RU2306578C1 - Method for determining electromagnetic signal source position - Google Patents

Method for determining electromagnetic signal source position Download PDF

Info

Publication number
RU2306578C1
RU2306578C1 RU2005139150/09A RU2005139150A RU2306578C1 RU 2306578 C1 RU2306578 C1 RU 2306578C1 RU 2005139150/09 A RU2005139150/09 A RU 2005139150/09A RU 2005139150 A RU2005139150 A RU 2005139150A RU 2306578 C1 RU2306578 C1 RU 2306578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time
point
communication
location
values
Prior art date
Application number
RU2005139150/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005139150A (en
Inventor
Мстислав Семенович Александров (RU)
Мстислав Семенович Александров
Александр Васильевич Орлов (RU)
Александр Васильевич Орлов
Original Assignee
Институт радиотехники и электроники РАН
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 Институт радиотехники и электроники РАН filed Critical Институт радиотехники и электроники РАН
Priority to RU2005139150/09A priority Critical patent/RU2306578C1/en
Publication of RU2005139150A publication Critical patent/RU2005139150A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2306578C1 publication Critical patent/RU2306578C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: method involves determining center coordinates and estimating its location zone radius by applying statistical treatment (with mean and standard deviation being calculated) to mobile telephone positioning data in cases of communication disturbance caused by noise.
EFFECT: high accuracy in fixing cellular radiotelephone communication error sources.
4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехническим средствам определения местоположения источников электромагнитных сигналов, в частности излучателей помех как естественных, так и постановщиков помех, нарушающих работу радиоэлектронной связи.The invention relates to radio-technical means for determining the location of sources of electromagnetic signals, in particular emitters of both natural and interference jammers that disrupt the operation of electronic communications.

Известны способы местоопределения излучателей помех, например ударов молний, которые осуществляются многопунктовыми системами грозолокации. В состав последних входят территориально разнесенные приемники импульсного электромагнитного сигнала грозового разряда (атмосферика), анализаторы формы атмосферика как функции времени или пеленгаторы [1] и специальные линии связи между ними и центром обработки данных.Known methods for determining the location of emitters of interference, such as lightning strikes, which are carried out by multi-point lightning systems. The structure of the latter includes geographically spaced receivers of a pulsed electromagnetic signal of a lightning discharge (atmosphere), analyzers of the form of the atmosphere as a function of time or direction finders [1] and special communication lines between them and the data processing center.

В качестве аналога предлагаемого изобретения примем разностно-дальномерный способ - т.н. ТОА (ТОА-Time-Of-Amval - время прибытия) - способ определения мест ударов молний [2], которые являются источниками помех. Этот способ основан на определении разности моментов времени приема импульсного сигнала атмосферика не менее чем в трех парах приемных пунктов. Этот способ заключается в том, что в каждом из пунктов принимают сверхдлинноволновый электромагнитный сигнал атмосферика на всенаправленную электрическую антенну; усиливают этот сигнал в широкой полосе частот; определяют момент времени его приема. Для каждой пары приемных пунктов определяют разность моментов времени приема этого сигнала приемными пунктами; по этой разности определяют разность расстояний от этих двух пунктов до места удара молнии; определяют гиперболическую позиционную линию, проходящую через место удара молнии; определяют место излучения атмосферика как место пересечения двух (не менее чем двух) гиперболических позиционных линий. Моментом приема атмосферика считают первый из моментов времени приема атмосферика в одном из приемных пунктов.As an analogue of the invention, we take the differential-ranging method - the so-called TOA (TOA-Time-Of-Amval - arrival time) - a method for determining the location of lightning strikes [2], which are sources of interference. This method is based on determining the difference in the moments of time of receiving a pulsed atmospheric signal in at least three pairs of receiving points. This method consists in the fact that in each of the points a super-long-wave electromagnetic signal of the atmosphere is received by an omnidirectional electric antenna; amplify this signal in a wide frequency band; determine the time point of its reception. For each pair of receiving points, the difference in the times of reception of this signal by the receiving points is determined; this difference determines the difference in distances from these two points to the place of lightning strike; determine a hyperbolic positional line passing through the place of lightning strike; determine the place of atmospheric radiation as the intersection of two (at least two) hyperbolic positional lines. The atmospheric intake moment is considered the first of the atmospheric intake times at one of the receiving points.

Недостатком аналога является необходимость создания громоздкой дорогостоящей системы специализированных приемных пунктов для определения моментов времени приема атмосфериков, а также создания специализированных линий связи и обрабатывающих центров для анализа получаемых данных.The disadvantage of the analogue is the need to create a cumbersome expensive system of specialized reception points for determining the moments of time of reception of the atmosphere, as well as the creation of specialized communication lines and processing centers for the analysis of the received data.

Наиболее близким к заявленному техническим решением, принятым в качестве прототипа, является ТОА-способ позиционирования мобильных телефонов, используемый в системах мобильной сотовой связи.The closest to the claimed technical solution adopted as a prototype is the TOA method for positioning mobile phones used in mobile cellular communication systems.

При позиционировании мобильных телефонов осуществляют следующие операции: определяют моменты времени приема сигнала передатчика мобильного телефона в трех (или более) базовых станциях сети сотовой связи, часы которых синхронизированы друг с другом; эти данные передают в центр локализации мобильных телефонов [3], в котором по разности моментов времени прихода сигнала в базовые станции вычисляют гиперболические позиционные линии положения передатчика мобильного телефона.When positioning mobile phones, the following operations are carried out: determine the times of receiving the signal of the transmitter of the mobile phone in three (or more) base stations of the cellular communication network, the clocks of which are synchronized with each other; these data are transmitted to the localization center of mobile phones [3], in which the hyperbolic position lines of the position of the transmitter of the mobile phone are calculated by the difference in the moments of time of arrival of the signal at the base stations.

Недостатком прототипа является то, что он может устанавливать местонахождения мобильных телефонов, работа которых нарушена помехами, но не устанавливает непосредственно местонахождение источника помех работе сотовой связи.The disadvantage of the prototype is that it can establish the location of mobile phones, the operation of which is disturbed by interference, but does not directly establish the location of the source of interference to cellular communications.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа-прототипа путем обеспечения возможности определения местоположения источников электромагнитных сигналов, являющихся помехами работе сотовой связи.The aim of the invention is to expand the functionality of the prototype method by providing the ability to determine the location of sources of electromagnetic signals that interfere with the cellular communication.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения местонахождения источников электромагнитных сигналов, включающемThis goal is achieved by the fact that in the known method for determining the location of sources of electromagnetic signals, including

определение моментов времени приема сигнала передатчика мобильного телефона в трех (или более) базовых станциях сети сотовой связи;determination of time points for receiving a signal of a mobile phone transmitter in three (or more) base stations of a cellular communication network;

вычисление разностей моментов времени приема этого сигнала базовыми станциями;calculating the differences in the times of reception of this signal by base stations;

определение гиперболических позиционных линий, соответствующих разностям моментов времени приема этого сигнала базовыми станциями;determination of hyperbolic positional lines corresponding to differences in the times of reception of this signal by base stations;

вычисление координат точки пересечения этих позиционных линий,calculating the coordinates of the intersection point of these position lines,

согласно изобретениюaccording to the invention

фиксируют моменты времени Т нарушений связи какой-либо пары абонентов сети сотовой связи и обрабатывают их;fix time instants T of communication failures of any pair of cellular network subscribers and process them;

осуществляют позиционирование каждого из двух абонентов, между которым нарушилась связь в момент времени Т;carry out the positioning of each of the two subscribers, between which communication was broken at time T;

фиксируют результаты позиционирования X, Y мобильных телефонов, связь с которыми нарушалась в момент времени Т;fix the results of positioning X, Y of mobile phones, the communication with which was broken at time T;

формируют массив текущих данных T, X, Y, занося в него момент времени Т и декартовы координаты X, Y позиционирования абонента в момент времени Т, если удаление dRk=((X-Xk)2+(Y-Yk)2)1/2 точки (X, Y) от точек (Xk, Yk), ранее занесенных в массив текущих данных, не превосходит Rmax для каждого k=1,2, ... i-1; (если dRk>Rmax, то значения T, X, Y не учитываются. Rmax=100 км по метеоданным);form an array of current data T, X, Y, entering in it a point in time T and Cartesian coordinates X, Y of the subscriber’s position at time T, if the removal dRk = ((X-Xk) 2 + (Y-Yk) 2 ) 1 / 2 points (X, Y) from points (Xk, Yk) previously entered into the array of current data does not exceed Rmax for each k = 1,2, ... i-1; (if dRk> Rmax, then the values of T, X, Y are not taken into account. Rmax = 100 km from the weather data);

группы значений (T, X, Y) нумеруют индексами i=1, 2, 3, ... в порядке поступления этих групп текущих данных;groups of values (T, X, Y) are numbered by indices i = 1, 2, 3, ... in the order of receipt of these groups of current data;

по достижении заранее заданного числа n зафиксированных нарушений связи очередной группе значений (T, X, Y) присваивают номер i=1, номера всех остальных групп значений (T, X, Y) увеличивают на единицу, а группу значений (Tn+2, Xn+2, Yn+2) исключают из массива текущих данных;upon reaching a predetermined number n of fixed communication failures, the next group of values (T, X, Y) is assigned the number i = 1, the numbers of all other groups of values (T, X, Y) are increased by one, and the group of values (T n + 2 , X n + 2 , Y n + 2 ) are excluded from the array of current data;

вычисляют средние значения Xj и Yj координат точек (Xi, Yi), которые нумеруют индексом j=1, 2, 3, ... в порядке осуществления этих вычислений Xj=(Σni+1, Xi)/n, Yj=(Σmi+1 Yi)/n;calculate the average values Xj and Yj of the coordinates of the points (Xi, Yi), which are numbered by the index j = 1, 2, 3, ... in the order that these calculations are performed Xj = (Σ n i + 1 , Xi) / n, Yj = ( Σ m i + 1 Yi) / n;

определяют центр зоны местоположения источника помех как точку (Xj, Yj);determining the center of the location zone of the interference source as a point (Xj, Yj);

для каждой точки (Xi, Yi) вычисляют ее расстояние Ri=((Xi-Xj)2+(Yi-YJ)2)1/2 от точки (Xj, Yj). Если оно превосходит Rmax, то числа Xi и Yi исключают из рассмотрения и заменяют числами Xj и Yj;for each point (Xi, Yi) calculate its distance Ri = ((Xi-Xj) 2 + (Yi-YJ) 2 ) 1/2 from the point (Xj, Yj). If it exceeds Rmax, then the numbers Xi and Yi are excluded from consideration and replaced by the numbers Xj and Yj;

дают среднеквадратичную оценку радиуса Rj=((Σni+1 Ri2)/n)l/2 зоны местонахождения источника помех.give a root-mean-square estimate of the radius Rj = ((Σ n i + 1 Ri 2 ) / n) l / 2 of the location zone of the interference source.

Новым в предложенном способе определения местоположения источников электромагнитных сигналов по сравнению с прототипом являются дополнительные операции по фиксации моментов времени нарушения связи и фиксации местонахождения абонентов, с которыми нарушалась связь в эти моменты, и обработка этих данных, позволяющая установить центр и радиус зоны поражения системы сотовой связи.New in the proposed method for determining the location of sources of electromagnetic signals in comparison with the prototype are additional operations for fixing the time instants of communication disruption and fixing the location of subscribers with whom communication was disrupted at these moments, and processing of this data, which allows to establish the center and radius of the affected area of the cellular communication system .

На чертеже приведен пример соотношения мест ударов молний (х) результатов позиционирования (о) абонентов, связь с которыми нарушалась из-за грозы, а также радиуса r max, центра (Xj, Yj) и радиуса Rj области нарушения связи.The drawing shows an example of the ratio of the places of lightning strikes (x) of the positioning results (o) of subscribers with whom communication was broken due to a thunderstorm, as well as the radius r max, the center (Xj, Yj) and the radius Rj of the communication failure region.

Источники электромагнитных колебаний подразделяются по своему происхождению на природные и техногенные. Из числа природных источников излучения наибольший интерес представляют грозовые очаги. Грозовой очаг - это опасное явление природы - область, в пределах которой происходят разряды атмосферного электричества. Она занимает много места в пространстве и времени.Sources of electromagnetic waves are divided by their origin into natural and man-made. Of the natural sources of radiation, thunderstorm foci are of most interest. A thunderstorm hearth is a dangerous natural phenomenon - an area within which discharges of atmospheric electricity occur. It takes up a lot of space and time.

Ее большая протяженность в пространстве позволяет не требовать высокой точности определения границ грозового очага. Ее большая протяженность во времени - длительность грозы - позволяет накопить за время грозы большой фактический материал о зарождении, перемещении и затухании грозового очага и осуществить обработку этого материала в натуральном масштабе времени.Its large extent in space allows you not to require high accuracy in determining the boundaries of a thunderstorm. Its great length in time - the duration of a thunderstorm - allows you to accumulate a lot of factual material about the nucleation, movement and attenuation of a thunderstorm during a thunderstorm and process this material in a natural time scale.

О том, что произошел разряд атмосферного электричества судят по его последствиям:The fact that there was a discharge of atmospheric electricity is judged by its consequences:

акустическому сигналу (гром),acoustic signal (thunder),

световому сигналу (вспышка молнии),light signal (flash of lightning),

электрическому (удар молнии),electrical (lightning strike),

электромагнитному сигналу (атмосферик).electromagnetic signal (atmospherics).

Последние два из этих последствий таят в себе опасность для человека, а их проявления наносят ущерб народному хозяйству.The last two of these consequences are fraught with danger to humans, and their manifestations are detrimental to the national economy.

Удар молнии вызывает лесной пожар, выводит из строя линии электропередач. Поражение молнией летательного аппарата приводит к тяжелым аварийным последствиям. Электромагнитный импульс атмосферика нарушает работу электронной аппаратуры. Поэтому местоопределение грозовых очагов и слежение за их перемещением необходимо для гражданской авиации, службы охраны лесов от пожаров и защиты линий электропередач от поражения молниями.A lightning strike causes a forest fire, incapacitates power lines. A lightning strike on an aircraft leads to severe emergency consequences. The atmospheric electromagnetic pulse disrupts the operation of electronic equipment. Therefore, the location of lightning centers and tracking their movement is necessary for civil aviation, the forest protection service from fires and the protection of power lines from lightning damage.

В настоящее время местоопределение ударов молний, образующих грозовой очаг, осуществляется многопунктовыми системами грозолокации. В состав последних входят территориально разнесенные приемники импульсного электромагнитного сигнала грозового разряда (атмосферика), анализаторы формы атмосферика как функции времени или пеленгаторы, а также специальные линии связи между ними и центрами обработки данных.Currently, the location of lightning strikes, forming a thunderstorm, is carried out by multi-point lightning location systems. The latter includes geographically spaced receivers of a pulsed electromagnetic signal of a lightning discharge (atmosphere), analyzers of the form of the atmosphere as a function of time or direction finders, as well as special communication lines between them and data processing centers.

Представляет интерес создание таких систем грозолокации, для которых не требовалось бы ни создания системы приема атмосфериков или пеленгаторов, ни специализированных линий связи, ни постройки специальных центров обработки данных.It is of interest to create such lightning location systems for which neither the creation of a system for receiving atmospheres or direction finders, nor specialized communication lines, nor the construction of special data processing centers would be required.

Решение этой задачи становится возможным путем использования штатных средств бурно развивающихся в настоящее время мобильных систем сотовой связи, которые предоставляют своим абонентам широкий спектр разнообразных услуг.The solution to this problem becomes possible by using the standard means of the rapidly developing mobile cellular communication systems that provide their subscribers with a wide range of diverse services.

Представление о грозовом очаге формируется на основе анализа совокупности сведений о местах и моментах времени некоторого числа ударов молний. Понятие грозового очага интуитивно ясно. Но дадим и формальное определение: грозовым очагом является замкнутая область трехмерного пространства поверхность земли - время, в пределах которого происходят разряды атмосферного электричества.The concept of a thunderstorm source is formed on the basis of an analysis of the aggregate information about the places and time instants of a certain number of lightning strikes. The concept of a thunderstorm is intuitively clear. But let us give a formal definition: a thunderstorm center is a closed region of three-dimensional space, the surface of the earth - the time within which discharges of atmospheric electricity occur.

Мощные разряды атмосферного электричества вблизи мобильного телефона нарушают синхронизм работы мобильника с ближайшей к нему базовой станцией сотовой связи. Это обстоятельство позволяет судить о том, что в пределах соты или вне ее, но вблизи от нее, произошел удар молнии, и когда именно. Факт и момент нарушения связи между парой абонентов всегда фиксируется штатными средствами сотовой связи.Powerful discharges of atmospheric electricity near the mobile phone violate the synchronism of the mobile phone with the nearest cellular base station. This circumstance allows us to judge that within the cell or outside it, but close to it, a lightning strike occurred, and when exactly. The fact and moment of communication failure between a pair of subscribers is always fixed by regular means of cellular communication.

Позиционирование абонентов, между которыми нарушалась на какое-то время связь, т.е. местоопределение концов нарушенной линии связи, также может фиксироваться системой сотовой связи [3].Positioning of subscribers between whom communication was interrupted for a while, i.e. location of the ends of the broken communication line can also be fixed by the cellular communication system [3].

Накопление этих сведений в течение грозы и их статистическая обработка позволяет уточнить местоположение грозового очага, вызвавшего нарушения в работе сотовой связи.The accumulation of this information during a thunderstorm and their statistical processing makes it possible to clarify the location of a thunderstorm source that caused disruptions in cellular communications.

Поэтому вместо сведений о месте и моменте удара молнии можно использовать сведения о местонахождении абонентов, связь между которыми которым нарушалась из-за грозы, и о моменте времени нарушения связи.Therefore, instead of information about the place and moment of a lightning strike, you can use information about the location of subscribers whose communication was disrupted due to a thunderstorm, and about the time of a communication failure.

В случае электромагнитных излучений техногенного происхождения ситуация аналогична той, которая возникает при излучении атмосфериков грозовым очагом. В том и другом случае электромагнитное излучение создает помехи работе радиоэлектронной аппаратуры.In the case of electromagnetic radiation of technogenic origin, the situation is similar to that that arises when atmospheric radiation is emitted by a thunderstorm. In both cases, electromagnetic radiation interferes with the operation of electronic equipment.

Фиксация мест нарушения работы радиоэлектронной аппаратуры позволяет выявить зону действия источника электромагнитных помех, в данном случае техногенного происхождения, например постановщика помех. Эти нарушения могут быть не менее серьезными, чем порождаемые грозой.Fixing the places of disruption of electronic equipment allows you to identify the area of influence of the source of electromagnetic interference, in this case of technogenic origin, for example, the jammer. These violations can be no less serious than those generated by a thunderstorm.

Определяя центр и радиус зоны действия источника помех по тем же правилам, что центр и радиус грозового очага, определяем тем самым центр и радиус зоны, в пределах которой находится искомый техногенный источник электромагнитного излучения.Determining the center and radius of the interference source by the same rules as the center and radius of the thunderstorm, we determine the center and radius of the zone within which the desired technogenic source of electromagnetic radiation is located.

Мобильный телефон всегда связан с несколькими ближайшими к нему базовыми станциями, чтобы не потерять связь с ними при его перемещении из одной соты в другую. В результате в вычислительном центре сети сотовой связи всегда известно местонахождение мобильного телефона, с которым сеть поддерживает связь. Чтобы обеспечить работу передатчика, может производиться негласное дистанционное активирование мобильного телефона [3].A mobile phone is always connected to several base stations closest to it so as not to lose contact with them when moving from one cell to another. As a result, the location of the mobile phone with which the network is in communication is always known in the computing center of the cellular network. To ensure the operation of the transmitter, tacit remote activation of a mobile phone can be performed [3].

Факт нарушения связи используем как индикатор того, что имело место излучение помехи.The fact of communication failure is used as an indicator that there has been interference radiation.

Штатными средствами сотовой связи фиксируется как сам факт нарушения связи на какое-то время, так и момент нарушения связи между парой абонентов. Кроме того, может осуществляться позиционирование каждого из абонентов, между которыми нарушалась связь, т.е. местоопределение концов нарушенной линии связи. Эти сведения всегда имеются у диспетчерской службы сотовой связи.Regular means of cellular communication is recorded as the fact of a communication failure for some time, and the moment of communication failure between a pair of subscribers. In addition, the positioning of each of the subscribers between whom communication was interrupted, i.e. location of the ends of the broken communication line. This information is always available from the cellular dispatch service.

Поэтому вместо сведений о месте и моменте излучения помехи можно использовать сведения о местонахождении пар абонентов, сотовая связь между которыми нарушалась помехой, и о моменте нарушения связи между этой парой абонентов. Допустимость такой замены обоснована экспериментально.Therefore, instead of information about the place and moment of emission of interference, you can use information about the location of pairs of subscribers, the cellular communication between which was disturbed by the interference, and about the moment of communication failure between this pair of subscribers. The admissibility of such a replacement is justified experimentally.

Предлагаемый способ включает следующую последовательность операций:The proposed method includes the following sequence of operations:

1. Фиксируют момент времени Т нарушения синхронизма в работе линии сотовой связи какой-либо пары абонентов.1. Fix the time moment T of the synchronism violation in the operation of the cellular communication line of any pair of subscribers.

2. Осуществляют позиционирование этих абонентов (если абонент находится вне намеченных границ зоны поиска источника помех, то результат позиционирования этого абонента игнорируют, т.е. никак не используют).2. Positioning of these subscribers is carried out (if the subscriber is outside the intended boundaries of the zone of search for the source of interference, then the result of positioning of this subscriber is ignored, that is, not used in any way).

3. Момент времени Т и декартовы координаты X, Y позиционирования абонентов (абонента) в момент Т заносят в массив текущих данных, если расстояния dRk=((X-Xk)2+(Y-Yk)2)1/2 точки (X, Y) от точек (Xk, Yk), ранее занесенных и массив текущих данных, не превосходят Rmax для каждого k=1, 2, ... i-1. Группы значений (T, X, Y) нумеруют индексом i=1, 2, 3, ... в порядке занесения этих групп в массив текущих данных; (если dRk>Rmax, то значения T, X, Y не учитываются).3. The time moment T and the Cartesian coordinates X, Y of the positioning of the subscribers (subscriber) at the moment T are entered into the current data array if the distances dRk = ((X-Xk) 2 + (Y-Yk) 2 ) 1/2 points (X , Y) from the points (Xk, Yk) previously entered and the array of current data do not exceed Rmax for each k = 1, 2, ... i-1. The groups of values (T, X, Y) are numbered by the index i = 1, 2, 3, ... in the order of entering these groups into the array of current data; (if dRk> Rmax, then the values of T, X, Y are not taken into account).

4. По достижении некоторого заранее заданного числа n зафиксированных нарушений синхронизма очередной группе значений (T, X, Y) присваивают номер i=1, все остальные номера значений T,X,Y увеличивают на единицу, а группу значений (Tn+2, Xn+2, Yn+2) исключают из массива текущих данных.4. Upon reaching a certain predetermined number n of fixed synchronization violations, the next group of values (T, X, Y) is assigned the number i = 1, all other numbers of the values T, X, Y are increased by one, and the group of values (T n + 2 , X n + 2 , Y n + 2 ) are excluded from the array of current data.

5. Вычисляют средние значения Xj, Yj координат точек (Xi, Yi), которые нумеруют индексом j=1, 2, 3, ... в порядке осуществления этих вычислений Xj=(Σni+1 Xi)/n, Yj=(Σni+1Yi)/n, и определяют центр зоны местонахождения источника помех как точку (Xj, Yj).5. Calculate the average values Xj, Yj of the coordinates of the points (Xi, Yi), which are numbered by the index j = 1, 2, 3, ... in the order that these calculations are performed Xj = (Σ n i + 1 Xi) / n, Yj = (Σ n i + 1 Yi) / n, and determine the center of the zone of location of the interference source as a point (Xj, Yj).

6. Для каждой точки (Xi, Yi) вычисляют ее расстояние Ri=((Xi-Xj)2+(Yi-Yj)2)1/2 от точки (Xj, Yj), и если оно превосходит Rmax, то числа Xi и Yi исключают из рассмотрения и заменяют числами Xj и Yj.6. For each point (Xi, Yi) calculate its distance Ri = ((Xi-Xj) 2 + (Yi-Yj) 2 ) 1/2 from the point (Xj, Yj), and if it exceeds Rmax, then the numbers Xi and Yi are excluded from the consideration and replaced by the numbers Xj and Yj.

7. Дают среднеквадратичную оценку радиуса зоны местонахождения источника помех Rj=((Σni+1Ri2)/n)1/2.7. A root mean square estimate is given of the radius of the area where the source of interference is located Rj = ((Σ n i + 1 Ri 2 ) / n) 1/2 .

Примером реализации предлагаемого способа для локации источника помех работе сотовой связи является локация грозового очага как природного источника помех работе сотовой связи.An example of the implementation of the proposed method for locating a source of interference to a cellular communication is the location of a thunderstorm source as a natural source of interference to a cellular communication.

В течение грозового сезона 2004 года в Подмосковье осуществлялось наблюдение за работой сотовой системы мобильной связи МТС в условиях гроз. Считалось, что нарушения связи вызывались нарушениями работы мобильных телефонов, а не связи базовых станций между собой, потому что эти станции оснащены более мощной передающей и более защищенной от помех приемной аппаратурой, чем мобильный телефон, и предусмотрена возможность найти обходной путь, минуя поврежденный участок.During the thunderstorm season of 2004, the operation of the MTS cellular mobile communication system in thunderstorms was monitored in the Moscow Region. It was believed that communication disruptions were caused by disruptions in the operation of mobile phones, and not between the base stations, because these stations are equipped with more powerful transmitting and more protected from interference jamming equipment than a mobile phone, and it is possible to find a workaround bypassing the damaged area.

Было установлено, что мощный грозовой очаг, создающий поток атмосфериков плотностью не менее 3 имп./мин, вызывает нарушение синхронизма работы мобильного телефона с пунктом сотовой связи после каждого молниевого разряда, фиксируемого визуально.It was found that a powerful thunderstorm center, creating a stream of atmospheres with a density of at least 3 imp. / Min, causes a violation of the synchronism of the mobile phone with the cellular communication point after each lightning strike, which is visually recorded.

О нарушении синхронизма свидетельствовало характерное короткое шипение, прослушиваемое в мобильном телефоне и длящееся менее секунды, в течение которого идет процесс восстановления синхронизма.Violation of synchronism was evidenced by a characteristic short hissing listened to on a mobile phone and lasting less than a second, during which the synchronization restoration process is going on.

Расстояние г между мобильным телефоном, с которым нарушилась связь, и местом удара молнии определялось по запаздыванию акустического сигнала молниевого разряда относительно оптического, исходя из соотношения 1 км - 3 сек. Различия более r max=10 км между местами ударов молний и местонахождением мобильного телефона, которое было известно, не наблюдались. Эти различия меньше типичных размеров грозовых очагов, и пренебрежение этими различиями не вносит существенной погрешности в локацию грозовых очагов (см. чертеж).The distance r between the mobile phone with which the connection was lost and the place of the lightning strike was determined by the delay of the acoustic signal of the lightning discharge relative to the optical one, based on the ratio of 1 km - 3 sec. Differences of more than r max = 10 km between the places of lightning strikes and the location of the mobile phone, which was known, were not observed. These differences are smaller than the typical sizes of thunderstorm outbreaks, and neglect of these differences does not introduce a significant error in the location of thunder outbreaks (see drawing).

Размеры грозовых очагов зависят от их происхождения. Грозы бывают тепловыми или фронтальными. Габаритные размеры 2Rmax грозовых очагов теплового происхождения достигают нескольких десятков или сотню километров. Протяженность грозовых очагов фронтального происхождения достигает нескольких сотен километров, а поперечник - также нескольких десятков или сотню километров.The sizes of thunderstorm outbreaks depend on their origin. Thunderstorms are either thermal or frontal. The overall dimensions of 2Rmax of thunderstorm foci of thermal origin reach several tens or a hundred kilometers. The length of thunderstorm foci of frontal origin reaches several hundred kilometers, and the diameter is also several tens or a hundred kilometers.

При реализации предложенного способа определения местоположения источников помех не требуется установки дополнительной аппаратуры по сравнению со штатной аппаратурой мобильной сотовой связи.When implementing the proposed method for determining the location of interference sources, installation of additional equipment is not required in comparison with the standard equipment of mobile cellular communication.

Технический результат предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоит в расширении функциональных возможностей мобильной сотовой связи путем обеспечения возможности определения местонахождения источников помех, в частности грозовых разрядов, без дополнительных затрат на дорогостоящее оборудование и, кроме того, в выделении зоны нарушения связи.The technical result of the proposed method in comparison with the prototype is to expand the functionality of mobile cellular communications by providing the ability to determine the location of interference sources, in particular lightning discharges, without additional costs for expensive equipment and, in addition, in highlighting the area of communication disruption.

Источники информацииInformation sources

1. Махоткин Л.Г., Асташенко А.И. Физические основы методов пеленгации грозовых очагов и их техническая реализация // Труды ГГО, 1965, вып.177.1. Mahotkin L.G., Astashenko A.I. Physical foundations of methods for direction finding of thunderclouds and their technical implementation // Proceedings of the State Civil Defense Organization, 1965, issue 177.

2. Casper P.W. The LPATS Time of Arrival Lightning Positioning System // Proc. 20-th Int. Conf. on Lightning Protection 24-29 сент. 1994, Интерлакен, Швейцария.2. Casper P.W. The LPATS Time of Arrival Lightning Positioning System // Proc. 20-th Int. Conf. on Lightning Protection Sep 24-29 1994, Interlaken, Switzerland.

3. Рыжиков С.С., Рыжиков А.С. Обзор современных систем позиционирования мобильных телефонов // Специальная техника, №6, 2001, с.28-36.3. Ryzhikov S.S., Ryzhikov A.S. Overview of modern systems for positioning mobile phones // Special equipment, No. 6, 2001, p. 28-36.

Claims (1)

Способ определения местоположения источников электромагнитных сигналов, включающий определение моментов времени приема сигнала передатчика мобильного телефона в трех или более базовых станциях сети сотовой связи, вычисление разностей моментов времени приема этого сигнала базовыми станциями, определение гиперболических позиционных линий, соответствующих вычисленным разностям моментов времени приема этого сигнала базовыми станциями, вычисление координат точки пересечения этих гиперболических позиционных линий, отличающийся тем, что фиксируют моменты времени Т нарушений связи какой-либо пары абонентов мобильной сети сотовой связи, осуществляют позиционирование каждого из двух абонентов, между которым нарушилась связь в момент времени Т, фиксируют результаты позиционирования X, Y мобильных телефонов, связь с которыми нарушалась в момент времени Т, формируют массив текущих данных T, X, Y, занося в него момент времени Т и декартовы координаты X, Y позиционирования этих абонентов в момент времени Т, если удаление Rk=((X-Xk)2+(Y-Yk)2)1/2 точки (X, Y) от точек (Xk, Yk), ранее занесенных в массив текущих данных, не превосходит Rmax для каждого k=1, 2, ..., i-1, где Rmax=100 км, группы значений (T, X, Y) нумеруют индексами i=1, 2, 3, ... в порядке поступления этих групп текущих данных, по достижении заранее заданного числа n зафиксированных нарушений связи очередной группе значений (T, X, Y) присваивают номер i=1, номера всех остальных групп значений (T, X, Y) увеличивают на единицу, а группу значений (Tn+1, Xn+1, Yn+1) исключают из массива текущих данных, вычисляют средние значения Xj и Yj координат точек (Xi, Yi), которые нумеруют индексом j=1, 2, 3, ... в порядке осуществления этих вычислений Xj=(Σni+1, Xi)/n, Yj=(Σni+1 Yi)/n, определяют центр зоны местоположения источника помех как точку (Xj, Yj), для каждой точки (Xi, Yi) вычисляют ее расстояние Ri=((Xi-Xj)+(Yi-YJ)2)1/2 от точки (Xj, Yj), если оно превосходит Rmax, то числа Xi и Yi исключают из рассмотрения и заменяют числами Xj и Yj, дают среднеквадратичную оценку радиуса Rj=((Σni+1 Ri2/n)1/2 зоны местонахождения источника помех.A method for determining the location of sources of electromagnetic signals, including determining the timing of reception of a signal from a mobile phone transmitter in three or more base stations of a cellular communication network, calculating differences in timing of reception of this signal by base stations, determining hyperbolic position lines corresponding to the calculated timing differences of receiving this signal by base stations, calculating the coordinates of the intersection point of these hyperbolic positional lines, characterized in that fix the time moments T of communication failures of any pair of subscribers of the mobile cellular communication network, carry out the positioning of each of the two subscribers between whom communication was lost at time T, record the results of positioning X, Y of mobile phones, the communication with which was broken at time T , form an array of current data T, X, Y, entering in it a point in time T and Cartesian coordinates X, Y of the positioning of these subscribers at time T, if the removal Rk = ((X-Xk) 2 + (Y-Yk) 2 ) 1/2 point (X, Y) of points (Xk, Yk), previously listed in Assuming current data does not exceed Rmax for each k = 1, 2, ..., i-1, where Rmax = 100 km, groups of values (T, X, Y) are numbered by indices i = 1, 2, 3, .. .in the order of receipt of these groups of current data, upon reaching a predetermined number n of fixed communication failures, the next group of values (T, X, Y) is assigned the number i = 1, the numbers of all other groups of values (T, X, Y) are increased by one, and the group of values (T n + 1 , X n + 1 , Y n + 1 ) is excluded from the current data array, the average values of the coordinates Xj and Yj of the coordinates of the points (Xi, Yi) are calculated, which are numbered by the index j = 1, 2, 3, ... in the exercise of These calculations Xj = (Σ n i + 1 , Xi) / n, Yj = (Σ n i + 1 Yi) / n, determine the center of the zone of location of the interference source as a point (Xj, Yj), for each point (Xi, Yi) calculate its distance Ri = ((Xi-Xj) + (Yi-YJ) 2 ) 1/2 from the point (Xj, Yj), if it exceeds Rmax, then the numbers Xi and Yi are excluded from consideration and replaced by the numbers Xj and Yj, give a root mean square estimate of the radius Rj = ((Σ n i + 1 Ri 2 / n) 1/2 of the location zone of the interference source.
RU2005139150/09A 2005-12-15 2005-12-15 Method for determining electromagnetic signal source position RU2306578C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005139150/09A RU2306578C1 (en) 2005-12-15 2005-12-15 Method for determining electromagnetic signal source position

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005139150/09A RU2306578C1 (en) 2005-12-15 2005-12-15 Method for determining electromagnetic signal source position

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005139150A RU2005139150A (en) 2007-06-27
RU2306578C1 true RU2306578C1 (en) 2007-09-20

Family

ID=38314954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005139150/09A RU2306578C1 (en) 2005-12-15 2005-12-15 Method for determining electromagnetic signal source position

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2306578C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567217C2 (en) * 2013-02-08 2015-11-10 Пайкер Акустик Гмбх Унд Ко. Кг Method for remote activation of at least one additional service profile for at least one wireless communication device in any radio cell of cellular mobile communication network and communication device
RU2595253C1 (en) * 2015-09-02 2016-08-27 Александр Абрамович Часовской Device for search of lightning discharges
RU2599775C1 (en) * 2015-07-24 2016-10-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Single-point system of positioning storms in close zone
RU2608557C1 (en) * 2015-12-28 2017-01-23 Общество с ограниченной ответственностью "СТИЛСОФТ" Broadband shf and vhf signals detector and operation method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567217C2 (en) * 2013-02-08 2015-11-10 Пайкер Акустик Гмбх Унд Ко. Кг Method for remote activation of at least one additional service profile for at least one wireless communication device in any radio cell of cellular mobile communication network and communication device
RU2599775C1 (en) * 2015-07-24 2016-10-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Single-point system of positioning storms in close zone
RU2595253C1 (en) * 2015-09-02 2016-08-27 Александр Абрамович Часовской Device for search of lightning discharges
RU2608557C1 (en) * 2015-12-28 2017-01-23 Общество с ограниченной ответственностью "СТИЛСОФТ" Broadband shf and vhf signals detector and operation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005139150A (en) 2007-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jansen et al. Crowd-GPS-Sec: Leveraging crowdsourcing to detect and localize GPS spoofing attacks
AU2009333383B2 (en) Interference detection, characterization and location in a wireless communications or broadcast system
US20050272439A1 (en) Mobile localization in gsm networks
RU2306578C1 (en) Method for determining electromagnetic signal source position
Gong et al. GPS spoofing based time stamp attack on real time wide area monitoring in smart grid
CN111812630A (en) System and method for detecting target and estimating DOA (direction of arrival) of external radiation source radar when interference remains
CN101893661B (en) Optical and electromagnetic signal synchronous monitoring lightening data processing method
CN110879380A (en) GNSS interference source positioning method based on mobile phone
Narita et al. A study of lightning location system (Blitz) based on VLF sferics
KR20040069230A (en) Position determination method and system of wireless communication equipment
US9057777B2 (en) Device for detecting events
Sha’ameri et al. Performance analysis of a minimum configuration multilateration system for airborne emitter position estimation
Pereira et al. Evaluating location fingerprinting methods for underground GSM networks deployed over Leaky Feeder
US20220357459A1 (en) A device, a system, a method and computer program product for identifying interfering devices in position measurements
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
Lafkovici et al. Performance analysis of the north American lightning detection network using CN Tower lightning data
Harris et al. Radiometric detection and analysis of arcing faults
Pereira et al. Multi-technology RF fingerprinting with leaky-feeder in underground tunnels
CN114034936A (en) Lightning positioning system and method based on distributed monitoring sites
Xie et al. Performance analysis of drone small cells under inter-cell interference
Shvets et al. Lightning location and estimate of the lower ionosphere effective height using by dispersion properties of tweek atmospherics
Tofani et al. Lightning Activity Evaluation in South Sumatera Region
Syed et al. Wideband communication channel sounding for wireless industrial internet-of-things applications
US20190391248A1 (en) Hand-held radar

Legal Events

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

Effective date: 20121216