computational overhead, since the time needed for sorting grows as the square of the number of samples. The load on the CA is significantly reduced if the sorting is performed by receiving devices and hubs.

Подчеркнем, что во время выполнения перечисленных действий МП проводит прием сообщений, "отрываясь" от выполнения изложенного выше алгоритма на время обслуживания прерываний, возникающих при поступлении сигналов, проходящих порог селекции. We emphasize that during the execution of the above actions, the MP carries out the reception of messages, “detaching” from the execution of the above algorithm for the time of servicing interruptions that occur when signals are received that pass the selection threshold.

Функциональное назначение станции состоит в приеме сообщений абонентов, выделении из них N, имеющих наибольшую амплитуду, формировании отсчетов и отправке этих отсчетов на концентратор. Кроме того, станция принимает команды, поступающие к ней от ЦС через концентратор, определяющие величину N, и обслуживает двусторонний информационный обмен между внешними устройствами, подключенными к станции, и ЦС через концентратор. Кроме того, команды ЦС могут переводить станцию в режим работы, отличный от штатного, например, для определения координат станции при развертывании системы или для определения координат постановщика маскирующих помех. The functional purpose of the station is to receive messages from subscribers, extract N of them with the largest amplitude, generate samples and send these samples to the hub. In addition, the station receives commands coming to it from the CA through the hub, determining the value of N, and serves two-way information exchange between external devices connected to the station, and the CA through the hub. In addition, CA teams can put the station into an operating mode different from the standard one, for example, to determine the station coordinates during system deployment or to determine the coordinates of the masking jammer.

Отсчет станции состоит из следующих полей:
1. Сообщение абонента;
2. Оценка времени поступления сообщения;
3. Относительная амплитуда сообщения, т.е. порядковый номер сообщения в массиве, состоящем из всех передаваемых на ЦС в течение такта сообщений и отсортированном по амплитуде сообщений в условных единицах;
4. Контрольная сумма отсчета для контроля достоверности при передаче отсчета по линии связи;
5. Концентратор добавляет к отсчету поле, содержащее номер приемного устройства.
The station count consists of the following fields:
1. Subscriber message;
2. Estimation of the time of receipt of the message;
3. The relative amplitude of the message, ie serial number of the message in the array, consisting of all messages transmitted to the CA during the clock cycle and sorted by the amplitude of the messages in arbitrary units;
4. The checksum of the reference for reliability control when transmitting the reference over the communication line;
5. The concentrator adds to the sample field containing the number of the receiving device.

Остановимся на предпочтительных конструктивных решениях и технических требованиях, предъявляемых к приемным устройствам МПРЛС:
1. Станция должна выдерживать длительный срок эксплуатации в условиях, не защищенных от воздействий окружающей среды;
2. Станция не должна иметь собственного источника вторичного электропитания, а преимущественно запитываться от линии связи, соединяющей ее с концентратором;
3. При обрыве или несанкционированном доступе к линии связи между станцией и концентратором должен вырабатываться сигнал тревоги, передаваемый экстренным службам для реагирования;
4. При установке и замене станции не должен использоваться квалифицированный труд. Все станции должны быть взаимозаменяемыми;
5. Станция должна иметь малую стоимость, массу и габариты.
Let us dwell on the preferred design solutions and technical requirements for MPRLS receiving devices:
1. The station must withstand a long period of operation in conditions not protected from environmental influences;
2. The station should not have its own source of secondary power supply, but mainly be fed from the communication line connecting it to the hub;
3. In case of breakage or unauthorized access to the communication line between the station and the concentrator, an alarm signal must be generated that is transmitted to emergency services for response;
4. When installing and replacing the station, qualified labor should not be used. All stations must be interchangeable;
5. The station should have low cost, weight and dimensions.

В предпочтительном исполнении станция монтируется на печатной плате и заливается в компаунд. Антенны каналов УВ и синхронизации крепятся непосредственно к монтажной плате. Станция имеет две двухпроводные линии - одна для подключения к выделенной телефонной линии и вторая для подключения внешних устройств. В подавляющем большинстве случаев станции расположены вдали от оживленных транспортных магистралей, поэтому может оказаться разумным подключение нескольких станций к одной выделенной телефонной линии. В этом случае необходимы простые согласующие устройства, каждое из которых имеет несколько разъемов для подключения станций и один разъем для подключения выделенной телефонной линии. Внешний вид станции и способ ее крепления на крыше здания показан на фиг. 49, 8, 9. In a preferred embodiment, the station is mounted on a printed circuit board and poured into the compound. Antennas for HC and synchronization channels are attached directly to the circuit board. The station has two two-wire lines - one for connecting to a dedicated telephone line and the second for connecting external devices. In the vast majority of cases, stations are located away from busy traffic routes, so it may be wise to connect several stations to one dedicated telephone line. In this case, simple matching devices are required, each of which has several connectors for connecting stations and one connector for connecting a dedicated telephone line. The appearance of the station and the method of its mounting on the roof of the building are shown in FIG. 49, 8, 9.

Низкая стоимость станции обусловлена отсутствием в ее составе каких-либо прецизионных устройств (за исключением, пожалуй, приемника синхронизирующих импульсов). Действительно, ГТИ синхронизируется один раз каждые 10 мкс, и вариацией таких факторов нестабильности, как напряжение питания и температура в течение указанного времени, можно пренебречь. Устройства, оценивающие амплитуду сообщений и проводящие их селекцию, должны иметь малый дрейф на протяжении 100 мс. Не предъявляется также каких-либо завышенных требований и к микропроцессору - ранее было показано, что при использовании соответствующих методов ошибка метода определения времени поступления сообщения ниже периода повторения тактовых импульсов, что позволяет использовать МП с низкой тактовой частотой - реально на уровне 30-50 МГц. Кроме того, алгоритм работы МП не требует применения операций с плавающей точкой. С учетом сказанного, при массовом производстве стоимость станции по-видимому не превысит $(10-15) в ценах 1996 г. The low cost of the station is due to the absence in its composition of any precision devices (with the possible exception of the receiver of synchronizing pulses). Indeed, the GTI is synchronized once every 10 μs, and the variation of such instability factors as the supply voltage and temperature during the indicated time can be neglected. Devices evaluating the amplitude of messages and conducting their selection should have a small drift for 100 ms. There are also no excessive requirements for the microprocessor - it was previously shown that when using the appropriate methods, the error of the method for determining the message arrival time below the repetition period of clock pulses, which allows the use of MP with a low clock frequency - is really at the level of 30-50 MHz. In addition, the MP operation algorithm does not require the use of floating-point operations. With that said, in mass production, the cost of the station does not seem to exceed $ (10-15) in 1996 prices.

В заключение рассмотрим вопрос об определении координат приемных устройств и временных задержек синхронизирующих импульсов относительно "истинной" временной шкалы. Указанные задержки различны для различных станций, поскольку зависят от взаимных координат передатчика и приемника синхронизирующих импульсов и, в случае "наземного" базирования передатчика, от фактической длинны оптического пути сигнала с учетом всех отражений. In conclusion, we consider the question of determining the coordinates of the receiving devices and the time delays of the synchronizing pulses relative to the "true" time scale. The indicated delays are different for different stations, because they depend on the mutual coordinates of the transmitter and receiver of the clock pulses and, in the case of "ground" based transmitter, on the actual length of the optical path of the signal, taking into account all reflections.

Если даже допустить, что координаты всех зданий в городе известны с достаточной степенью точности (на уровне долей метра), то "привязка" координат каждого приемного устройства к координатам здания представляет собой непростую задачу из-за необходимости проведения тщательных измерений координат приемного устройства относительно реперных точек здания и гигантского документооборота. Кроме того, такой способ не позволяет прямыми измерениями определить указанную выше величину задержки. Если передатчик синхронизирующих сигналов расположен на геостационарном спутнике, задержка в принципе может быть определена теоретически. Однако эта теоретическая величина не учитывает задержек в приемном канале, которые могут быть различны для разных станций. Если передатчик имеет "наземное" базирование, теоретическое определение задержек в принципе невозможно. Even if we assume that the coordinates of all buildings in the city are known with a sufficient degree of accuracy (at the level of fractions of a meter), then “linking” the coordinates of each receiver to the coordinates of the building is a difficult task due to the need for careful measurements of the coordinates of the receiver relative to the reference points buildings and giant workflow. In addition, this method does not allow direct measurements to determine the above delay value. If the clock transmitter is located on a geostationary satellite, the delay can in principle be determined theoretically. However, this theoretical value does not take into account delays in the receiving channel, which may be different for different stations. If the transmitter is “ground-based”, a theoretical determination of the delays is in principle impossible.

Предпочтительным вариантом решения этой проблемы является использование для определения координат станций радиолокационных методов. Способ определения координат станций и временных задержек показан на фиг. 50. The preferred solution to this problem is to use radar methods to determine the coordinates of stations. A method for determining station coordinates and time delays is shown in FIG. 50.

Пусть вертолет 13 последовательно "зависает" в нескольких точках, координаты которых известны с высокой степенью точности. Указанные точки выбраны с таким расчетом, что в прямой видимости со стороны каждого приемного устройства, координаты которого определяются, находится не менее 4-х точек. Вертолет оборудован передатчиком, работающим в диапазоне либо УВ, либо в диапазоне передатчика тактовых импульсов, и приемником тактовых импульсов. После того, как вертолет "завис" в заданной точке, он передает единичный бит. Бит передается синхронно с поступлением синхронизирующего импульса. Синхронизирующие импульсы поступают на приемное устройство с некоторой задержкой, равной времени распространения сигнала от передатчика тактовых импульсов до приемного устройства. Поскольку координаты вертолета и передатчика синхронизирующих импульсов известны с высокой степенью точности, легко могут быть сделаны поправки, позволяющие привести момент передачи единичного бита к "истинной" временной шкале. Будем считать, что единичный бит передается в момент времени t0. Пусть вертолет последовательно передает единичные биты из точек 1,2,3,4 каждый раз в момент времени t0. Указанные точки находятся в зоне прямой видимости со стороны приемного устройства 1. Сигналы передатчика поступают на приемное устройство 1 соответственно в моменты времени t1, t2, t3, t4.Let the helicopter 13 sequentially “freeze” at several points whose coordinates are known with a high degree of accuracy. The indicated points are selected so that in direct line of sight from each receiving device, the coordinates of which are determined, there are at least 4 points. The helicopter is equipped with a transmitter operating in the range of either HC or in the range of a clock transmitter, and a clock receiver. After the helicopter “hovered” at a given point, it transmits a single bit. The bit is transmitted synchronously with the arrival of a clock pulse. The clock pulses arrive at the receiver with a delay equal to the propagation time of the signal from the clock transmitter to the receiver. Since the coordinates of the helicopter and the transmitter of synchronizing pulses are known with a high degree of accuracy, corrections can easily be made to bring the moment of transmission of a single bit to the “true” time scale. We assume that a single bit is transmitted at time t 0 . Let the helicopter sequentially transmit unit bits from points 1,2,3,4 each time at time t 0 . The indicated points are in the line of sight from the side of the receiving device 1. The signals of the transmitter are transmitted to the receiving device 1, respectively, at time t 1 , t 2 , t 3 , t 4 .

Указанные времена каждый раз измеряются с систематической ошибкой Δ, равной задержке поступления на приемное устройство синхронизирующего импульса. Из-за обратимости хода лучей (условно считаем, что в точках 1,2,3,4 находятся приемные устройства, а в точке 1 - ПО) для определения координат приемного устройства 1 может быть использован метод, изложенный в п.3.2. В п. 3.2 показано, что систематическая ошибка Δ , одинаковая для всех измерений, не приводит к ошибке в определении координат. Определив координаты приемного устройства, мы можем легко определить задержку Δ. . The indicated times are measured each time with a systematic error Δ equal to the delay in receipt of a synchronizing pulse at the receiving device. Due to the reversibility of the ray path (we conventionally assume that there are receivers at points 1,2,3,4, and at point 1), the method described in Section 3.2 can be used to determine the coordinates of receiver 1. Section 3.2 shows that the systematic error Δ, which is the same for all measurements, does not lead to an error in determining the coordinates. Having determined the coordinates of the receiving device, we can easily determine the delay Δ. .

Отметим, что разумно применять к рассматриваемой задаче изложенный в п. 3.2 метод в полном объеме, т. е. использовать для определения координат приемного устройства большее, чем 4, число прямых сигналов. Кроме того, время поступления сигнала следует определять не по одному биту, а по значительному (сотням и тысячам) числу единичных бит. Применяя ко всем полученным данным соответствующие статистические процедуры, мы можем определить координаты ПО с большой степенью точности. Note that it is reasonable to apply the method described in Section 3.2 in full to the problem under consideration, that is, to use more than 4 direct signals to determine the coordinates of the receiving device. In addition, the signal arrival time should be determined not by one bit, but by a significant (hundreds and thousands) number of unit bits. Applying the corresponding statistical procedures to all the data obtained, we can determine the coordinates of the software with a high degree of accuracy.

Простые оценки показывают, что для г. Москвы необходимо иметь ≈ 100 точек с известными координатами. В этом случае при высоте полета вертолета в 3-4 тысячи метров будет гарантирована прямая видимость со стороны каждого приемного устройства МПРЛС не менее 10 таких точек. Simple estimates show that for Moscow it is necessary to have ≈ 100 points with known coordinates. In this case, with a helicopter flight height of 3-4 thousand meters, direct visibility from each side of the MPRLS receiver will be guaranteed at least 10 such points.

При определении приемными устройствами собственных координат приемные устройства по команде ЦС переводятся в специальный режим работы. Предполагается, что как приемные устройства, так и ЦС, имеют соответствующее программное обеспечение. When receiving devices determine their own coordinates, receiving devices at the command of the CA are transferred to a special mode of operation. It is assumed that both the receiving devices and the CA have the appropriate software.

3.5.3 КОНЦЕНТРАТОР
Концентратор предназначен для организации двустороннего информационного обмена между приемными устройствами МПРЛС и ЦС. Кроме того, в предпочтительном варианте приемное устройство запитывается по выделенной телефонной линии связи, т.е. концентратор является источником вторичного электропитания для приемных устройств. Концентратор также обеспечивает защиту линии связи и приемного устройства от несанкционированного доступа.
3.5.3 HUB
The concentrator is designed to organize two-way information exchange between the receiving devices of MPRLS and CA. In addition, in a preferred embodiment, the receiving device is powered over a dedicated telephone line, i.e. the hub is a secondary power source for receiving devices. The hub also protects the communication line and receiver from unauthorized access.

Для определенности будем считать, что концентратор обслуживает 1000 приемных устройств, каждое из которых связано с одной или несколькими из 16 ЦС. Длительность временного такта приемного устройства равна 100 мс (см. п. 3.5.2). For definiteness, we assume that the hub serves 1000 receiving devices, each of which is associated with one or more of 16 CAs. The time interval of the receiving device is 100 ms (see clause 3.5.2).

Функциональная схема концентратора показана на фиг. 51. A functional diagram of the hub is shown in FIG. 51.

Оперативная память 51 состоит из 2000 блоков 49 и 50, каждый из которых имеет объем ≈ 4 Кбайт. МП имеет произвольный доступ к любому байту памяти. С каждой парой блоков 49 и 50 связан порт ввода-вывода 48, который в свою очередь связан выделенной телефонной линией 8 с одним из множества приемных устройств МПРЛС. Для связи 48 с линией 8 используется модем 47. Каждый из портов 48 может независимо от МП либо производить запись данных, поступающих от приемного устройства в выделенный данному приемному устройству блок 49, либо независимо от МП производить чтение данных из блока 50 и передавать считанные данные на приемное устройство. Для связи с центральными станциями служат 16 микроволновых или оптоволоконных линий 10. RAM 51 consists of 2,000 blocks 49 and 50, each of which has a volume of ≈ 4 Kbytes. MP has random access to any byte of memory. An I / O port 48 is connected to each pair of blocks 49 and 50, which in turn is connected by a dedicated telephone line 8 to one of the many receiving devices of MPRLS. A modem 47 is used to communicate 48 with line 8. Each port 48 can, independently of the MP, either record data from the receiver to the block 49 allocated to this receiver, or independently read the data from block 50 and transmit the read data to receiving device. For communication with central stations, 16 microwave or fiber optic lines 10 are used.

Первую половину временного такта производится передача данных от концентратора к приемным устройствам по выделенным линиям 8 и, одновременно с этим, передача данных от концентратора по линиям 10 к ЦС. Предполагается, что блоки памяти 49 и 50 содержат данные, записанные в них в течение второй половины предыдущего такта. Передача данных к приемным устройствам производится портами 48 из блоков 50 независимо от МП. В свою очередь МП производит передачу данных на ЦС по линиям 10. В п.3.5.2 указывалось, что в преимущественном варианте отсчеты, поступающие от приемного устройства, отсортированы по ИК. Одновременно с передачей данных в линию МП производит слияние отсчетов, содержащихся в блоках 49, т.е. МП передает в линии 10 отсортированный поток отсчетов. Помимо команд для приемных устройств ЦС передает команды для концентратора, которые устанавливают связь между номерами приемных устройств и номерами ЦС, в зону охвата которых попадает данное приемное устройство. Эти команды хранятся в памяти и позволяют МП выбрать линию 10 для передачи отсчетов. Если приемное устройство находится вблизи границы зон охвата нескольких ЦС, отсчет этого приемного устройства передается всем "заинтересованным" ЦС, т.е. для передачи выбирается несколько линий 10. The first half of the time cycle is the transfer of data from the hub to the receiving devices on dedicated lines 8 and, at the same time, data is transmitted from the hub on lines 10 to the CA. It is assumed that the memory blocks 49 and 50 contain data recorded in them during the second half of the previous clock cycle. Data is transmitted to the receivers by ports 48 of blocks 50, regardless of the MP. In turn, the MP transmits data to the CA via lines 10. In clause 3.5.2, it was indicated that in the preferred embodiment, the samples coming from the receiving device are sorted by IR. Simultaneously with the transmission of data to the MP line, it merges the samples contained in blocks 49, i.e. MP transmits in line 10 a sorted stream of samples. In addition to the commands for the receiving devices, the CA transmits commands for the hub, which establish a connection between the numbers of the receiving devices and the numbers of the CA, in the coverage area of which this receiving device falls. These commands are stored in memory and allow the MP to select line 10 for transmission of samples. If the receiving device is located near the border of the coverage areas of several CAs, the readout of this receiving device is transmitted to all "interested" CAs, i.e. several lines 10 are selected for transmission.

Вторую половину временного такта производится передача данных от станций к концентратору по выделенным телефонным линиям и одновременно с этим передача данных от ЦС к концентратору по линии 10. Данные, поступающие от станций к концентратору, записываются в блоки памяти 49 портами 48 в автономном режиме без участия МП. В свою очередь МП принимает данные, поступающие по линии 10. Эти данные могут представлять собой команды для приемных устройств или данные для внешних устройств, подключенных к приемным устройствам. В любом случае данные, поступающие от ЦС, содержат номер приемного устройства - адресата. По номеру приемного устройства МП определяет блок памяти 50, в который помещает данные. The second half of the time cycle transfers data from the stations to the hub via dedicated telephone lines and at the same time transfers data from the CA to the hub via line 10. Data received from the stations to the hub is recorded into memory blocks by 49 ports 48 in stand-alone mode without MP . In turn, the MP receives data received on line 10. This data can be commands for receiving devices or data for external devices connected to the receiving devices. In any case, the data received from the CA contains the number of the receiving device - the destination. By the number of the receiving device, the MP determines the memory unit 50, in which it places the data.

Возможно множество различных технических решений, позволяющих использовать линию связи для питания приемного устройства. Одно из таких решений показано на фиг. 52. There are many different technical solutions that allow you to use the communication line to power the receiving device. One such solution is shown in FIG. 52.

Предполагается, что модем 47 содержит разделительный трансформатор 53. Постоянное напряжение питания подключается к конденсатору 56. Конденсаторы 56,57 замыкают цепь информационного сигнала. На рисунке показан также входящий в модем приемного устройства разделительный трансформатор 54. Для питания модема и всего приемного устройства используется постоянное напряжение, выделяемое на стабилитроне 58. Из рисунка видно, что линия 8 используется как для передачи сигнала, так и для питания приемного устройства. It is assumed that modem 47 contains an isolation transformer 53. A constant supply voltage is connected to capacitor 56. Capacitors 56.57 close the information signal circuit. The figure also shows the isolation transformer 54 included in the modem of the receiving device. To power the modem and the entire receiving device, the constant voltage allocated to the zener diode 58 is used. It can be seen from the figure that line 8 is used both to transmit the signal and to power the receiving device.

Поскольку все приемные устройства синхронизированы, фаза передаваемых на концентратор сигналов может поддерживаться с высокой стабильностью. Фаза сигналов, поступающих на концентратор, зависит от волновых свойств линии 8. При несанкционированном доступе к линиям 8 происходит изменение фазы сигналов, что может быть распознано фазовым компаратором 55. В этом случае концентратор вырабатывает сигнал тревоги и передает его экстренным службам для реагирования. Since all receivers are synchronized, the phase of the signals transmitted to the hub can be maintained with high stability. The phase of the signals arriving at the hub depends on the wave properties of line 8. With unauthorized access to lines 8, the phase of the signals changes, which can be recognized by the phase comparator 55. In this case, the hub generates an alarm signal and transmits it to emergency services for response.

3.5.4 ЦЕНТРАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ
Центральная станция связана линиями связи с несколькими концентраторами. По каждой из этих линий связи поступает отсортированный по идентификационному коду абонентов поток отсчетов. ЦС производит слияние потоков и выделяет отсчеты, относящиеся к одному событию (имеющие одинаковый ИК), после чего производит идентификацию абонента и при необходимости определяет его координаты. ЦС на основе идентификации и определения координат абонента определяет конечного получателя информации (пользователя). ЦС также выполняет функцию оптимальной организации системы - определяет неисправные приемные устройства и определяет оптимальный порог селекции для каждого приемного устройства (или, что тоже, оптимальный поток отсчетов, передаваемый приемным устройством).
3.5.4 CENTRAL STATION
The central station is connected by communication lines to several hubs. For each of these communication lines, a sample stream is received sorted by the subscriber’s identification code. The CA merges the streams and selects samples related to one event (having the same IR), after which it identifies the subscriber and, if necessary, determines its coordinates. Based on the identification and determination of the coordinates of the subscriber, the CA determines the final recipient of the information (user). The CA also performs the function of optimal organization of the system - it identifies faulty receiving devices and determines the optimal selection threshold for each receiving device (or, what is also, the optimal sample stream transmitted by the receiving device).

В целом, ЦС представляет собой аппаратно-программный комплекс. Возможно использование как универсальной вычислительной техники, так и специализированных вычислительных средств. In general, the CA is a hardware-software complex. It is possible to use both universal computing equipment and specialized computing tools.

Для выполнения поставленных задач ЦС должна располагать значительной вычислительной мощностью, соответствующим программным обеспечением и базами данных. To accomplish the tasks, the CA must have significant computing power, appropriate software and databases.

ЦС работает со следующими базами данных:
1. Идентификационные данные абонентов. База данных позволяет установить данные абонента по его ИК. Например, если абонент системы - автомобиль, вызывающий экстренную службу, по ИК следует установить его марку, цвет, номер гос. регистрации, данные владельца и пр.
The CA works with the following databases:
1. Identification data of subscribers. The database allows you to set the subscriber's data on his IR. For example, if the subscriber of the system is a car calling an emergency service, its brand, color, state number should be set by IR. registration, owner data, etc.

2. Координаты приемных устройств и величины временных задержек поступления тактовых импульсов. База данных необходима для определения координат ПО согласно методу, изложенному в п.3.2. 2. The coordinates of the receiving devices and the magnitude of the time delays in the arrival of clock pulses. The database is necessary for determining the coordinates of the software according to the method described in clause 3.2.

3. Данные, позволяющие по координатам абонента и его сообщению установить конечного получателя информации (пользователя). Например, при вызове экстренных служб по номеру сработавшего на УВ абонента датчика устанавливается вызываемая экстренная служба, а по координатам ПО - ее территориальное подразделение. 3. Data allowing to determine the final recipient of information (user) by the coordinates of the subscriber and his message. For example, when calling emergency services by the number of the sensor subscriber that worked on the HC, the called emergency service is set, and according to the coordinates of the software, its territorial unit.

4. Статистические данные, позволяющие установить оптимальный порог селекции (см. п.3.4) и установить неисправные приемные устройства (см. п.3.2). Кроме того, на основании статистических данных определяется радиус зоны ответственности каждого приемного устройства. Указанная база ведется по каждому приемному устройству. Для каждой станции, приславшей отсчет, устанавливается, соответствует ли этот отсчет событию, произошедшему в зоне ее ответственности. Если это так, то величина невязки и относительная амплитуда сообщения (см п.3.4) заносится в соответствующий файл. 4. Statistical data allowing to establish the optimal selection threshold (see clause 3.4) and establish faulty receiving devices (see clause 3.2). In addition, based on statistical data, the radius of the zone of responsibility of each receiving device is determined. The specified database is maintained for each receiving device. For each station that sent a count, it is established whether this count corresponds to an event that occurred in its area of responsibility. If this is the case, then the residual value and the relative amplitude of the message (see clause 3.4) are recorded in the corresponding file.

Метод определения координат, изложенный в п.3.2, легко может быть сведен к практически асинхронному решению множества задач, каждая из которых относится к отдельной точке пространства. The method for determining coordinates described in Section 3.2 can easily be reduced to an almost asynchronous solution of many problems, each of which refers to a separate point in space.

Действительно, рассмотрим систему координат XOY (все последующие рассуждения легко могут быть обобщены на трехмерный случай). Рассмотрим дискретное множество точек с координатами X = x0+iΔ,Y = y0+kΔ, i,k = 0...L. Далее указанное множество будем называть решеткой с периодом Δ , а каждое из точек множества узлом решетки. Будем предполагать, что известна грубая оценка координат ПО и решетка покрывает область возможного положения ПО, т.е. соответствующим образом заданы координаты узла (0,0) и период Δ. Для определения указанных параметров следует отсортировав отсчеты в порядке возрастания ti, определить координаты узла (0,0) таким образом, чтобы приемное устройство, соответствующее наименьшему tmin = ti, находилось в центре решетки, и выбрать Δ из условия L/2 × Δ > Rотв, где Rотв - радиус зоны ответственности (см. п. 3.4) приемного устройства с наименьшим ti. Величина Rотв для каждого приемного устройства первоначально может быть установлена с запасом, а затем уточняться в процессе работы системы (см. ниже). Из отсортированного массива следует исключить отсчеты, для которых ti - tmin>Rотв, что снизит вычислительные издержки и повысит достоверность определения координат (см. п.3.3). Если в результате оценок получено значение Δ , неприемлемое для определения координат с заданной точностью, задача может быть решена в два прохода по схеме грубо-точно.Indeed, consider the XOY coordinate system (all subsequent arguments can easily be generalized to the three-dimensional case). Consider a discrete set of points with coordinates X = x 0 + iΔ, Y = y 0 + kΔ, i, k = 0 ... L. Further, this set will be called a lattice with a period Δ, and each of the points of the set will be a lattice node. We assume that a rough estimate of the PO coordinates is known and the lattice covers the region of the possible position of the PO, i.e. the coordinates of the node (0,0) and the period Δ are set accordingly. To determine these parameters, sort the samples in ascending order of t i , determine the coordinates of the node (0,0) so that the receiver corresponding to the smallest t min = t i is in the center of the grating, and choose Δ from the condition L / 2 × Δ> R resp , where R resp is the radius of the zone of responsibility (see clause 3.4) of the receiving device with the smallest t i . The value of R resp for each receiving device can initially be set with a margin, and then refined during the operation of the system (see below). From the sorted array to exclude samples for which t i - t min> R holes that reduce computational costs and increase the accuracy of determining the coordinates (see section 3.3.). If as a result of the estimates a Δ value is obtained that is unacceptable for determining the coordinates with a given accuracy, the problem can be solved in two passes according to the scheme roughly.

Применительно к задачам, поставленным в п.1, z-координата ПО не представляет интереса. Если рельеф территории известен, то z-координата ПО может быть определена как функция x, y-координат ПО, поскольку обычно с достаточной для практики точностью известна высота расположения антенны над поверхностью земли h (например, для автомобиля h≈2 м). Соответственно, решение задачи следует искать на поверхности (x,y,φ(x,y)+h, где функция φ(x,y) описывает рельеф территории. Далее будем считать функцию φ известной в каждой точке решетки. In relation to the tasks posed in paragraph 1, the z-coordinate of the software is not of interest. If the topography of the territory is known, then the z-coordinate of the software can be defined as a function of the x, y-coordinates of the software, since the antenna’s height above the earth’s surface h is usually known with sufficient accuracy (for example, for a car h≈2 m). Accordingly, the solution to the problem should be sought on the surface (x, y, φ (x, y) + h, where the function φ (x, y) describes the topography of the territory. Next, we assume that the function φ is known at each lattice point.

В предпочтительном варианте для решения задачи определения координат следует использовать специализированный вычислитель (СВ). Возможное техническое решение показано на фиг. 53. In a preferred embodiment, to solve the problem of determining the coordinates should use a specialized computer (ST). A possible technical solution is shown in FIG. 53.

На фиг. 53 показана матрица из (L + 1) х (L + 1) микропроцессоров (МП) 60. Каждый МП имеет ячейку памяти, содержащую "адрес" МП в матрице. Адрес представляет собой пару чисел i, k, i, k = 0...L. Каждый МП "отвечает" за узел решетки с координатами X = x0+iΔ,Y = y0+kΔ, где (x0, y0) координаты узла (0,0). Характерное значение L ≈100, Δ ≈ (3-10) м. Каждый имеет встроенную быстродействующую оперативную память (реально, необходимо не более 16 Кбайт). Все МП имеют общую шину данных 62, общую линию прерываний 63 и линию синхронизации 64. Загрузку программного обеспечения во все МП при включении питания, управление работой всех МП при решении задач определения координат, синхронизацию всех МП, обслуживание прерываний производит центральный процессор (ЦП) 61.In FIG. 53, a matrix of (L + 1) x (L + 1) microprocessors (MP) 60 is shown. Each MP has a memory cell containing the “address” of the MP in the matrix. The address is a pair of numbers i, k, i, k = 0 ... L. Each MP is "responsible" for the lattice node with the coordinates X = x 0 + iΔ, Y = y 0 + kΔ, where (x 0 , y 0 ) the coordinates of the node (0,0). The characteristic value is L ≈100, Δ ≈ (3-10) m. Each has a built-in high-speed RAM (in reality, no more than 16 KB is needed). All MPs have a common data bus 62, a common interrupt line 63 and a synchronization line 64. Software is downloaded to all MPs when the power is turned on, all MPs are controlled when solving coordinate problems, all MPs are synchronized, and interrupt service is performed by the central processor (CPU) 61 .

Для решения задачи определения координат во все МП загружаются одинаковые данные:
1. Координаты узла (0,0) решетки и ее период Δ;
2. Координаты всех станций, приславших отсчеты (xi, yi, zi) i = 1...N;
3. Времена поступления сигналов на все станции ti, i = 1...N;
4. Число "лишних" сигналов l (см. п.3.2, замечание 3).
To solve the problem of determining coordinates, the same data is loaded into all MPs:
1. The coordinates of the node (0,0) of the lattice and its period Δ;
2. The coordinates of all stations that sent samples (x i , y i , z i ) i = 1 ... N;
3. The times of arrival of signals to all stations t i , i = 1 ... N;
4. The number of “extra” signals l (see § 3.2, Remark 3).

5. Ожидаемое число прямых сигналов K + 1. 5. The expected number of direct signals K + 1.

Т. е. в память всех МП загружается 4N + 5 числа (реально, N ≈ 15-30). Загрузка данных производится во все МП одновременно, т.е. ЦП помещает на шину данных очередное из вводимых чисел и инициирует прерывание всех МП. Программы всех МП одинаковы. Каждый МП считывает число с шины данных и записывает его в оперативную память. Поскольку величины времен поступления сигналов определены с точностью не лучше чем 10 нс, нецелесообразно вводить в МП величины координат приемных устройств с точностью выше, чем 1 нс. Соответственно, все вводимые данные могут быть представлены в формате целых чисел. Если размер зоны охвата не превышает 20 км, можно использовать числа длинной 16 бит. That is, 4N + 5 numbers are loaded into the memory of all MPs (actually, N ≈ 15-30). Data is downloaded to all MPs simultaneously, i.e. The CPU places the next input number on the data bus and initiates the interruption of all MPs. The programs of all MPs are the same. Each MP reads a number from the data bus and writes it to RAM. Since the values of the signal arrival times are determined with an accuracy no better than 10 ns, it is impractical to enter the coordinates of the receiving devices into the MP with an accuracy higher than 1 ns. Accordingly, all input data can be represented in integer format. If the size of the coverage area does not exceed 20 km, 16-bit numbers can be used.

В общем случае необходимо внести в память каждого МП также величину φ(x,y)+h для соответствующего данному МП узла решетки. Однако обычно φ представляет собой достаточно гладкую функцию и может быть апроксимирована незначительным числом плоских участков, например, четырехугольной формы. Каждый из этих участков полностью задается набором из 12 чисел. Мы можем последовательно вводить указанные наборы в память всех МП одновременно и каждый МП может определить собственную z-координату в автономном режиме. In the general case, it is necessary to add to the memory of each MP the value φ (x, y) + h for the corresponding lattice site. However, usually φ is a fairly smooth function and can be approximated by a small number of flat sections, for example, of a quadrangular shape. Each of these sections is completely defined by a set of 12 numbers. We can sequentially enter these sets into the memory of all MPs simultaneously and each MP can determine its own z-coordinate in stand-alone mode.

После загрузки всех данных ЦП инициирует выполнение каждым МП программы вычисления функции правдоподобия в подконтрольной точке. After downloading all the data, the CPU initiates the execution by each MP of the program for calculating the likelihood function at the controlled point.

Алгоритм работы каждого МП выглядит следующим образом:
1. МП вычисляет координаты подконтрольной точки (x, y, z).
The operation algorithm of each MP is as follows:
1. MP calculates the coordinates of the control point (x, y, z).

2. МП вычисляет N величин

Figure 00000058

3. МП сортирует величины Φi в порядке возрастания.2. MP calculates N quantities
Figure 00000058

3. MP sorts the values of Φ i in increasing order.

4. МП вычисляет величину

Figure 00000059

5. МП последовательно исключает из массива невязок не более чем l первых элементов, в случае, если для этих элементов величина 1-ой условной невязки меньше -1.5σ. При исключении каждого элемента производится перерасчет t0 согласно 4 (во всех формулах предполагается, что суммирование распространяется на первые K элементов массива, непосредственно следующих за исключенными).4. MP calculates the value
Figure 00000059

5. MP sequentially excludes from the array of residuals no more than l first elements, if for these elements the value of the first conditional residual is less than -1.5σ. When each element is excluded, t 0 is recalculated according to 4 (in all formulas it is assumed that the summation extends to the first K elements of the array immediately following the excluded ones).

6. МП вычисляет величину

Figure 00000060

После того, как все МП выполнили указанный выше алгоритм, необходимо установить МП, вычисливший наименьшее значение Λ . В качестве оценки для координат ПО следует выбрать подотчетный указанному МП узел решетки, а в качестве оценки для t0 значение, вычисленное указанным МП. Простейшее решение состоит в последовательном опросе ЦП всех МП, однако в настоящее время известны гораздо более эффективные алгоритмы параллельной обработки информации. Например, можно использовать матрицу МП, организованную по принципу транспьютера. В этом случае МП обмениваются данными непосредственно друг с другом, не используя общую шину данных, за счет чего минимальный элемент может быть найден за небольшое число тактов.6. MP calculates the value
Figure 00000060

After all MPs have completed the above algorithm, it is necessary to establish the MP that has calculated the smallest value of Λ. As an estimate for the PO coordinates, one should select the lattice node reporting to the indicated MP, and as an estimate for t 0 the value calculated by the indicated MP. The simplest solution consists in sequentially polling the CPU of all MPs, however, much more efficient algorithms for parallel processing of information are currently known. For example, you can use the MP matrix, organized by the principle of the transputer. In this case, the MPs exchange data directly with each other, without using a common data bus, due to which the minimum element can be found in a small number of clock cycles.

Приведенный выше алгоритм не требует сложных вычислений и может быть выполнен за незначительное время. Нами был промоделирован указанный алгоритм на IBM PC/AT с процессором "PENTIUM" с тактовой частотой 120 МГц. Для оптимально написанной программы на ассемблере время вычисления для одной точки при N = 40 составляло 20 мкс. При этом был использован простейший ("пузырьковый") алгоритм сортировки и операции с плавающей точкой. Реально рассматриваемый алгоритм легко может быть реализован без использования операций с плавающей точкой, поскольку вычисление квадратного корня легко может быть сведено к табличным вычислениям. В целом оценки показывают, что при использовании эффективных МП с учетом вычислительных издержек, связанных с выделением отсчетов с одинаковым ИК, идентификацией абонента, тестированием и самоорганизацией системы время решения каждой задачи определении координат будет составлять не более 50 мкс. Соответственно, для решения в полном объеме всех поставленных в п.1 задач необходимо не более 10 СВ. The above algorithm does not require complex calculations and can be performed in a short time. We simulated the indicated algorithm on an IBM PC / AT with a "PENTIUM" processor with a clock frequency of 120 MHz. For an optimally written assembler program, the calculation time for one point at N = 40 was 20 μs. In this case, the simplest ("bubble") algorithm for sorting and floating-point operations was used. The algorithm actually considered can easily be implemented without the use of floating-point operations, since the calculation of the square root can easily be reduced to tabular calculations. In general, estimates show that when using effective MPs, taking into account the computational costs associated with allocating samples with the same IR, identifying the subscriber, testing and self-organizing the system, the time for solving each problem in determining the coordinates will be no more than 50 μs. Accordingly, to solve in full all of the tasks set forth in clause 1, no more than 10 CBs are needed.

В ряде случаев (например, в случае, если в зону охвата данной ЦС попадает территория с малым числом абонентов) может оказаться целесообразным применение универсальных вычислительных средств. В этом случае целесообразно использовать иттерационные методы, изложенные в пп.3.2, 3.3. In some cases (for example, if the territory with a small number of subscribers falls into the coverage area of a given CA), it may be appropriate to use universal computing tools. In this case it is advisable to use the iteration methods described in clauses 3.2, 3.3.

После того, как установлена оценка для t0 и координат ПО для каждого приемного устройства (в том числе и для исключенных в п.5 алгоритма), может быть установлена величина невязки. Проведя сортировку отсчетов по невязкам в порядке возрастания, мы установим K + l приемных устройств, в чью зону ответственности попадает ПО (см.п.3.4). Для каждого из указанных приемных устройств легко может быть сделана оценка для ошибки определения времени δti:
δti= ti-t0-Li. (1)
Указанные ошибки заносятся в соответствующую базу данных. После достаточно длительной работы для каждого приемного устройства может быть получена гистрограмма распределения ошибок. Если для некоторого приемного устройства математическое ожидание ошибки значительно отлично от нуля, следует предположить, что указанное устройство либо неисправно, либо его координаты определены с ошибками, либо с ошибкой определена задержка времени распространения синхронизирующего сигнала.
After an estimate is established for t 0 and software coordinates for each receiver (including those excluded in clause 5 of the algorithm), the residual value can be set. After sorting the samples according to the residuals in ascending order, we will establish K + l receivers in whose area of responsibility the software falls (see section 3.4). For each of these receiving devices, an estimate can easily be made for the error in determining the time δt i :
δt i = t i -t 0 -L i . (1)
These errors are recorded in the appropriate database. After a sufficiently long operation, an error distribution histogram can be obtained for each receiver. If for some receiving device the mathematical expectation of an error is significantly different from zero, it should be assumed that the specified device is either malfunctioning, or its coordinates are determined with errors, or the delay of the propagation time of the synchronizing signal is determined with an error.

В базу данных заносятся также расстояния между ПО и каждым приемным устройством, в зоне ответственности которого находится ПО. Указанные данные позволяют сделать статистическую оценку радиуса зоны ответственности каждого приемного устройства. The database also records the distances between the software and each receiving device in whose area of responsibility the software is located. These data allow a statistical assessment of the radius of the zone of responsibility of each receiving device.

Помимо определения неисправных устройств, важной задачей ЦС является определение для каждого приемного устройства оптимального порога селекции или, что тоже, оптимального потока сообщений, передаваемого каждым приемным устройством (см. п. 3.4). Установка оптимального порога селекции позволяет повысить коэффициент готовности системы и снизить вычислительные издержки. In addition to identifying faulty devices, an important task of the CA is to determine for each receiving device the optimal selection threshold or, what is also, the optimal message flow transmitted by each receiving device (see clause 3.4). Setting the optimal selection threshold allows you to increase the system availability factor and reduce computing costs.

Для решения указанной задачи необходимо для каждого отсчета установить, поступил ли этот отсчет из зоны ответственности приемного устройства. Если это так, то в соответствующую базу данных вносится величина относительной амплитуды сигнала, т.е. порядковый номер сигнала в отсортированном по убыванию амплитуды массиве сигналов, принятых в течение временного такта приемного устройства. После длительной работы системы может быть получена гистрограмма относительной амплитуды сигналов, приходящих из зоны ответственности приемного устройства, которая позволит установить оптимальный порог селекции. Действительно, рассмотрим конкретный пример. To solve this problem, it is necessary for each reference to establish whether this reference came from the zone of responsibility of the receiving device. If so, then the value of the relative amplitude of the signal is entered into the corresponding database, i.e. the serial number of the signal in the array of signals received, sorted by decreasing amplitude, received during the clock cycle of the receiving device. After a long operation of the system, a histogram of the relative amplitude of the signals coming from the zone of responsibility of the receiving device can be obtained, which will allow you to set the optimal selection threshold. Indeed, consider a specific example.

Пусть K = 10, K'= 12 (см. п.3.4) и некоторое приемное устройство принимает 300 сообщений • с-1. Из табл. 1 и 2 п.3.4 следует, что коэффициент готовности системы составляет 0.83. В процессе работы системы, после набора достаточной статистики, выяснено, что с вероятностью 0.99 относительная амплитуда сигнала, поступающего на данное приемное устройство от абонентов, находящихся в зоне его ответственности, не превышает 40. Пусть ЦС снизила "плановое задание" по приему сообщений до 50 с-1. Из табл. 1 и 2 видно, что, если даже для всех K' приемных устройств вероятность безошибочного приема сообщений будет снижена на 0.01 из-за "заниженного" "планового задания", из-за снижения вероятности конфликта при передаче сообщений указанная вероятность повысится и будет составлять 0.981•0.99≈0.97, т.е. коэффициент готовности системы повысится и составит 0.995.Let K = 10, K '= 12 (see Section 3.4) and some receiver will receive 300 messages • s -1 . From the table. 1 and 2 of clause 3.4 it follows that the system availability factor is 0.83. During the system’s operation, after collecting sufficient statistics, it was found that with a probability of 0.99 the relative amplitude of the signal received by this receiver from subscribers in its area of responsibility does not exceed 40. Let the CA reduce the “scheduled task” for receiving messages to 50 s -1 . From the table. 1 and 2 it is seen that, even for all K 'receivers, the probability of error-free reception of messages will be reduced by 0.01 due to the "underestimated""scheduledtask", due to a decrease in the likelihood of conflict when transmitting messages, this probability will increase and will be 0.981 • 0.99≈0.97, i.e. the system availability factor will increase to 0.995.

4 ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР, ИЛЛЮСТРИРУЮЩИХ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Фиг. 1 Схематический внешний вид городской многофункциональной системы радиосвязи абонента с центральной станцией с идентификацией абонента и определением его местоположения. Функциональная схема устройства показана на фиг. 2.
4 LIST OF FIGURES ILLUSTRATING THE INVENTION
FIG. 1 Schematic appearance of a city multifunctional radio communication system of a subscriber with a central station with identification of the subscriber and determination of his location. A functional diagram of the device is shown in FIG. 2.

Каждый абонент системы 15,16 оснащен передатчиком для передачи радиосообщения на ЦС 11, причем каждое радиосообщение содержит уникальный идентификационный код абонента. ЦС устанавливает конечного получателя сообщения абонента - пользователя 12. Сообщения абонентов принимаются сетью приемных устройств 1 - многопозиционной радиолокационной станции (МПРЛС), причем приемными устройствами МПРЛС оборудуются все (или практически все) здания обслуживаемой территории. Способ размещения приемных устройств показан также на фиг. 8 и 9. При таком способе размещения из-за многолучевого характера распространения радиоволн в условиях города часть приемных устройств примут "прямой" сигнал абонента, а часть - сигнал абонента после его отражения от местных предметов. Each subscriber of the system 15.16 is equipped with a transmitter for transmitting radio messages to the CA 11, and each radio message contains a unique identification code of the subscriber. The CA establishes the final recipient of the message of the subscriber - user 12. Messages of subscribers are received by the network of receiving devices 1 - multi-position radar station (MPLS), and all (or almost all) buildings of the serviced territory are equipped with MPRL receivers. A method for receiving devices is also shown in FIG. 8 and 9. With this placement method, due to the multipath nature of the propagation of radio waves in a city, some of the receiving devices will receive a “direct” signal from the subscriber, and some will receive the signal from the subscriber after it is reflected from local objects.

Разработанный нами метод определения координат (см. п.3.2) позволяет в этих условиях определять координаты абонента с высокой точностью, причем даже в случае, если используются дешевые приемные устройства, имеющие низкую точность определения времени поступления фронта сигнала. The method for determining coordinates developed by us (see Section 3.2) allows us to determine the coordinates of the subscriber with high accuracy under these conditions, even if cheap receiving devices with low accuracy in determining the time of arrival of the signal front are used.

Важное свойство предлагаемой системы состоит в возможности обслуживания значительного потока сообщений абонентов в одном частотном диапазоне без передачи какой-либо информации, обеспечивающей многоканальность, от ЦС к абонентам, что возможно благодаря разработанному нами способу организации информационного обмена между абонентами и приемными устройствами (см п.3.4). An important property of the proposed system is the ability to service a significant stream of subscribers' messages in the same frequency range without transmitting any information providing multichannel from the DS to the subscribers, which is possible due to the method we developed for organizing information exchange between subscribers and receivers (see Section 3.4 )

Несмотря на значительный поток сообщений в целом, число сообщений, передаваемых на ЦС каждым отдельным приемным устройством, не велико, и для связи приемных устройств с концентратором 9 используется выделенная телефонная линия 8. Выходом концентратора является оптоволоконная линия 10. Приемные устройства могут иметь разъемы 17 для подключения внешних устройств 18,19, при этом обеспечивается эффективная двусторонняя проводная связь между внешними устройствами и ЦС. Despite the significant flow of messages in general, the number of messages transmitted to the CA by each individual receiving device is not large, and a dedicated telephone line 8 is used to connect the receiving devices with the hub 9. The output of the hub is a fiber optic line 10. The receiving devices can have connectors 17 for connecting external devices 18.19, while ensuring effective two-way wired communication between external devices and the CA.

Для обеспечения синхронизации приемных устройств предназначен геостационарный искусственный спутник земли 14, оснащенный передатчиком. To ensure the synchronization of the receiving devices, a geostationary artificial earth satellite 14 is equipped with a transmitter.

Для определения координат приемных устройств после развертывания системы предназначен вертолет 13, оснащенный передатчиком. To determine the coordinates of the receiving devices after the deployment of the system, a helicopter 13 is equipped with a transmitter.

Фиг. 2. Функциональная схема городской многофункциональной системы радиосвязи абонента с центральной станцией с идентификацией абонента и определением его местоположения в предпочтительном варианте. FIG. 2. Functional diagram of a city multifunctional radio communication system of a subscriber with a central station with identification of the subscriber and determining his location in the preferred embodiment.

Каждое приемное устройство 1 связано выделенной телефонной линией 8 с одним из концентраторов 9. Связь между каждым приемным устройством и концентратором двунаправлена. В предпочтительном варианте концентратор устанавливается на подстанции городской телефонной сети. Например, в условиях г. Москвы имеется около 100 000 зданий и 400 подстанций городской телефонной сети. Если считать, что на каждой подстанции установлен один концентратор, то всего необходимо 400 концентраторов, каждый из которых обслуживает около 1000 приемных устройств. Выделенная телефонная линия используется также для электропитания приемных устройств и их защиты от несанкционированного доступа. Each receiving device 1 is connected by a dedicated telephone line 8 to one of the hubs 9. The connection between each receiving device and the hub is bidirectional. In a preferred embodiment, the concentrator is installed in a substation of a public telephone network. For example, in the conditions of Moscow there are about 100,000 buildings and 400 substations of the city telephone network. If we assume that one hub is installed at each substation, then a total of 400 hubs are needed, each of which serves about 1000 receiving devices. A dedicated telephone line is also used to power the receiving devices and protect them from unauthorized access.

В предпочтительном варианте каждое приемное устройство имеет два радиочастотных канала - один для приема сообщений абонентов и второй для приема последовательности временных меток, обеспечивающих синхронизацию системы. Для передачи синхронизирующих сигналов предназначен генератор синхронизации (ГС) 14, который в предпочтительном варианте устанавливается на геостационарном искусственном спутнике земли. Каждое приемное устройство включает средства для измерения амплитуды сообщений, поступающих от абонентов, и проведения амплитудной селекции. Если сообщение абонента проходит порог селекции, то приемное устройство определяет время его поступления и передает сообщение абонента, время его поступления, оценку его амплитуды в некоторых условных единицах на одну или несколько центральных станций (ЦС) 11, в зону охвата которых попадает. Каждое приемное устройство в автономном режиме поддерживает порог селекции на таком уровне, что число сообщений абонентов, проходящих порог селекции в единицу времени, равно заданному, установленному для каждого приемного устройства командами ЦС (п.3.4). In a preferred embodiment, each receiver has two radio frequency channels, one for receiving subscriber messages and one for receiving a sequence of timestamps providing system synchronization. A synchronization generator (GS) 14 is intended for transmitting synchronizing signals, which is preferably installed on a geostationary artificial earth satellite. Each receiving device includes means for measuring the amplitude of messages received from subscribers, and conducting amplitude selection. If the subscriber’s message passes the selection threshold, the receiving device determines the time of its arrival and transmits the subscriber’s message, time of its arrival, estimate of its amplitude in some arbitrary units to one or several central stations (CA) 11, into the coverage area of which it falls. Each receiving device in standalone mode maintains the selection threshold at such a level that the number of messages of subscribers passing the selection threshold per unit time is equal to the set established for each receiving device by CA commands (Section 3.4).

Некоторое число ЦС связано друг с другом линиями связи 10. Каждый концентратор связан по крайней мере с одной ЦС. Связь между концентратором и ЦС двунаправлена. ЦС передает на приемные устройства команды, устанавливающие режим работы приемных устройств и концентраторов. Команды ЦС концентратору устанавливают зону охвата каждой ЦС, т.е. соответствие между номерами приемных устройств и номерами "заинтересованных" ЦС. Приемные устройства могут переводится по команде ЦС в штатный режим работы, режим определения координат приемных устройств после развертывания системы, режим определения координат постановщика помех. В штатном режиме работы команды ЦС устанавливают для каждого приемного устройства оптимальный поток сообщений абонентов, проходящих порог селекции. Благодаря предложенному нами способу размещения приемных устройств и способу амплитудной селекции не требуется передачи абонентам какой-либо информации, обеспечивающей многоканальность, и все абоненты системы могут работать в одном частотном канале и передавать сообщения в произвольные моменты времени, т.е. система является полностью стохастической. A certain number of CAs are connected to each other by communication lines 10. Each hub is connected to at least one CA. The connection between the hub and the CA is bidirectional. The CA transmits commands to the receiving devices that establish the operating mode of the receiving devices and hubs. The CA commands to the hub establish the coverage area of each CA, i.e. correspondence between the numbers of the receiving devices and the numbers of the "interested" CA. Receivers can be transferred at the command of the CA to normal operation, the mode of determining the coordinates of the receiving devices after the deployment of the system, the mode of determining the coordinates of the jammer. In the normal mode of operation, the CA commands establish for each receiving device the optimal message flow of subscribers passing the selection threshold. Owing to the method of receiving devices placement and the method of amplitude selection that we have proposed, it is not necessary to transmit any information providing multichannel to subscribers, and all subscribers of the system can work on the same frequency channel and transmit messages at arbitrary points in time, i.e. the system is completely stochastic.

ЦС производит идентификацию абонента, и в случае, если абонент - подвижный объект, определяет его координаты. ЦС также устанавливает конечного получателя сообщения абонента (пользователя 12) и передает в его распоряжение всю полученную информацию. Одновременно с определением координат ЦС производит тестирование приемных устройств и устанавливает для каждого приемного устройства минимальный поток сообщений, проходящих порог селекции, при котором коэффициент готовности системы находится на заданном уровне. The CA performs the identification of the subscriber, and if the subscriber is a moving object, determines its coordinates. The CA also establishes the final recipient of the message of the subscriber (user 12) and transmits at its disposal all the information received. Simultaneously with determining the coordinates, the CA performs testing of the receiving devices and sets for each receiving device the minimum flow of messages that pass the selection threshold at which the system availability factor is at a given level.

Приемные устройства системы могут иметь разъемы 17 для подключения различных внешних устройств, например светофора 18, устройства для обслуживания кредитных карточек 19. В этом случае обеспечивается двусторонняя проводная связь между внешним устройством и ЦС. The receiving devices of the system may have connectors 17 for connecting various external devices, for example, a traffic light 18, a device for servicing credit cards 19. In this case, two-way wired communication between the external device and the CA is provided.

Фиг. 3. Определение координат гиперболическим методом. FIG. 3. Determination of coordinates by the hyperbolic method.

ПО находится в точке с заранее неизвестными координатами

Figure 00000061
и в заранее неизвестный момент времени t0 излучает фронт сферической радиоволны. Имеется 4 приемных устройства, координаты антенн которых
Figure 00000062
известны с высокой степенью точности. Каждое из этих устройств определяет время поступления фронта сферической радиоволны ПО на свою антенну в некоторой произвольной, но одинаковой для всех устройств временной шкале.The software is at a point with previously unknown coordinates
Figure 00000061
and at a previously unknown time t 0 radiates the front of a spherical radio wave. There are 4 receivers whose antenna coordinates
Figure 00000062
known with a high degree of accuracy. Each of these devices determines the time of arrival of the front of a spherical radio wave of software on its antenna in some arbitrary, but the same time scale for all devices.

Li - расстояние между i-ым приемным устройством и ПО,

Figure 00000063

Фиг. 4, 5. Распространение радиоволн при наличии отражающих поверхностей. Для волн дециметрового диапазона бетонные перекрытия, кирпичная кладка, конструкции из дерева и стекла, грунт, пресная и морская вода могут рассматриваться как идеальные диэлектрики.L i - the distance between the i-th receiving device and software,
Figure 00000063

FIG. 4, 5. Propagation of radio waves in the presence of reflective surfaces. For decimeter waves, concrete floors, masonry, wood and glass structures, soil, fresh and sea water can be considered ideal dielectrics.

При отражении радиоволн от местных предметов (стен зданий, мостовых, газонов и пр.) происходит как диффузное рассеяннее, так и направленное отражение. Диффузным рассеянием можно пренебречь, т.к. шероховатость отражающих поверхностей мала по сравнению с длинной волны. Характерное значение коэффициента отражения при нормальном падении луча в условиях города находится в пределах 0.6-0.9. Направленное отражение происходит в направлении, предписываемом геометрической оптикой. Если считать отражающие поверхности плоскими, то при наличии источника сигнала f полная картина электромагнитного поля может быть получена при учете мнимых изображений источника f', f'', f''', f(4), а также многочисленных изображений мнимых источников (для простоты на рисунке не показаны). Все изображения источников работают синхронно с f. Сигнал от каждого мнимого изображения распространяется в телесном угле, натянутом на отражающую поверхность. На рисунке показан телесный угол, в пределах которого распространяется сигнал источника f'' (фиг. 4 - вид сверху, фиг. 5 - вид сбоку в направлении стрелки A).When radio waves are reflected from local objects (walls of buildings, bridges, lawns, etc.), there is both diffuse scattered and directional reflection. Diffuse scattering can be neglected, because the roughness of the reflecting surfaces is small compared to the long wavelength. The characteristic value of the reflection coefficient under normal ray incidence in the city is in the range of 0.6-0.9. Directional reflection occurs in the direction prescribed by geometric optics. If we assume that the reflecting surfaces are flat, then in the presence of a signal source f, a complete picture of the electromagnetic field can be obtained by taking into account imaginary images of the source f ', f'',f''', f (4) , as well as numerous images of imaginary sources (for simplicity not shown in the figure). All source images work in sync with f. The signal from each imaginary image propagates in a solid angle stretched over a reflective surface. The figure shows the solid angle within which the source signal f '' propagates (Fig. 4 is a top view, Fig. 5 is a side view in the direction of arrow A).

Фиг. 6. Пояснение к способу, позволяющему по мысли автора патента WO 93/04453 вычислить время поступления фронта импульса ПО, находящегося вне зоны прямой видимости со стороны антенны приемного устройства 1 в точке 2, которое имело бы место при отсутствии здания 20. FIG. 6. Explanation of a method that, according to the author of WO 93/04453, calculates the arrival time of the front of a software pulse located outside the line of sight from the antenna of the receiving device 1 at point 2, which would have occurred if building 20 were not available.

Пусть ПО переместился из точки 1 в точку 2. В этом случае произойдет увеличение длительности импульса из-за появления прямого луча. Мы заменили "кривой" сигнал на "прямой". Если приложить к указанной ситуации способ, предложенный в патенте, мы придем к выводу, что "кривой" сигнал заменен на еще более "кривой". Let the software move from point 1 to point 2. In this case, the pulse duration will increase due to the appearance of a direct beam. We replaced the “curve” signal with a “direct” one. If we apply the method proposed in the patent to this situation, we will conclude that the “curve” signal is replaced by an even more “curve".

Фиг. 7. На электронной таблице представлены результаты решения задач определения координат гиперболическим методом (п.2.3). FIG. 7. The spreadsheet presents the results of solving the problems of determining coordinates by the hyperbolic method (Section 2.3).

Фиг. 8, 9. Способ размещения приемных антенн МПРЛС. FIG. 8, 9. The method of placement of the receiving antennas MPRLS.

Условие хорошей видимости территории со стороны антенн МПРЛС полностью равносильно условию хорошей видимости антенн МПРЛС со стороны любой точки территории. The condition of good visibility of the territory from the side of the MPRLS antennas is completely equivalent to the condition of good visibility of the antennas of the MPRLS from any point in the territory.

Антенны МПРЛС как бы обозначают габариты здания. The MPRLS antennas, as it were, indicate the dimensions of the building.

В предпочтительном варианте антенна прикрепляется непосредственно к корпусу приемного устройства. Корпус приемного устройства имеет кронштейн для крепления к крыше здания. Вылет антенны за пределы горизонтальных габаритов здания составляет (0.5-1) м. На рисунке показана горизонтально расположенная антенна для приема последовательности синхронизирующих импульсов с геостационарного искусственного спутника земли и вертикально расположенная антенна для приема сообщений абонентов. In a preferred embodiment, the antenna is attached directly to the housing of the receiving device. The housing of the receiving device has a bracket for attaching to the roof of the building. The antenna overhang beyond the horizontal dimensions of the building is (0.5-1) m. The figure shows a horizontally located antenna for receiving a sequence of synchronizing pulses from a geostationary artificial earth satellite and a vertically located antenna for receiving subscribers' messages.

Фиг. 10. Схематический план участка территории г. Москвы, прилегающий к ул. Усиевича на участке от д. 10а до д. 2. FIG. 10. A schematic plan of a section of the territory of Moscow adjacent to ul. Usievich on the site from d. 10a to d. 2.

Фиг. 11. На рисунке показан участок городской территории (вид сверху). Угловые точки зданий оборудованы приемными устройствами МПРЛС, для наглядности на рисунке показано только 7 таких устройств. FIG. 11. The figure shows a plot of urban territory (top view). Corner points of buildings are equipped with MPRLS receiving devices; for clarity, the figure shows only 7 such devices.

На рисунке показана картина распространения волновых фронтов, которая имела бы место в случае, если бы приемные устройства МПРЛС были бы заменены на передающие, а в распоряжении абонента имелся бы приемник, а не передатчик. Вследствие обратимости хода лучей рассматриваемая задача полностью равносильна исходной. The figure shows a picture of the propagation of wave fronts, which would have occurred if the receiving devices of the MPRLS were replaced by transmitters, and the subscriber had at his disposal a receiver rather than a transmitter. Due to the reversibility of the ray path, the problem under consideration is completely equivalent to the original one.

Рисунок представляет собой результат решения на ЭВМ задачи определения координат абонента способом, предложенным в настоящем патенте. Определение координат проводилось в предположении, что имеется не менее 5 прямых сигналов абонента, принятых МПРЛС, а СКО ошибки определения времени поступления фронтов прямых сигналов составляет 20 нс (6м). The figure is the result of solving on a computer the task of determining the coordinates of the subscriber in the manner proposed in this patent. The coordinates were determined under the assumption that there are at least 5 direct subscriber signals received by the MPRLS, and the standard deviation of the error in determining the arrival time of the fronts of direct signals is 20 ns (6 m).

Вычисленное местоположение абонента показано знаком "+". В этой точке сигнал 5 имеет отрицательную невязку, а остальные сигналы - положительную. The calculated subscriber location is indicated by a “+” sign. At this point, signal 5 has a negative residual, and the remaining signals have a positive residual.

Фиг. 12. Для любой точки заштрихованной области невязки по всем сигналам положительны. Предполагается, что угловые точки зданий оборудованы приемными устройствами. Для простоты показаны только волновые фронты, соответствующие прямым лучам. FIG. 12. For any point in the hatched region, the residuals for all signals are positive. It is assumed that the corner points of the buildings are equipped with receiving devices. For simplicity, only wavefronts corresponding to direct rays are shown.

Фиг. 13. Координаты приемных устройств (см. фиг. 10) и пример исходных данных для расчета. FIG. 13. The coordinates of the receiving devices (see Fig. 10) and an example of the source data for the calculation.

Фиг. 14-27. Результаты математического моделирования задач определения координат (к п.3.3). FIG. 14-27. The results of mathematical modeling of coordinates determination problems (to clause 3.3).

Фиг. 28,29. Увеличение длительности импульса при его распространении в условиях города из-за многолучевого распространения. FIG. 28.29. The increase in the duration of the pulse during its propagation in urban conditions due to multipath propagation.

Фиг. 30-33. Искажение сигнала из-за многолучевого характера распространения в условиях города и способ оценки амплитуды сигнала. FIG. 30-33. Signal distortion due to the multipath nature of propagation in a city and a method for estimating signal amplitude.

На рисунке приведены огибающие радиоимпульсов: фиг. 30 - исходного и фиг. 31 - 33 - принятых приемными устройствами, размещенных в различных точках территории города. Предполагается, что сигналы принимаются устройствами, имеющими широкую полосу пропускания. Кроме того, предполагается, что передатчик абонента имеет высокую скорость роста амплитуды выходного сигнала (см. фиг. 39). The figure shows the envelopes of the radio pulses: FIG. 30 - source and FIG. 31 - 33 - received by receiving devices located at various points in the city. Signals are assumed to be received by devices having a wide bandwidth. In addition, it is assumed that the subscriber’s transmitter has a high growth rate of the output signal amplitude (see FIG. 39).

На рисунке показан также некоторый порог селекции U-. Если в качестве оценки амплитуды импульса использовать ее максимальное значение UMAX (импульс в)), то возникает неточность в оценке амплитуды из-за наличия на входе приемного устройства множества сигналов, имеющих случайную амплитуду и фазу. В качестве оценки амплитуды сигнала разумно использовать максимальное значение производной огибающей по времени. В этом случае миниминизируются эффекты, связанные с многолучевым распространением.The figure also shows some selection threshold U - . If we use its maximum value U MAX (pulse in) as an estimate of the pulse amplitude, then an inaccuracy in the amplitude estimate arises due to the presence of a multitude of signals having a random amplitude and phase at the input of the receiving device. It is reasonable to use the maximum value of the time derivative of the envelope as an estimate of the signal amplitude. In this case, the effects associated with multipath propagation are minimized.

Фиг. 34. Диаграмма направленности передающей антенны, установленной над поверхностью идеального диэлектрика. FIG. 34. The radiation pattern of a transmitting antenna mounted above the surface of an ideal dielectric.

Фиг. 35-38. Селекция и оценка амплитуды сигналов. FIG. 35-38. Selection and estimation of signal amplitude.

На рисунке показаны входные цепи приемного устройства. The figure shows the input circuits of the receiver.

Если к колебательному контору приложено напряжение U = U0•sinωt, то напряжение на конденсаторе контура растет по закону UC= U0•Q•(1-exp(-ωt/2Q))•sin(ωt+α). Стационарное значение амплитуды вынужденных колебаний при t _→ ∞ составляет U0•Q. Можно показать, что при использовании квадратичного детектора на выходе дифференцирующей цепи получим импульс, максимальная амплитуда которого пропорциональна U 2 0 , т.е. квадрату стационарного значения амплитуды, которое имело бы место при отсутствии многолучевых искажений. Соответственно, в качестве оценки амплитуды сигнала разумно использовать максимальную величину его производной. На рисунке показаны эпюры напряжения на антенне контура (т.1, фиг. 36), на конденсаторе (т. 2, фиг. 37) и на выходе дифференцирующей цепочки (т.3, фиг. 38). Эпюры построены в предположении, что добротность контура Q = 10 и что из-за паразитных параметров устраняется высокочастотная составляющая на выходе дифференцирующей цепочки.If the voltage U = U 0 • sinωt is applied to the oscillation branch, then the voltage on the capacitor of the circuit increases according to the law U C = U 0 • Q • (1-exp (-ωt / 2Q)) • sin (ωt + α). The stationary value of the amplitude of the forced oscillations as t _ → ∞ is U 0 • Q. It can be shown that when using a quadratic detector at the output of the differentiating circuit, we obtain a pulse whose maximum amplitude is proportional to U 2 0 , i.e. squared stationary value of the amplitude, which would have occurred in the absence of multipath distortion. Accordingly, it is reasonable to use the maximum value of its derivative as an estimate of the amplitude of the signal. The figure shows the voltage plots on the loop antenna (t.1, Fig. 36), on the capacitor (t. 2, Fig. 37) and at the output of the differentiating chain (t.3, Fig. 38). The diagrams are built under the assumption that the quality factor of the circuit is Q = 10 and that, due to spurious parameters, the high-frequency component at the output of the differentiating circuit is eliminated.

Фиг. 39. Форма импульса на выходе передатчика в случае, если в качестве выходного каскада использован широкополосный усилитель мощности. FIG. 39. The shape of the pulse at the output of the transmitter if a broadband power amplifier is used as the output stage.

Фиг. 40. Форма импульса на выходе передатчика, неприемлемая для решения задач определения координат с высокой точностью. FIG. 40. The shape of the pulse at the output of the transmitter, unacceptable for solving problems of determining coordinates with high accuracy.

Фиг. 41. Участок транспортной магистрали с предельно высокой интенсивностью движения. FIG. 41. A section of a highway with extremely high traffic intensity.

Движение производится в 6 рядов в каждом направлении. На каждый автомобиль приходится 10 погонных метров ряда (линейная плотность 1200 км-1). Каждый автомобиль оснащен УВ и передает сообщение на ЦС один раз в десять секунд.The movement is made in 6 rows in each direction. For each car there are 10 linear meters of a row (linear density of 1200 km -1 ). Each vehicle is equipped with an HC and transmits a message to the CA once every ten seconds.

Приемные устройства расположены с интервалом 50 м с обеих сторон магистрали. Receiving devices are located at intervals of 50 m on both sides of the highway.

На рисунке показана зона ответственности приемного устройства 1 (двойная штриховка) и зона конфликта (ординарная штриховка). Зона ответственности содержит ≈ 360 автомобилей, зона конфликта ≈ 1000. Амплитуда сообщения абонента, находящегося на границе зоны конфликта (точка 3), по крайней мере втрое ниже амплитуды сообщения абонента, находящегося на границе зоны ответственности (точка 2). По этой причине, если порог селекции приемного устройства 1 установлен таким образом, что приемное устройство принимает каждую секунду 100 сообщений, в число принятых сообщений заведомо попадут сообщения от всех абонентов, находящихся в зоне ответственности. The figure shows the zone of responsibility of the receiving device 1 (double hatching) and the conflict zone (ordinary hatching). The responsibility zone contains ≈ 360 cars, the conflict zone is ≈ 1000. The amplitude of the message of the subscriber located on the border of the conflict zone (point 3) is at least three times lower than the amplitude of the message of the subscriber located on the border of the zone of responsibility (point 2). For this reason, if the selection threshold of the receiving device 1 is set so that the receiving device receives 100 messages every second, messages from all subscribers in the area of responsibility will certainly be included in the number of received messages.

Фиг. 42. Последовательность коротких прямоугольных импульсов без высокочастотного заполнения, которые могут быть использованы для передачи сообщений. FIG. 42. A sequence of short rectangular pulses without high-frequency filling that can be used to transmit messages.

Фиг. 43. Кодирование сообщения в виде последовательности волновых цугов. FIG. 43. Message coding as a sequence of wave trains.

Фиг. 44. Функциональная схема УВ в простейшем варианте. FIG. 44. Functional diagram of the HC in the simplest version.

Фиг. 45. Функциональная схема УВ в предпочтительном варианте. FIG. 45. The functional diagram of the HC in the preferred embodiment.

Фиг. 46. Последовательности синхронизирующих импульсов (временных меток). FIG. 46. The sequence of synchronizing pulses (time stamps).

Фиг. 47. Функциональная схема приемного устройства МПРЛС (станции). FIG. 47. Functional diagram of the receiving device MPRLS (station).

Фиг. 48. Синхронизация генератора тактовых импульсов (ГТИ). FIG. 48. Synchronization of the clock generator (GTI).

Фиг. 49. Внешний вид приемного устройства МПРЛС. Антенна 32 предназначена для приема сообщений абонентов, антенна 42 предназначена для приема синхронизирующих импульсов. FIG. 49. The appearance of the receiving device MPRLS. Antenna 32 is designed to receive messages from subscribers, antenna 42 is designed to receive clock pulses.

Фиг. 50. Определение координат приемных устройств радиолокационными методами при развертывании системы. FIG. 50. Determination of the coordinates of receiving devices by radar methods when deploying the system.

Для определения координат приемного устройства 1 вертолет 13 последовательно "зависает" в нескольких точках, координаты которых известны с высокой степенью точности. Вертолет оснащен приемником тактовых импульсов и передатчиком. To determine the coordinates of the receiving device 1, the helicopter 13 sequentially "freezes" at several points, the coordinates of which are known with a high degree of accuracy. The helicopter is equipped with a clock receiver and a transmitter.

Фиг. 51. Функциональная схема концентратора. FIG. 51. Functional diagram of the hub.

Фиг. 52. Использование выделенной телефонной линии для питания приемных устройств и защита приемных устройств от несанкционированного доступа. FIG. 52. Using a dedicated telephone line to power the receiving devices and protecting the receiving devices from unauthorized access.

Фиг. 53. Функциональная схема специализированного вычислителя (СВ) центральной станции. FIG. 53. Functional diagram of a specialized computer (ST) of the central station.

Claims (4)

1. Способ определения координат подвижного объекта (ПО), включающий излучение сигнала подвижным объектом и определение времен поступления сигналов на множество пространственно-разнесенных приемных устройств, передачу времен поступления сигналов на вычислительный центр (ВЦ) и определение координат ПО, отличающийся тем, что развертывают сеть приемных устройств в количестве N ≥ 3, а точки их местоположения выбирают с расчетом нахождения в прямой видимости со стороны каждой точки обслуживаемой области пространства не менее чем K приемных устройств с выполнением условия 3 ≤ K ≤ N, при этом K выбирают исходя из требуемой точности к определению координат ПО, а остальные приемные устройства могут принимать сигнал ПО после его отражения от местных предметов, для каждого приемного устройства оценивают радиус зоны ответственности приемного устройства Ri max - расстояние до максимально удаленной от указанного приемного устройства точки обслуживаемой области пространства, для которой указанное приемное устройство входит в число K ближайших к указанной точке приемных устройств, находящихся в зоне прямой видимости со стороны указанной точки, на ВЦ определяют приемное устройство m, передавшее на ВЦ наименьшее из времен ti - tm = min (t1), и из дальнейшего рассмотрения исключают приемные устройства, для которых t - tmin > Rmax, где Rmax = max(Ri max), рассматривают дискретное множество точек, находящихся внутри сферы радиуса Rmax с центром в точке местоположения приемного устройства m, причем если известно условие, которому удовлетворяют координаты ПО, то рассматривают дискретное множество точек внутри указанной сферы и удовлетворяющих указанному условию, а наименьшее расстояние между точками множества выбирают исходя из требуемой точности к определению координат ПО, для каждой точки указанного множества определяют расстояние Li, равное
Figure 00000064
от точки множества до каждого из приемных устройств, где (xi, yi, zi) - координаты i-го приемного устройства, а (x, y, z) - координаты точки множества, производят сортировку величин ti - Li в порядке их возрастания, определяют приемные устройства, для которых величины ti - Li занимают первые K мест в отсортированном массиве величин ti - Li, а остальные приемные устройства исключают из дальнейшего рассмотрения и вычисляют величину Λ(x,y,z), равную Σ(ti-Li-(1/K)Σ(ti-Li))2, где суммирование производится по номерам приемных устройств, не исключенным из рассмотрения, и для оценки координат ПО выбирают точку дискретного множества, для которой величина Λ(x,y,z) минимальна.
1. A method for determining the coordinates of a moving object (PO), including emitting a signal from a moving object and determining the arrival times of signals to a plurality of spatially separated receiving devices, transmitting the arrival times of signals to a computer center (VC) and determining the coordinates of the software, characterized in that the network is deployed receivers in an amount of N ≥ 3, and their location points are selected with the calculation of being in direct line of sight from each point of the served area of space at least K receiving troystv with performance conditions 3 ≤ K ≤ N, wherein K is selected based on the required accuracy to determine the coordinates of software, while the other receivers can receive the signal ON after its reflection from local objects, for each receiver estimate the range of-area reception device R i max - maximum distance remote from said point device serviced by the receiving region of space, for which said receiver is one of the K nearest to said point of receiving devices locat yaschihsya line of sight from the specified point on VTS determined receiver m, transmits a CC least from time t i - t m = min ( t 1), and from further consideration exclude receptors for which t - t min> R max , where R max = max (R i max ), consider a discrete set of points inside a sphere of radius R max centered at the location of the receiving device m, and if you know the condition that the software coordinates satisfy, then consider a discrete set of points inside specified sphere and satisfying the indicated condition, and the smallest distance between the points of the set is selected based on the required accuracy for determining the coordinates of the software, for each point of the specified set, the distance L i is determined equal to
Figure 00000064
from the set point to each of the receiving devices, where (x i , y i , z i ) are the coordinates of the i-th receiving device, and (x, y, z) are the coordinates of the set point, the values of t i - L i are sorted into the order of their increase, determine the receiving devices for which the values of t i - L i take the first K places in the sorted array of values of t i - L i , and the rest of the receiving devices are excluded from further consideration and calculate the value Λ (x, y, z), equal to Σ (t i -L i - (1 / K) Σ (t i -L i )) 2 , where the summation is performed according to the numbers of receivers not excluded from the considered and to estimate the coordinates of the software, choose a point of a discrete set for which the quantity Λ (x, y, z) is minimal.
2. Способ идентификации абонентов и определения их местоположения, включающий подачу кодированных радиосообщений абонентами, прием радиосообщений абонентов множеством пространственно-разнесенных базовых станций, передачу сообщений абонентов и времен их поступления на центральную станцию (ЦС), отличающийся тем, что радиочастотные линии связи между абонентами и базовыми станциями выполняют односторонними от абонента к базовой станции, а в качестве базовых станций используют приемные устройства, абонентов системы оснащают устройствами вызова (УВ) ЦС, а мощность передатчиков УВ выбирают исходя из требований абонентов к вероятности безошибочного приема сообщения абонента, достаточным для определения координат с заданной степенью точности числом приемных устройств (ПУ), причем мощность передатчика выше для абонентов, чьи требования к указанной вероятности выше, а мощности передатчиков абонентов, предъявляющих одинаковые требования к указанной вероятности, одинаковы, каждое приемное устройство проводит амплитудную селекцию сообщений абонентов и измерения амплитуды сообщений, прошедших порог селекции, а порог селекции поддерживают на таком уровне, что число сообщений, проходящих порог селекции в течение заданного интервала времени, равно заданному, установленному командами ЦС для данного приемного устройства, сортируют сообщения абонентов, прошедшие порог селекции в течение указанного интервала времени по величине амплитуды в порядке ее убывания, и ставят в соответствие каждому сообщению его номер в отсортированном массиве и передают его на ЦС вместе с сообщением и временем его поступления, на ЦС для каждого ПУ и каждого сообщения, переданного ПУ, устанавливают, поступило ли это сообщение из зоны ответственности данного ПУ, и среди сообщений, поступивших из зоны ответственности, устанавливается сообщение с максимальным номером, для каждого ПУ в процессе работы строят эмпирическую функцию распределения максимального номера сообщения, поступившего из зоны ответственности данного ПУ, и определяется такое число сообщений, проходящих порог селекции в заданный интервал времени, при котором вероятность безошибочного приема сообщения приемным устройством не ниже заданной, а поток сообщений, проходящих порог селекции, минимален, и передают указанное оптимальное значение потока на ПУ в качестве команды приемному устройству. 2. A method for identifying subscribers and determining their location, including the delivery of coded radio messages by subscribers, the reception of radio messages from subscribers with multiple spatially separated base stations, the transmission of subscribers' messages and the times they arrived at the central station (CS), characterized in that the radio frequency communication lines between the subscribers and base stations are one-way from the subscriber to the base station, and receiving devices are used as base stations, system subscribers are equipped with devices and call (HC) the CA, and the power of the HC transmitters is selected based on the requirements of the subscribers to the probability of error-free reception of the subscriber’s message, sufficient to determine the coordinates with a given degree of accuracy by the number of receiving devices (PU), and the transmitter power is higher for subscribers whose requirements for the specified probability higher, and the power of the subscriber transmitters that have the same requirements for the specified probability are the same, each receiving device performs an amplitude selection of subscriber messages and amplitude measurements messages that have passed the selection threshold, and the selection threshold is maintained at such a level that the number of messages passing the selection threshold during a given time interval is equal to the specified set by the CA commands for this receiver, sort messages from subscribers who have passed the selection threshold during a specified time interval by the magnitude of the amplitude in descending order, and each message is assigned its number in the sorted array and transmitted to the CA along with the message and the time it arrived, to the CA For each control unit and each message transmitted by the control unit, it is established whether this message has arrived from the responsibility area of the given control unit, and among messages received from the responsibility area, a message with the maximum number is set, for each control unit, an empirical function is constructed for distributing the maximum message number received from the zone of responsibility of this PU, and the number of messages passing the selection threshold at a given time interval is determined at which the probability of error-free reception of the message the receiving device is not lower than the set one, and the message flow passing the selection threshold is minimal, and the indicated optimal value of the stream is transmitted to the control unit as a command to the receiving device. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дифференцируют сигнал на выходе видеоусилителя ПУ, селекцию сообщений производят по величине производной, определяют максимальное значение производной сигнала и используют полученное значение в качестве оценки амплитуды сообщения. 3. The method according to claim 2, characterized in that the signal at the output of the video amplifier PU is differentiated, the messages are selected according to the derivative, the maximum value of the signal derivative is determined, and the obtained value is used as an estimate of the message amplitude. 4. Система радиосвязи абонентов с центральной станцией с идентификацией абонентов и определением их местоположения, содержащая абоненты, оснащенные передатчиками кодированных радиосообщений, множество пространственно-разнесенных базовых станций, по крайней мере одну центральную станцию (ЦС) и множество линий связи между базовыми станциями и ЦС, отличающаяся тем, что радиочастотная линия связи между абонентами и базовыми станциями выполнена односторонней от абонента к базовым станциям и базовые станции являются приемными устройствами, приемные устройства смонтированы на всех зданиях обслуживаемой территории в точках, обозначающих верхние габариты зданий, она снабжена концентраторами, каждый из которых связан с группой приемных устройств выделенными телефонными линиями и микроволновыми или оптическими линиями связи не менее чем с одной ЦС, причем приемное устройство запитывается по выделенной телефонной линии, а концентратор является источником электропитания для приемных устройств и при несанкционированном доступе к приемному устройству или выделенной телефонной линии концентратор вырабатывает сигнал тревоги, приемные устройства включают средства для проведения амплитудной селекции сообщений абонентов, средства для измерения амплитуды сообщений, прошедших порог селекции, и средства для автоматического поддержания порога селекции на таком уровне, что число сообщений, проходящих порог селекции в единицу времени, равно заданному, установленному для данного приемного устройства командами ЦС, приемные устройства снабжены разъемами для подключения различных внешних устройств - светофоров или устройств для обслуживания кредитных карточек. 4. A radio communication system for subscribers with a central station with identification of subscribers and determining their location, comprising subscribers equipped with coded radio transmitters, a plurality of spatially separated base stations, at least one central station (DS) and a plurality of communication lines between base stations and a DS, characterized in that the radio frequency communication line between subscribers and base stations is made one-way from the subscriber to the base stations and the base stations are receiving devices and, receiving devices are mounted on all buildings of the serviced territory at points indicating the upper dimensions of the buildings, it is equipped with hubs, each of which is connected to a group of receiving devices with dedicated telephone lines and microwave or optical communication lines with at least one DS, and the receiving device is powered over a dedicated telephone line, and the hub is a power source for receiving devices and with unauthorized access to a receiving device or a dedicated telephone On the given line, the concentrator generates an alarm signal, receiving devices include means for conducting amplitude selection of subscribers' messages, means for measuring the amplitude of messages that have passed the selection threshold, and means for automatically maintaining the selection threshold at such a level that the number of messages passing the selection threshold per unit time, equal to the set for the given receiving device by the CA commands, the receiving devices are equipped with connectors for connecting various external devices - traffic lights and and to serve the credit card units.
RU97117298A 1997-10-22 1997-10-22 Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions RU2126174C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117298A RU2126174C1 (en) 1997-10-22 1997-10-22 Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117298A RU2126174C1 (en) 1997-10-22 1997-10-22 Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2126174C1 true RU2126174C1 (en) 1999-02-10
RU97117298A RU97117298A (en) 1999-04-20

Family

ID=20198195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97117298A RU2126174C1 (en) 1997-10-22 1997-10-22 Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2126174C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7738881B2 (en) 2003-07-22 2010-06-15 Microsoft Corporation Systems for determining the approximate location of a device from ambient signals
RU2463625C2 (en) * 2009-12-08 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) Method of determining coordinates of mobile communication subscribers
RU2482507C2 (en) * 2010-11-26 2013-05-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации" Method of determining spatial coordinates of mobile object
RU2488139C2 (en) * 2011-05-27 2013-07-20 Олег Иванович Завалишин Method of reducing effect of multibeam propagation of radio signals of navigation satellites and apparatus for realising said method
RU2669003C2 (en) * 2014-05-21 2018-10-05 ЮНИВЕРСАЛ СИТИ СТЬЮДИОС ЭлЭлСи System and method for parking structure and crossroad tracking vehicles
RU2676027C1 (en) * 2016-08-24 2018-12-25 Тойота Дзидося Кабусики Кайся General information management system for the mobile object location
RU2703797C1 (en) * 2019-02-05 2019-10-22 Общество с ограниченной ответственностью "Гарант" (ООО "Гарант") Method and system for transmitting media information from unmanned aerial vehicles to a data collection point on a low-directivity optical channel with quantum reception of a media stream
RU2714091C1 (en) * 2016-06-27 2020-02-11 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method of tracking objects and object tracking device
RU2718974C2 (en) * 2015-10-29 2020-04-15 Аксон Вайб Аг Passive payments system and method based on location determination
RU2786181C1 (en) * 2019-09-24 2022-12-19 Зте Корпорейшн Method, positioning device, electronic device and data carrier for determining the position of signal interference

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. / Под ред.Джейкса У.К. - М.: Связь, 1979, с.71 - 101, 455 - 486. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7738881B2 (en) 2003-07-22 2010-06-15 Microsoft Corporation Systems for determining the approximate location of a device from ambient signals
RU2463625C2 (en) * 2009-12-08 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) Method of determining coordinates of mobile communication subscribers
RU2482507C2 (en) * 2010-11-26 2013-05-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации" Method of determining spatial coordinates of mobile object
RU2488139C2 (en) * 2011-05-27 2013-07-20 Олег Иванович Завалишин Method of reducing effect of multibeam propagation of radio signals of navigation satellites and apparatus for realising said method
RU2669003C2 (en) * 2014-05-21 2018-10-05 ЮНИВЕРСАЛ СИТИ СТЬЮДИОС ЭлЭлСи System and method for parking structure and crossroad tracking vehicles
US10467481B2 (en) 2014-05-21 2019-11-05 Universal City Studios Llc System and method for tracking vehicles in parking structures and intersections
RU2718974C2 (en) * 2015-10-29 2020-04-15 Аксон Вайб Аг Passive payments system and method based on location determination
US11625706B2 (en) 2015-10-29 2023-04-11 Axon Vibe AG System and method for location-based passive payments
RU2714091C1 (en) * 2016-06-27 2020-02-11 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method of tracking objects and object tracking device
RU2676027C1 (en) * 2016-08-24 2018-12-25 Тойота Дзидося Кабусики Кайся General information management system for the mobile object location
RU2703797C1 (en) * 2019-02-05 2019-10-22 Общество с ограниченной ответственностью "Гарант" (ООО "Гарант") Method and system for transmitting media information from unmanned aerial vehicles to a data collection point on a low-directivity optical channel with quantum reception of a media stream
RU2786181C1 (en) * 2019-09-24 2022-12-19 Зте Корпорейшн Method, positioning device, electronic device and data carrier for determining the position of signal interference

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Turin et al. Simulation of urban vehicle-monitoring systems
EP0843179B1 (en) Method and system for data reduction of times of arrival of radar signals
US3714650A (en) Vehicle command and control system
US7170441B2 (en) Target localization using TDOA distributed antenna
US5111209A (en) Satellite-based position determining system
RU2535604C2 (en) Secondary radar system for air traffic control
US5099245A (en) Vehicle location system accuracy enhancement for airborne vehicles
CA2223537C (en) Enhanced position calculation
RU2100820C1 (en) High-precision landing system for tracing plane along given trajectory in effective range of ground responder
US3705404A (en) Aircraft clock monitoring and time propagating
US3646580A (en) Surface vehicle fleet command and control system
EP0346461B1 (en) Vehicle location system accuracy enhancement for airborne vehicles
KR20030041128A (en) Digital receiving system for dense environment of aircraft
AU774161B2 (en) Improvements in or relating to object location
RU2126174C1 (en) Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions
US6424290B1 (en) Narrowband passive differential tracking system (U)
RU2018855C1 (en) Aircraft radio navigation system
EP0743535A1 (en) System for surveillance
Swanson et al. The Omega navigation system
Longfoot An automatic network travel time system-ANTTS
Kuzmenko et al. Navigation by Pair of Distance Measuring Equipment with Extrapolated Data
Sharp et al. System testing
Tatarnikova et al. Alternative of infrastructure GIS marine vessel under the purpose of swimming
Janc Consideration of the various error sources in a practical automatic vehicle location system
RU2721663C1 (en) Automated control system for infrastructural facilities recovery