RU2282881C1 - Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation - Google Patents

Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation Download PDF

Info

Publication number
RU2282881C1
RU2282881C1 RU2005114631/09A RU2005114631A RU2282881C1 RU 2282881 C1 RU2282881 C1 RU 2282881C1 RU 2005114631/09 A RU2005114631/09 A RU 2005114631/09A RU 2005114631 A RU2005114631 A RU 2005114631A RU 2282881 C1 RU2282881 C1 RU 2282881C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time
frequency
radio
receiver
ionosphere
Prior art date
Application number
RU2005114631/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
бов Игорь Владимирович Р (RU)
Игорь Владимирович Рябов
дов Валерий Павлович Ур (RU)
Валерий Павлович Урядов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет
Priority to RU2005114631/09A priority Critical patent/RU2282881C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2282881C1 publication Critical patent/RU2282881C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, possible use in radio location and navigation systems.
SUBSTANCE: in the method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation, mode structure of ionosphere short-wave channel is determined and alignment of time scales of distributed stations is performed by signals of precise time with precision up to several milliseconds, probing of ionosphere is performed in whole linear-frequency modulation range of radio complex (3-30 MHz). In accordance to synchronized program, transfer to emission/receipt mode is performed at sliding frequency with speed 100 kHz/s in more narrow range of frequencies from fn to fk=fn+100KHz, i.e., "saw" mode is realized with repetition period ΔT=1s. It can be called a synchronization mode. Frequency fn lies within range of passage frequencies and may be changes in accordance to synchronized program in process of measurements. In time moment t0 transmitter starts, receiver at other end of radio lines starts in time moment t0+Δtdis, where Δtdis - time of discrepancy of time scales of aforementioned transmitter and receiver. Differential frequency for receiver will be proportional: F2=(df/dt)Δtmeas, where Δtmeas=tgr-Δtdis, where tgr - time of group transmission from transmitter to receiver; Δtmeas=tgr-Δts=0 and tgr= Δts. Correction is performed during several emission cycles, during which measuring of differential frequency is performed and correction of Δtdis is performed to provide F2=0. At next stage in time moment t0+Δts=t0+tgr transmitter launches. Supposing routes to be reversible, in time tgr radio signal is received by receiver. Its differential frequency F1 equals F1=2tgr(df/dt), and time of group transmission is determined as tgr+F1/2(df/dt).
EFFECT: possible measurement of absolute transmission time of short-wave radio signals.
2 cl

Description

Изобретение относится к радиотехнике, предназначено для измерения абсолютного времени распространения KB радиосигналов и может использоваться в радиолокации и в системах навигации.The invention relates to radio engineering, is intended to measure the absolute propagation time of KB radio signals and can be used in radar and navigation systems.

Известен способ измерения времени распространения KB сигналов с синхронизацией по GPS [1].A known method of measuring the propagation time of KB signals with synchronization by GPS [1].

Однако в известных способах измерения нет возможности проводить измерения абсолютного времени распространения в ионосферных каналах связи в KB диапазоне и требуются специальные радиоприемники GPS.However, in the known measurement methods, it is not possible to measure the absolute propagation time in ionospheric communication channels in the KB band, and special GPS radios are required.

Предлагаемый способ позволяет проводить измерения абсолютного времени распространения KB радиосигналов при помощи радиокомплекса с линейно-частотно-модулированным сигналом.The proposed method allows measurements of the absolute propagation time of KB radio signals using a radio complex with a linearly-frequency-modulated signal.

Технический результат - обеспечение возможности измерения абсолютного времени распространения KB радиосигналов - достигается тем, что предложен новый способ измерения, состоящий из трех этапов, заключающихся в том, что на первом этапе - зондировании ионосферы непрерывным ЛЧМ сигналом - предварительно определяют модовую структуру ионосферного KB канала, проводят привязку шкал времени разнесенных пунктов по сигналам точного времени с точностью до нескольких миллисекунд и осуществляют зондирование ионосферы во всем диапазоне ЛЧМ радиокомплекса от 3 до 30 МГц; на втором этапе - синхронизации - переходят в режим излучения/приема на скользящей частоте со скоростью df/dt=100

Figure 00000002
кГц/с в интервале частот от fн до fк=fн+100 кГц с периодом повторения ΔТ=1 с; затем в ЛЧМ приемнике на другом конце радиолинии путем регулировки момента запуска гетеродина ЛЧМ приемника устанавливают разностную частоту на выходе ЛЧМ приемника F2=0; на третьем этапе - режиме измерения - включают ЛЧМ передатчик на противоположном конце линии и, полагая трассы обратимыми, через время tгр принимают радиосигнал первым ЛЧМ приемником, который будет иметь разностную частоту F1=2tгр(df/dt), а затем определяют время группового распространения:The technical result - providing the ability to measure the absolute propagation time of KB radio signals - is achieved by the fact that a new measurement method is proposed, consisting of three stages, namely, that at the first stage — probing the ionosphere by a continuous chirp signal — the mode structure of the ionospheric KB channel is preliminarily determined, linking time scales of spaced points according to accurate time signals with an accuracy of several milliseconds and carry out sounding of the ionosphere in the entire range of the LFM radio Plexa from 3 to 30 MHz; at the second stage - synchronization - go into the radiation / reception mode at a moving frequency with a speed of df / dt = 100
Figure 00000002
kHz / s in the frequency range from f n to f k = f n +100 kHz with a repetition period ΔT = 1 s; then, in the chirp receiver at the other end of the radio line by adjusting the start time of the local oscillator of the chirp receiver, set the difference frequency at the output of the chirp receiver F 2 = 0; at the third stage - measurement mode - they turn on the LFM transmitter at the opposite end of the line and, assuming the paths are reversible, after t t receive the radio signal with the first LFM receiver, which will have a difference frequency F1 = 2t g (df / dt), and then determine the group time distribution:

tгр=F1/2(df/dt),t gr = F1 / 2 (df / dt),

где tгр - время группового распространения KB радиосигнала;where t gr is the time of group propagation of the KB radio signal;

df/dt - скорость изменения частоты ЛЧМ сигнала.df / dt - rate of change of the frequency of the chirp signal.

На фиг.1 приведена структурная схема радиокомплекса с непрерывным ЛЧМ сигналом, а на фиг.2 - временные диаграммы изменения частоты ЛЧМ передатчиков и ЛЧМ приемников.Figure 1 shows the structural diagram of a radio complex with a continuous LFM signal, and Fig.2 is a timing diagram of the frequency changes of the LFM transmitters and LFM receivers.

Радиокомплекс содержит первый и второй эталонные генераторы, первый и второй ЛЧМ синтезаторы, первое и второй радиопередающие устройства, первое и второе радиоприемные устройства.The radio complex contains the first and second reference generators, the first and second chirp synthesizers, the first and second radio transmitting devices, the first and second radio receiving devices.

Измерения проводятся следующим образом.Measurements are carried out as follows.

Предварительно, чтобы определить модовую структуру ионосферного KB канала и провести привязку шкал времени разнесенных пунктов по сигналам точного времени с точностью несколько миллисекунд, осуществляется зондирование ионосферы во всем диапазоне ЛЧМ радиокомплекса (3-30 МГц).Preliminarily, in order to determine the mode structure of the ionospheric KB channel and to link the time scales of spaced points according to accurate time signals with an accuracy of several milliseconds, the ionosphere is probed in the entire range of the LFM radio complex (3-30 MHz).

Далее по согласованной программе переходят в режим излучения/приема на скользящей частоте со скоростью 100 кГц/с в более узком интервале частот от fн до fк=fн+100 кГц, т.е. осуществляется режим «пилы» с периодом повторения ΔT=1 с. Его можно назвать режимом синхронизации. Частота fн лежит в интервале частот прохождения и может изменяться по согласованной программе в процессе измерений.Then, according to the agreed program, they switch to the radiation / reception mode at a moving frequency with a speed of 100 kHz / s in a narrower frequency range from f n to f k = f n +100 kHz, i.e. the “saw” mode is carried out with a repetition period ΔT = 1 s. It can be called a synchronization mode. The frequency f n lies in the range of transmission frequencies and may vary according to an agreed program during the measurement.

В момент времени t0 в пункте 1 стартует передатчик 1. Приемник 2 на другом конце радиолинии стартует в момент времени t0+Δtpacc, где Δtpacc - время рассогласования шкал времени передатчика 1 и приемника 2.At time t 0 in step 1, transmitter 1 starts. Receiver 2 at the other end of the radio link starts at time t 0 + Δt pacc , where Δt pacc is the time difference between the time scales of transmitter 1 and receiver 2.

Тогда разностная частота для приемника 2 будет пропорциональна:Then the difference frequency for receiver 2 will be proportional to:

F2=(df/dt)Δtизм,F 2 = (df / dt) Δt var

где Δtизм=tгр-Δtpacc,where Δt ism = t gr -Δt pacc ,

tгр - время группового распространения от передатчика 1 до приемника 2. Путем изменения Δtpacc мы должны получить разностную частоту во втором ЛЧМ приемнике F2=0.t gr is the group propagation time from transmitter 1 to receiver 2. By changing Δt pacc we must obtain the difference frequency in the second chirp receiver F2 = 0.

При этом Δtизм=tгр-Δtш=0 и tгр=Δtш (скорректированное).In this case, Δt ism = t gr -Δt w = 0 and t gr = Δt w (adjusted).

В скобках стоит скорректированное время рассогласования Δtш.In parentheses is the adjusted mismatch time Δt w .

Коррекция проводится в течение нескольких циклов излучения (каждый длительностью 1 с), в течение которых проводится измерение разностной частоты и осуществляется коррекция Δtpacc, чтобы обеспечить F2=0 (всего на измерение F2 и коррекцию Δtш затрачивается не более 30 сек). Эта процедура не влияет на измерение абсолютного времени распространения KB сигналов в ионосфере, поскольку время распространения заведомо не превышает периода повторения интервала излучения, равного 1 секунде.The correction is carried out over several radiation cycles (each lasting 1 s), during which the difference frequency is measured and Δt pacc is adjusted to ensure F 2 = 0 (in total, it takes no more than 30 seconds to measure F 2 and correct Δt w ). This procedure does not affect the measurement of the absolute propagation time of KB signals in the ionosphere, since the propagation time certainly does not exceed the repetition period of the radiation interval equal to 1 second.

На следующем этапе в момент времени t0+Δtш=t0+tгр стартует передатчик 2. Полагая трассы обратимыми, через время tгр радиосигнал принимается приемником 1. При этом его разностная частота F1 будет равна:In the next step, at time t 0 + Δt w = t 0 + t gr, transmitter 2 starts. Assuming the paths are reversible, after a time t g the radio signal is received by receiver 1. In this case, its difference frequency F 1 will be equal to:

F1=2tгр(df/dt).F 1 = 2t gr (df / dt).

Таким образом, измеряем время группового распространения:Thus, we measure the time of group propagation:

tгр=F1/2(df/dt).t gr = F 1/2 (df / dt).

Разрешающую способность способа измерения можно оценить по формуле:The resolution of the measurement method can be estimated by the formula:

Δtгр=F1/(df/dt).Δt gr = F 1 / (df / dt).

При скорости изменения частоты df/dt=100 кГц/с (скорость изменения частоты современных ЛЧМ ионозондов) и точности измерения частоты до 0,1 Гц точность измерения может достигать до 1 мкс.At a frequency change rate of df / dt = 100 kHz / s (the frequency change rate of modern LFM ionosondes) and a frequency measurement accuracy of up to 0.1 Hz, the measurement accuracy can reach up to 1 μs.

К достоинствам предлагаемого способа можно отнести то, что отпадает необходимость в дорогостоящей аппаратуре GPS навигации, а также данный способ позволяет проводить измерения независимо от надежности спутниковой системы GPS или ГЛОНАСС.The advantages of the proposed method include the fact that there is no need for expensive GPS navigation equipment, and also this method allows measurements to be made regardless of the reliability of the GPS or GLONASS satellite system.

ЛитератураLiterature

1. www.gpsworid.com/gpsworld.1. www.gpsworid.com/gpsworld.

2. Патент №2058659 Российской Федерации МКИ Н 03 В 19/00, Цифровой синтезатор частот. / Рябов И.В., Фищенко П.А. - Заявл. 23.09.1993. Опубл. 20.04.1996. Бюл.№11.2. Patent No. 2058659 of the Russian Federation MKI N 03 19/00, Digital frequency synthesizer. / Ryabov I.V., Fischenko P.A. - Declared. 09/23/1993. Publ. 04/20/1996. Bull. No. 11.

Claims (1)

Способ измерения абсолютного времени распространения коротких радиоволн в ионосфере с помощью радиосигналов с линейно-частотной модуляцией, состоящий из трех этапов, заключающихся в том, что на первом этапе - зондировании ионосферы непрерывным ЛЧМ сигналом - предварительно определяют модовую структуру ионосферного KB канала и проводят привязку шкал времени разнесенных пунктов по сигналам точного времени с точностью до нескольких миллисекунд и осуществляют зондирование ионосферы во всем диапазоне ЛЧМ радиокомплекса от 3 до 30 МГц, на втором этапе - синхронизации - переходят в режим излучения/приема на скользящей частоте со скоростью df/dt=100 кГц/с в интервале частот от fн до fк=fн+100 кГц с периодом повторения ΔТ=1 с, затем в ЛЧМ приемнике на другом конце радиологии путем регулировки момента запуска гетеродина ЛЧМ приемника устанавливают разностную частоту на выходе ЛЧМ F2=0, на третьем этапе - режиме измерения - включают ЛЧМ передатчик на противоположном конце линии и, полагая трассы обратимыми, через время tгр принимают радиосигнал первым ЛЧМ приемником, который будет иметь разностную частоту F1=2tгр(df/dt), a затем определяют время группового распространения 2tгр=F1/2(df/dt),A method for measuring the absolute propagation time of short radio waves in the ionosphere using linear-frequency-modulated radio signals, which consists of three stages, namely, that at the first stage — probing the ionosphere with a continuous LFM signal — the mode structure of the ionospheric KB channel is preliminarily determined and the time scales are linked spaced points according to accurate time signals with an accuracy of several milliseconds and carry out sounding of the ionosphere in the entire range of the chirp radio complex from 3 to 30 MHz, per W rum stage - Synchronization - moving in the radiation / reception mode for moving a frequency at a rate df / dt = 100 kHz / s in a frequency range from f to f n = f n to 100 kHz repetition period? T = 1 second, then the chirped the receiver at the other end of radiology by adjusting the start time of the local oscillator of the chirp receiver, set the differential frequency at the output of the chirp F 2 = 0, at the third stage - measurement mode - turn on the chirp transmitter at the opposite end of the line and, assuming the paths are reversible, after a time t gr receive the radio signal first Chirp receiver, which will have RA value frequency F1 = 2t g (df / dt), and then the group propagation time is determined 2t g = F1 / 2 (df / dt), где tгр - время группового распространения KB радиосигнала;where t gr is the time of group propagation of the KB radio signal; df/dt - скорость изменения частоты ЛЧМ сигнала;df / dt — rate of change of the frequency of the chirp signal; fн - начальная частота излучения;f n - the initial radiation frequency; fк - конечная частота излучения.f to - the final radiation frequency.
RU2005114631/09A 2005-05-13 2005-05-13 Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation RU2282881C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114631/09A RU2282881C1 (en) 2005-05-13 2005-05-13 Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114631/09A RU2282881C1 (en) 2005-05-13 2005-05-13 Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2282881C1 true RU2282881C1 (en) 2006-08-27

Family

ID=37061379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005114631/09A RU2282881C1 (en) 2005-05-13 2005-05-13 Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282881C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499275C2 (en) * 2012-03-23 2013-11-20 Игорь Владимирович Рябов Multifrequency method of measuring absolute propagation time of chirp radio signals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499275C2 (en) * 2012-03-23 2013-11-20 Игорь Владимирович Рябов Multifrequency method of measuring absolute propagation time of chirp radio signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7873099B2 (en) Time transfer using ultra wideband signals
US10911211B1 (en) Frequency and gain calibration for time synchronization in a network
JP5108138B2 (en) Method and apparatus for time calibration of base station and mobile station
CA2388743A1 (en) Method and apparatus for determining the position location using reduced number of gps satellites and synchronized and unsynchronized base stations
RU96123845A (en) METHOD AND DIAGRAM OF RECEIVING SIGNALS OF LOCATION BY SATELLITES WITH THE EXCLUSION OF MULTI-BEAM ERRORS
EP1160582A2 (en) Method and device for determining the phase of information, and its use in a positioning system
DE60016933D1 (en) METHOD AND DEVICE FOR LOCATING A MOBILE DEVICE THROUGH TIMERS OF LESS ACCURACY
CN102636790B (en) Absolute time delay calibration system of inter-satellite link antennas of navigational satellites
FI108171B (en) Method for performing position determination and electronic device
Stelzer et al. Precise distance measurement with cooperative FMCW radar units
KR20090030790A (en) Mobile communication systems and ranging methods thereof
JP2007187639A (en) Radio positioning system
EP2602636A1 (en) Method of determining distance and speed of FMCW radar terminals
US5953384A (en) Automatic measurement of GPS cable delay time
CN101604010B (en) Calibration and correction system for satellite position location systems
US20160179748A1 (en) Method and apparatus for estimating waveform onset time
US5220333A (en) Method and apparatus for determining universal coordinated time from Loran-C transmissions
RU2499275C2 (en) Multifrequency method of measuring absolute propagation time of chirp radio signals
RU2282881C1 (en) Method for measuring absolute transmission time of short radio waves in ionosphere by means of radio signals with linear-frequency modulation
CN100504436C (en) Radar altimeter used for detecting and landing in rail
RU59262U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE PLACE OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES AND COMMUNICATIONS
RU2383914C1 (en) Method of synchronising watches and device for realising said method
CN200976047Y (en) radar altimeter having two modes of pulse compression and linear FM/CM
RU2611587C1 (en) Base station for remote probing of atmosphere
Arthur et al. Application of a high quality ionosonde to ionospheric research

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070514