RU2234712C2 - Method for determining coordinates of moving radio irradiation source with unknown parameters and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for determining coordinates of moving radio irradiation source with unknown parameters and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234712C2 RU2234712C2 RU2001125859/09A RU2001125859A RU2234712C2 RU 2234712 C2 RU2234712 C2 RU 2234712C2 RU 2001125859/09 A RU2001125859/09 A RU 2001125859/09A RU 2001125859 A RU2001125859 A RU 2001125859A RU 2234712 C2 RU2234712 C2 RU 2234712C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- source
- antenna
- azimuth
- receiver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано для решения некоторых задач противовоздушной и противокосмической обороны страны, а также в научных исследованиях.The invention relates to the field of passive radar and can be used to solve some tasks of the air defense and space defense of the country, as well as in scientific research.
Известны способы определения координат движущихся источников излучения, основанные на приеме, выделении и обработке прямого излучения, например корреляционно-базовые. Недостатком таких способов является их сложность. /Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана. Войска ПВО страны, 1968 г., стр. 394-399/.Known methods for determining the coordinates of moving radiation sources, based on the reception, extraction and processing of direct radiation, for example, correlation-basic. The disadvantage of such methods is their complexity. / Theoretical foundations of radar. Ed. J.D. Shirman. Air Defense Forces of the country, 1968, pp. 394-399 /.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является выбранный в качестве прототипа триангуляционный способ определения координат, основанный на приеме, выделении и обработке прямого излучения двумя и более приемными устройствами, расположенными в различных географических пунктах, разнесенных друг от друга на расстояние, называемое базой, нахождении угловых направлений на источник излучения в каждом пункте приема и расчете координат источника излучения по намеренным углам и известной базе разноса пунктов приема прямого излучения. /Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана. Войска ПВО страны, 1968 г., стр. 391-392/. Этими координатами являются координаты точек пересечения пеленгов, взятых во всех пунктах приема. Триангуляционному способу присущи два основных недостатка: это обязательное наличие высококачественных каналов связи между приемными пунктами и вычислителем и, главное, наличие так называемых ложных точек пересечения пеленгов при числе источников излучения более одного. Отсеивание ложных точек пересечения - чрезвычайно трудная задача, особенно при большом количестве источников излучения.The closest in technical essence to the proposed method is the triangulation method for determining coordinates, selected as a prototype, based on the reception, isolation and processing of direct radiation by two or more receiving devices located at different geographical locations spaced apart from each other by a distance, called the base, location angular directions to the radiation source at each receiving point and calculating the coordinates of the radiation source at the intended angles and the known separation base of the receiving points but direct radiation. / Theoretical foundations of radar. Ed. J.D. Shirman. Air Defense Forces of the country, 1968, pp. 391-392 /. These coordinates are the coordinates of the points of intersection of bearings taken at all points of reception. The triangulation method has two main drawbacks: it is the obligatory availability of high-quality communication channels between receiving points and the computer, and, most importantly, the presence of so-called false bearing intersection points with more than one radiation source. Sifting out false intersection points is an extremely difficult task, especially with a large number of radiation sources.
Известны также устройства, применяемые для решения задач триангуляции, работающие по прямому /излученному/ сигналу. /Справочник по радиоэлектронным системам. Под ред. В.Х.Кривицкого. М.: Энергия, 1979 г., стр. 165-168/. Известен также так называемый радиопеленгатор, выбранный в качестве прототипа, принимающий прямой сигнал, определяющий азимут на источник излучения, содержащий последовательно соединенные антенну и приемное устройство, а также блок управления антенной. /Справочник по радиоэлектронным системам, под ред. Б.Х.Кривицкого. М.: Энергия, 1979 г., стр. 169-170/. Этот пеленгатор в момент минимума сигнала на выходе приемного устройства по угловому положению антенны определяет азимут источника излучения. Недостатком такого устройства является то, что, работая по прямому сигналу, оно в принципе может определять только одну координату - азимут, что вынуждает для определения дальности применять комплекс разнесенных на местности радиопеленгаторов.Also known devices used to solve triangulation problems, working on a direct / radiated / signal. / Handbook of electronic systems. Ed. V.Kh. Krivitsky. M .: Energy, 1979, pp. 165-168 /. Also known is the so-called direction finder, selected as a prototype, receiving a direct signal that determines the azimuth to the radiation source, containing a series-connected antenna and a receiving device, as well as an antenna control unit. / Handbook of electronic systems, ed. B.Kh. Krivitsky. M .: Energy, 1979, pp. 169-170 /. This direction finder at the time of minimum signal at the output of the receiving device from the angular position of the antenna determines the azimuth of the radiation source. The disadvantage of this device is that, working on a direct signal, it can, in principle, determine only one coordinate - azimuth, which forces us to use a range of direction finding radios on the ground to determine the range.
Задачей изобретения является разработка способа определения координат подвижного источника радиоизлучения с неизвестными параметрами, не требующего разнесенных на местности радиопеленгаторов, избегающего тем самым решения задачи отсеивания ложных точек пеpeсения пеленгов, и обязательного применения высококачественных каналов связи между пеленгаторами и вычислителем, а также устройства для осуществления этого способа.The objective of the invention is to develop a method for determining the coordinates of a moving radio emission source with unknown parameters, which does not require direction finders spaced on the ground, thereby avoiding the solution of the problem of sifting false crossover points of bearings, and the mandatory use of high-quality communication channels between direction finders and a calculator, as well as a device for implementing this method .
Техническим результатом решения задачи изобретения является способ и устройство определения координат движущегося источника излучения, позволяющие определить кроме азимута еще и дальность до движущегося источника излучения с неизвестными параметрами по результатам измерений параметров принимаемого сигнала только в одном географическом пункте приема.The technical result of solving the problem of the invention is a method and device for determining the coordinates of a moving radiation source, which, in addition to azimuth, can also determine the distance to a moving radiation source with unknown parameters from the results of measurements of the parameters of the received signal in only one geographical point of reception.
Технический результат достигается тем, что в способе определения координат источника излучения, основанном на приеме, выделении и обработке прямого излучения двумя и более приемными устройствами /приемниками/, разнесенными на местности на расстояние, называемое базой, измерении угловых направлений на источник излучения в каждом географическом пункте приема прямого излучения и расчете координат источника излучения по найденным углам и известной базе разноса радиопеленгаторов, вместо определения углового направления на источник излучения во втором и остальных пунктах приема прямого излучения, только в одном географическом пункте приема производят последовательное измерение углового направления на источник излучения, а также производят последовательное намерение частоты принимаемого сигнала, выделенного приемным устройством основного пеленгационного канала, и приемным устройством дополнительного канала, при этом каждый приемник соединен со своей антенной, которые перемещаются относительно источника излучения с заданными, но различными радиальными скоростями, находят разность частот сигнала пеленгационного и дополнительного каналов, по найденной разности частот, измеренным значениям частот сигнала пеленгационного и дополнительного каналов, известным радиальным скоростям перемещения антенн, производят вычисление радиальной скорости источника излучения по одной из формулThe technical result is achieved by the fact that in a method for determining the coordinates of a radiation source, based on the reception, extraction and processing of direct radiation by two or more receiving devices / receivers /, spaced on the ground at a distance called the base, measuring angular directions to the radiation source in each geographical location receiving direct radiation and calculating the coordinates of the radiation source for the angles found and the known separation range of direction finders, instead of determining the angular direction to the radiation source In the second and other points of direct radiation reception, in only one geographical point of reception, the angular direction is measured sequentially to the radiation source, and the frequency of the received signal allocated by the receiver of the main direction-finding channel and the receiver of the additional channel are sequentially determined, each the receiver is connected to its antenna, which move relative to the radiation source with predetermined but different radial velocities find the frequency difference of the direction finding and additional channel signal, from the found frequency difference, the measured values of the direction finding and additional channel signal frequencies, known radial antenna velocities, calculate the radial velocity of the radiation source using one of the formulas
ЛибоOr
из соотношенийfrom the relations
рассчитывают угловое направление вектора линейной скорости /курсовой угол/ источника излучения в момент первого измерения азимута и частоты β к и γ к - угол поворота вектора линейной скорости из-за криволинейности траектории движения источника радиоизлучения за интервал времени между первым и вторым измерениями, по измеренным значениям азимута и рассчитанным значениям радиальной скорости источника излучения, курсового угла и угла поворота вектора линейной скорости перемещения источника излучения либо по формулеcalculate the angular direction of the linear velocity vector / course angle / radiation source at the time of the first measurement of the azimuth and frequency β k and γ k - the angle of rotation of the linear velocity vector due to the curvature of the path of the radiation source for the time interval between the first and second measurements, from the measured values azimuth and calculated values of the radial velocity of the radiation source, course angle and angle of rotation of the vector of linear velocity of the radiation source or by the formula
либо по формулеeither by the formula
производят вычисление дальности до источника излучения в каждый момент измерения азимута и частоты, за исключением первого и второго моментов.calculate the distance to the radiation source at each moment of measuring the azimuth and frequency, with the exception of the first and second moments.
В этих формулахIn these formulas
Vr - радиальная скорость источника;V r is the radial velocity of the source;
f1 - частота сигнала в основном пеленгационном канале;f 1 - signal frequency in the main direction-finding channel;
Vra1 - радиальная скорость антенны пеленгационного канала;V ra1 is the radial speed of the direction finding antenna;
Vra2 - радиальная скорость антенны дополнительного канала;V ra2 is the radial speed of the antenna of the additional channel;
f2 - частота сигнала в дополнительном канале;f 2 - signal frequency in the additional channel;
c - скорость света;c is the speed of light;
i - 3, 4, 5... - порядковый номер измерения,i - 3, 4, 5 ... - serial number of the measurement,
α i - азимут источника в i-й момент измерения;α i - azimuth of the source at the i-th moment of measurement;
β к - угловое направление вектора линейной скорости движения источника излучения в начале к-го участка траектории,β to - the angular direction of the linear velocity vector of the radiation source at the beginning of the k-th section of the trajectory,
к - 1, 2, 3... - порядковый номер участка траектории источника излучения, дальность до которого определяется в i-й момент,k - 1, 2, 3 ... - the serial number of the section of the trajectory of the radiation source, the distance to which is determined at the i-th moment,
γ к - угол поворота вектора линейной скорости из-за криволинейности траектории за время между первым и вторым измерениями азимута и частоты на к-том участке траектории;γ to - the angle of rotation of the linear velocity vector due to the curvature of the trajectory during the time between the first and second measurements of azimuth and frequency on the k-th section of the trajectory;
ri - дальность до источника в i-й момент измерения азимута и частоты;r i is the distance to the source at the i-th moment of measuring the azimuth and frequency;
ti - время i-го измерения азимута и частоты.t i is the time of the i-th azimuth and frequency measurement.
Для реализации предлагаемого способа в радиопеленгатор, содержащий приемник, вход которого соединен с выходом антенны, антенну и блок управления антенной, составляющие пеленгационный канал, введен дополнительный канал, включающий в себя приемник, подвижную антенну, выход которой соединен со входом приемника дополнительного канала, перемещающуюся относительно источника излучения со скоростью Vra, блок управления антенной, перемещающий подвижную антенну по заданному закону, двухканальный измеритель частоты, первый вход которого соединен с выходом приемника пеленгационного канала, второй вход измерителя частоты соединен с выходом приемника дополнительного канала, вычислитель, информационные входы которого соединены с cooтветствующими выходами измерителя частоты и блоков управления антеннами, синхронизатор, управляющие выходы которого соединены с соответствующими входами блока управления антеннами, измерителя частоты и вычислителя.To implement the proposed method, a direction finder containing a receiver, the input of which is connected to the output of the antenna, the antenna and the antenna control unit constituting the direction-finding channel, has an additional channel that includes a receiver, a movable antenna, the output of which is connected to the input of the receiver of the additional channel, moving relative to source of radiation at a speed V ra, antenna control unit that moves a movable antenna by a given law, dual frequency meter, a first input of which Cpd is connected to the output of the direction finding channel receiver, the second input of the frequency meter is connected to the output of the additional channel receiver, a computer whose information inputs are connected to the corresponding outputs of the frequency meter and antenna control units, a synchronizer, the control outputs of which are connected to the corresponding inputs of the antenna control unit, frequency meter and calculator.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения координат, и условно показан подвижный источник излучения. На фиг.2 показана произвольная криволинейная траектория и ее аппроксимация отрезками окружностей различных радиусов. На фиг.3 показана геометрическая схема, объясняющая вывод формулы дальности до источника излучения при криволинейной траектории движения источника. На фиг.4 показана геометрическая схема, поясняющая вывод формулы дальности до источника излучения на прямолинейных участках траектории движения источника.Figure 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method for determining the coordinates, and conventionally shows a movable radiation source. Figure 2 shows an arbitrary curved path and its approximation by segments of circles of different radii. Figure 3 shows a geometric diagram explaining the derivation of the formula for the distance to the radiation source with a curved path of movement of the source. Figure 4 shows a geometric diagram explaining the derivation of the formula for the distance to the radiation source in the straight sections of the path of the source.
Устройство для определения координат движущегося источника излучения с неизвестными параметрами /фиг.1/ содержит антенну 1, приемник 2, блок управления антенной 3, образующие пеленгационный канал 4, подвижную антенну 5, управляемую блоком управления 6, приемник 7, образующие дополнительный канал 8, двухканальный измеритель частоты 9, вычислитель 10 и синхронизатор 11.A device for determining the coordinates of a moving radiation source with unknown parameters (Fig. 1) contains an
Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем.The principle of operation of the proposed device is as follows.
Нa вход антенны пеленгационного канала 4 поступают от источника, движущегося с радиальной скоростью V2, колебания частоты f. Одновременно эти же колебания поступают на вход антенны 5 дополнительного канала 8. Блок управления антенной 3 управляет движением /вращающимся или качающимся/ антенны 1 с целью определения азимута источника излучения, а блок управления антенной 6 управляет движением антенны 5 относительно источника излучения с радиальной скоростью Vra. С блока управления 3 информация об азимуте источника α , а с блока управления 6 информация о радиальной скорости антенны 5 Vra в цифровой форме поступает на соответствующие входы вычислителя 10.At the input of the antenna of the direction finding channel 4, the oscillations of frequency f come from a source moving with a radial speed V 2 . At the same time, the same vibrations arrive at the input of the antenna 5 of the additional channel 8. The antenna control unit 3 controls the movement / rotating or swaying / of the
С выхода антенны 1 на вход приемника пеленгационного канала поступает колебание частоты f=f1 / частота пеленгационного канала/. После выделения и усиления приемником 2 это колебание частоты f1 поступает на первый вход измерителя частоты 9 для определения значения частоты f1. С первого выхода измерителя частоты информация о значении частоты f1 в цифровой форме поступает на вычислитель 10. На вход антенны 5 поступает колебание той же частоты f, но с выхода антенны 5 на вход приемника 7 поступает колебание частоты f2=(f+Δ F)≠ f1, т.к. в значении частоты f2 есть составляющая доплеровского сдвига за счет радиальной скорости Vra антенны 5. После выделения и усиления приемником 7 колебания частоты f2 поступают на вход второго канала измерителя частоты. Информация о значении частоты f2 в цифровой форме с выхода второго канала измерителя частоты поступает на вычислитель 10. За счет дискретного съема информации на вычислитель в моменты времени t1 поступает от соответствующих блоков информация об азимуте источника излучения α (ti) частоте сигнала в пеленгационном канале f1(ti), частоте сигнала в дополнительном канале f2(ti) и информация о радиальной скорости дополнительной антенны Vra(ti). Вычислитель по этим данным сначала рассчитывает значение радиальной скорости перемещения источника излучения Vr(ti) ли6о по формулеFrom the output of the
либо по формулеeither by the formula
где i - 1, 2, 3... - порядковый номер измерения азимута и частоты;where i - 1, 2, 3 ... is the serial number of the azimuth and frequency measurement;
ti - время i-го измерения;t i is the time of the i-th measurement;
Vr(ti) - радиальная скорость источники излучения в i-й момент,V r (t i ) is the radial velocity of the radiation sources at the i-th moment,
f1,2(ti) - измеренная частота сигнала в пеленгационном /дополнительном/ канале в i-й момент времени,f 1,2 (t i ) is the measured frequency of the signal in the direction finding / auxiliary / channel at the i-th point in time,
c - скорость света;c is the speed of light;
Vra(ti) - радиальная скорость дополнительной антенны в i-й момент.V ra (t i ) is the radial speed of the additional antenna at the i-th moment.
При этом, если вектор направлен в сторону источника излучения, то Vra больше нуля, а если направлен от источника, то Vra меньше нуля. Затем вычислитель из соотношенийMoreover, if the vector directed towards the radiation source, then V ra is greater than zero, and if directed from the source, then V ra is less than zero. Then the calculator from the relations
иand
рассчитывает угловое направление вектора линейной скорости / курсовой угол/ в момент времени ti-2 β к и γ к - угол поворота вектора линейной скорости из-за криволинейности траектории движения источника радиоизлучения за интервал времени ti-1-ti-2. После этого вычислитель по вышеуказанным формулам для ri рассчитывает дальность до источника излучения в любой момент измерения, за исключением первого и второго измерения. Начиная с третьего измерения, т.е. с третьего съема информации с вычислителя будет поступать информация не только об азимуте, но и о дальности до источника излучения. Синхронизация всех процессов по вычислению и съему информации осуществляется управляющими импульсами синхронизатора 11.calculates the angular direction of the linear velocity vector / heading angle / at time t i-2 β к and γ к - the angle of rotation of the linear velocity vector due to the curvature of the path of the radiation source over the time interval t i-1 -t i-2 . After that, the calculator according to the above formulas for r i calculates the distance to the radiation source at any time of measurement, with the exception of the first and second measurements. Starting from the third dimension, i.e. From the third information retrieval, information from the calculator will receive information not only about the azimuth, but also about the distance to the radiation source. Synchronization of all processes for the calculation and removal of information is carried out by the control pulses of the synchronizer 11.
Справедливость формул расчета Vr(ti) защищена авторским свидетельством СССР на изобретение №776265, МКл G 01 S 11/00. Справедливость формул расчета ri доказывается следующим образом. Пусть в плоскости ХОУ, с началом координат в точке наблюдения движется точечное тело М с некоторой линейной скоростью V. Траектория этого движения описывается неизвестной функцией y=f(x). На практике интересен случай, когда точечное тело имитирует движение созданного человеком летательного аппарата. В этом случае можно утверждать, что вектор линейной скорости ни по модулю, ни по направлению мгновенно измениться не может. Это означает, что функция y=f(x), описывающая траекторию, - гладкая и непрерывная, а линейная скорость лежит в пределах от Vmin до Vmax. При этих условиях можно найти интервал времени Δ t, в течение которого можно считать а изменение направления - плавное. На фиг.2 показана произвольная криволинейная траектория точечного тела М. Как известно, любую гладкую, непрерывную кривую можно аппроксимировать набором отрезков окружностей различных радиусов. На фиг.2 показана аппроксимация кривой М0М дугами М0М1 радиуса R1, М1М2 радиуса R2, m2m3 радиуса R3=∞ , М3М4 радиуса R4, М4М5 - радиуса R5 и M5M радиуса R6. Поэтому задача определения дальности от точки наблюдения до точки, лежащей на кривой ММ, по сути дела сводится к задаче определения дальности до точки, движущейся по окружности. Для этого необходимо всю кривую M0М разбить на n участков и решать задачу нахождения дальности для каждого участка, считая, что на каждом к-том участке точка М движется по окружности радиуса Rк с постоянной линейной скоростью Vк.The validity of the calculation formulas V r (t i ) is protected by the USSR copyright certificate for the invention No. 776265, MKL G 01 S 11/00. The validity of the calculation formulas r i is proved as follows. Let a point body M with a certain linear velocity V move in the HOA plane, with the origin at the point of observation, V. The trajectory of this movement is described by an unknown function y = f (x). In practice, an interesting case is when a point body imitates the movement of a man-made aircraft. In this case, it can be argued that the linear velocity vector neither modulo nor direction can instantly change. This means that the function y = f (x) describing the trajectory is smooth and continuous, and the linear velocity lies in the range from V min to V max . Under these conditions, we can find the time interval Δ t, during which we can take and the change in direction is smooth. Figure 2 shows an arbitrary curved trajectory of a point body M. As is known, any smooth, continuous curve can be approximated by a set of segments of circles of different radii. Figure 2 shows the approximation of the curve M 0 M by arcs M 0 M 1 of radius R 1 , M 1 M 2 of radius R 2 , m 2 m 3 of radius R 3 = ∞, M 3 M 4 of radius R 4 , M 4 M 5 - radius R 5 and M 5 M radius R 6 . Therefore, the task of determining the distance from the observation point to the point lying on the MM curve essentially reduces to the task of determining the distance to a point moving in a circle. For this, it is necessary to divide the entire curve M 0 M into n sections and solve the problem of finding the range for each section, assuming that on each section the point M moves along a circle of radius R k with a constant linear speed V k .
Допустим, что в любой момент времени мы можем измерить радиальную составляющую линейной скорости Vr и азимут α на точку М. На фиг.3 показано движение точки М на к-ом участке траектории. Точка Мi-2 - начало к-го участка, точка Мi - конец этого участка.Suppose that at any moment of time we can measure the radial component of the linear velocity V r and the azimuth α to point M. Figure 3 shows the motion of point M on the k-th section of the trajectory. Point M i-2 - the beginning of the k-th section, point M i - the end of this section.
Пусть в момент времени ti-2 зафиксировали радиальную скорость Vri-2 и азимут α i-2. По одному измерению восстановить траекторию, т.е. найти дальность ri-2 не возможно, т.к. точка М может находиться в любом месте на азимутальной линии α i-2 и при этом зафиксируется пара Vri-2, α i-2. Пусть в момент времени ti-1 зафиксировали радиальную скорость Vri-1 и азимут α i-1. По двум измерениям можно восстановить траекторию, т.е. определить дальность ri-1, только в том случае, если траектория - прямая линия. Т.к. не известно, какая на самом деле траектория - прямолинейная или криволинейная, то необходимо третье измерение радиальной скорости и азимута в момент времени ti. Тогда по набору Vri-2, α i-2, Vri-1, α i-1, Vriα i можно восстановить траекторию вида окружности радиуса Rk с центром в точке Ok, при движении по которой со скоростью Vk может образоваться вышеуказанной набор радиальных скоростей и азимутов. Любая другая окружность даст другой набор, что так же показано на фиг.3.Suppose that at time t i-2 , the radial velocity V ri-2 and the azimuth α i-2 are recorded. Restore the trajectory in one dimension, i.e. to find the range r i-2 is not possible, because point M can be located anywhere on the azimuthal line α i-2 and the pair V ri-2 , α i-2 will be fixed. Suppose that at time t i-1 , the radial velocity V ri-1 and the azimuth α i-1 are recorded. From two dimensions, you can restore the trajectory, i.e. determine the range r i-1 , only if the path is a straight line. Because if the trajectory is actually straight or curved, then a third measurement of the radial velocity and azimuth at time t i is necessary. Then, using the set Vr i-2 , α i-2 , V ri-1 , α i-1 , V ri α i, you can restore the trajectory of the form of a circle of radius R k centered at the point O k , when moving along it with a speed V k the above set of radial velocities and azimuths may form. Any other circle will give a different set, which is also shown in Fig.3.
Для решения задачи определения расстояния от точки наблюдения до точки М введем понятие курсового угла β k в первый момент измерения радиальной скорости и азимута на к-том участке траектории. Курсовой угол - это угол между осью ОУ и вектором линейной скорости Угол β k отсчитывается от оси ОУ и положительный при отсчете против часовой стрелки. Обозначим через γ k угол поворота радиуса Rk за время между первым и вторым измерениями. Угол γ k - это по сути дела угол поворота вектора линейной скорости за счет движения по кривой. При прямолинейном движении γ k равен нулю.To solve the problem of determining the distance from the observation point to point M, we introduce the concept of the heading angle β k at the first moment of measuring the radial velocity and azimuth on the k-th section of the trajectory. Heading angle is the angle between the axis of the op-amp and the linear velocity vector The angle β k is measured from the axis of the op-amp and is positive when counted counterclockwise. Denote by γ k the angle of rotation of the radius R k for the time between the first and second measurements. The angle γ k is essentially the angle of rotation of the linear velocity vector due to movement along a curve. In a rectilinear motion, γ k is equal to zero.
При первом измерении мы не знаем значения линейной скорости, но можем утверждать, что оно лежит в интервале от Vmin=Vr1 до некоторой Vmax· Vmin=Vr1 будет в том случае, когда α 1+β k=0.In the first measurement, we do not know the linear velocity, but we can say that it lies in the range from V min = V r1 to some V max · V min = V r1 will be in the case when α 1 + β k = 0.
ТогдаThen
Эта значит, что минимальное значение β k равно - α 1. Максимальное значение угла β k может быть найдено из условия:This means that the minimum value of β k is equal to - α 1 . The maximum value of the angle β k can be found from the condition:
т.е. those.
следовательно,Consequently,
таким образом, thus,
По определению /см. фиг.3/:By definition / cm. figure 3 /:
В этих формулах и далее для упрощения написания принято i=3, k=1. Возьмем отношение радиальных скоростей Vr2 и Vr1 и, учитывая, что на к-том участке скорость Vk=const, уравнение радиальной скорости Vr3 In these formulas and below, for ease of writing, i = 3, k = 1. We take the ratio of the radial velocities V r2 and V r1 and, given that on the k-th section, the velocity V k = const, the equation of the radial velocity V r3
Из соотношений /1/ и /2/ находим значениям β 1 и γ 1, удовлетворяющие измеренным значениям Vr1, α 1, Vr2, α 2, Vr3, α 3.From the relations / 1 / and / 2 / we find the values β 1 and γ 1 satisfying the measured values of V r1 , α 1 , V r2 , α 2 , V r3 , α 3 .
Примечание. Автор сознательно не приводит методику нахождения β 1 и γ 1, т.к. не являясь специалистом в области программирования, не уверен, что проще то ли запрограммировать решение системы тригонометрических уравнений, то ли вычисление значений β 1 и γ 1 по формулам, полученным в результате классического решения системы тригонометрических уравнений /1/ и /2/. Эти формулы очень громоздки. Автор склонен к методу последовательного приближения.Note. The author deliberately does not give a methodology for finding β 1 and γ 1 , because not being a specialist in programming, I’m not sure whether it is easier to program a solution to the system of trigonometric equations, or to calculate the values of β 1 and γ 1 according to the formulas obtained as a result of the classical solution of the system of trigonometric equations / 1 / and / 2 /. These formulas are very cumbersome. The author is inclined to the method of successive approximation.
После определения курсового угла β 1 и угла поворота вектора линейной скорости γ 1 можно вычислить значение дальности r3. Действительно, линейная скоростьAfter determining the course angle β 1 and the angle of rotation of the linear velocity vector γ 1, we can calculate the range value r 3 . Indeed linear speed
ДугаArc
Но дугаBut the arc
поэтомуso
ХордаChord
УголAngle
НоBut
тогдаthen
Из треугольника ОM2М3 имеемFrom the triangle OM 2 M 3 we have
откудаwhere from
После измерения в момент времени ti+1=t4 азимута α 4 и радиальной скорости Vr4 по этому же алгоритму производим расчет для участка к+1, используя набор Vr2α 2; Vr3α 3; Vr4α 4. При этом оказывается, что участок к+1 сдвинут относительно участка номер к на угол γ k, поэтому подбор β k+1 и γ k+1 можно начинать с β k+1=β k+γ k. Если при этом окажется, что Vr4расч больше Vr4изм, то необходимо β k+1 увеличивать до тех пор, пока Vr4расч не станет равной Vr4изм.After measuring at the time t i + 1 = t 4 the azimuth α 4 and the radial velocity V r4 according to the same algorithm, we calculate for the segment k + 1 using the set V r2 α 2 ; V r3 α 3 ; V r4 α 4 . It turns out that the plot k + 1 is shifted relative to the plot number k by an angle γ k , therefore, the selection of β k + 1 and γ k + 1 can begin with β k + 1 = β k + γ k . If it turns out that V r4 calculation is greater than V r4ism , then it is necessary to increase β k + 1 until V r4 calculation becomes equal to V r4ism .
Если при нахождении β k и γ k окажется, γ k=0, это значит, что на этом участке траектория оказалась прямолинейной /изменения вектора линейной скорости по направлению нет/ и расчет соответствующей дальности необходимо проводить по методике для прямолинейной траектории. В этом случае /см. фиг.4/:If, when β k and γ k are found, γ k = 0, this means that the trajectory turned out to be rectilinear in this section / there is no change in the linear velocity vector in the direction / and the calculation of the corresponding range must be carried out by the method for a rectilinear trajectory. In this case / cm. figure 4 /:
где q - угол между линией азимута и вектором линейной скорости,where q is the angle between the azimuth line and the linear velocity vector,
Δ α - изменение азимута на время между двумя соседними измерениями радиальной скорости и азимута.Δ α is the change in azimuth by time between two adjacent measurements of radial velocity and azimuth.
Для упрощения примем i=2. Так как V=const, тоTo simplify, we take i = 2. Since V = const, then
Решая равенство /1/ относительно угла q1, а равенство /2/ относительно угла q2, находимSolving the equality / 1 / relative to the angle q 1 , and the equality / 2 / relative to the angle q 2 , we find
В формулах 3 и 4 qi - это курсовые углы источника излучения в моменты измерения азимута и радиальной скорости, отсчитываемые от направления пеленгации по часовой стрелке, Δ α - разность азимутов за время между двумя измерениями, причем Δ α >0 при изменении азимута по часовой стрелке и Δ α <0 при изменении пеленга против часовой стрелки.In formulas 3 and 4, q i are the exchange rate angles of the radiation source at the moments of azimuth and radial velocity measurements, counted from the direction of direction finding clockwise, Δ α is the difference in azimuths during the time between two measurements, and Δ α> 0 when the azimuth changes clockwise arrow and Δ α <0 when changing the bearing counterclockwise.
С учетам определяющих формул для радиальной скорости и курсовых углов линейная скорость на прямолинейном участке траектории может быть найдена по формулам:With allowance for the defining formulas for the radial velocity and heading angles, the linear velocity in a straight section of the trajectory can be found by the formulas
Рассмотрим изображенные на фиг.4 треугольники ОДВ и АДВ. Оба треугольника прямоугольные, поэтому из треугольника АДВ имеемConsider the triangles EFA and ADV shown in Fig. 4. Both triangles are right-angled; therefore, from the ADV triangle, we have
Но АВ - это путь, пройденный источником излучения за время Δ t, т.е.But AB is the path traveled by the radiation source in the time Δ t, i.e.
ТогдаThen
учитывая /3/considering / 3 /
В то же время из прямоугольнике ОДВ имеемAt the same time, from the EFA rectangle we have
Не ОВ - это дальность от точки наблюдения до движущегося источника радиоизлучения в момент второго измерения азимута и радиальной скорости. ПоэтомуNot OB - this is the distance from the observation point to a moving source of radio emission at the time of the second measurement of azimuth and radial velocity. therefore
откудаwhere from
В самом общем случаеIn the most general case
Из всего сказанного становится ясно, что делая последовательные измерения радиальной скорости и азимута, можно, начиная с третьего измерения, определить дальность до движущегося источника радиоизлучения практически в реальном режиме времени с запаздыванием, равном машинному времени решения задачи, с помощью ЭВМ. Алгоритм при этом следующий. Берется текущий набор измерений радиальной скорости и азимута Vri и α i два набора предыдущих /Vri-1, α i-1, Vri-2, α i-2/. По этим данным из соотношений:From all that has been said, it becomes clear that by making sequential measurements of the radial velocity and azimuth, it is possible, starting with the third measurement, to determine the distance to a moving source of radio emission in almost real time with a delay equal to the machine time for solving the problem using a computer. The algorithm is as follows. The current set of measurements of the radial velocity and azimuth of V ri and α i is taken, two sets of the previous ones / V ri-1 , α i-1 , V ri-2 , α i-2 /. According to these data from the ratios:
определяются угловое направление вектора линейкой скорости /курсовой угол/ в момент времени ti-2, β k и γ k - угол поворота вектора линейной скорости из-за криволинейности траектории за интервал времени ti-1-ti-2. Если γ k окажется равным нулю, то по формуле:the angular direction of the vector is determined by the speed ruler / heading angle / at time t i-2 , β k and γ k are the angle of rotation of the linear velocity vector due to the curvature of the trajectory over the time interval t i-1 -t i-2 . If γ k turns out to be zero, then by the formula:
а при γ k≠ 0, то по формулеand for γ k ≠ 0, then by the formula
определяется дальность до движущегося источника излучения в текущий момент времени.the range to the moving radiation source at the current time is determined.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001125859/09A RU2234712C2 (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Method for determining coordinates of moving radio irradiation source with unknown parameters and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001125859/09A RU2234712C2 (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Method for determining coordinates of moving radio irradiation source with unknown parameters and apparatus for performing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001125859A RU2001125859A (en) | 2003-08-10 |
RU2234712C2 true RU2234712C2 (en) | 2004-08-20 |
Family
ID=33412122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001125859/09A RU2234712C2 (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Method for determining coordinates of moving radio irradiation source with unknown parameters and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234712C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507531C1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method for passive determination of coordinates of radiation sources |
-
2001
- 2001-09-20 RU RU2001125859/09A patent/RU2234712C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник по радиоэлектронным системам./Под ред. Б.Х. КРИВИЦКОГО. - М.: Энергия, 1979, с.169 и 170. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507531C1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method for passive determination of coordinates of radiation sources |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4384293A (en) | Apparatus and method for providing pointing information | |
RU2682661C1 (en) | Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture | |
RU2363010C2 (en) | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source and device to this end | |
RU2649411C1 (en) | Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method | |
CN102004244A (en) | Doppler direct distance measurement method | |
RU2735744C1 (en) | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets | |
RU2623452C1 (en) | Method of navigation of moving objects | |
CN110763238A (en) | High-precision indoor three-dimensional positioning method based on UWB (ultra wide band), optical flow and inertial navigation | |
RU2713498C1 (en) | Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects | |
RU2515469C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
RU2275649C2 (en) | Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources | |
RU2559820C1 (en) | Method for navigation of moving objects | |
RU2234712C2 (en) | Method for determining coordinates of moving radio irradiation source with unknown parameters and apparatus for performing the same | |
RU2680969C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
JP2002267745A (en) | Method and device for synchroninized type tracking by sensor control | |
RU2308735C1 (en) | Method for determining position of radio radiation sources in short-distance zone | |
RU2196341C1 (en) | Method determining parameters of movement of maneuvering object | |
RU2406071C1 (en) | Method of mobile object navigation | |
RU2572809C1 (en) | Method for single-position radar location of mobile radio signal sources on road network | |
RU2325666C2 (en) | Differential-range technique of locating radio-frequency radiation source | |
JP2008304329A (en) | Measuring device | |
RU2290681C1 (en) | Complex of onboard equipment of systems for controlling unmanned aircraft | |
KR100719901B1 (en) | Localization method using moving object | |
JP2616318B2 (en) | Radar signal processing equipment | |
CN112346003A (en) | Equipotential optimization-based single-beam direction finding system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040921 |