RU2432680C1 - Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons - Google Patents

Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons Download PDF

Info

Publication number
RU2432680C1
RU2432680C1 RU2010122638/09A RU2010122638A RU2432680C1 RU 2432680 C1 RU2432680 C1 RU 2432680C1 RU 2010122638/09 A RU2010122638/09 A RU 2010122638/09A RU 2010122638 A RU2010122638 A RU 2010122638A RU 2432680 C1 RU2432680 C1 RU 2432680C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio signals
radio
group
transmitting
coordinates
Prior art date
Application number
RU2010122638/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Панов (RU)
Владимир Петрович Панов
Виктор Владимирович Приходько (RU)
Виктор Владимирович Приходько
Original Assignee
Владимир Петрович Панов
Виктор Владимирович Приходько
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 Владимир Петрович Панов, Виктор Владимирович Приходько filed Critical Владимир Петрович Панов
Priority to RU2010122638/09A priority Critical patent/RU2432680C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432680C1 publication Critical patent/RU2432680C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: at an object, time instances for receiving radio signals are recorded, said radio signals being transmitted synchronously by a group consisting of five radio signals which enable simultaneous multiple access, from five radio beacon centres with one transmitting antenna at each centre. At the object, including a mobile object, when receiving radio signals, simultaneous multiple access is carried out with ordered pickup of radio signals transmitted in the group and not reflected from the earth's surface and the difference between reception times of the radio signals is measured. Phase centres of four antennae lie in a certain manner at the same height, while the phase centre of the fifth antenna lies at different height. Spatial coordinates are determined from disclosed simple expressions which depend on the average values of repeatedly measured differences between reception times of corresponding radio signals. ^ EFFECT: high efficiency of transmitting and receiving radio signals. ^ 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к способам передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков, и может быть использовано для определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в информационно-управляющих радиотехнических системах различного назначения, в том числе в радиотехнических комплексах систем навигации и посадки летательных аппаратов (ЛА). Способ может быть применен при испытаниях на полигонах ЛА в качестве метода, обеспечивающего выбор оптимальных измерительных систем и их рациональное размещение на испытательной трассе, формировании автоматизированного комплекса обработки принятых радиосигналов и разработке алгоритмического и программного обеспечения оценки характеристик испытываемых объектов.The invention relates to communication technology, and more particularly, to methods for transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons, and can be used to determine the spatial coordinates and other characteristics of an object, functionally related to its coordinates, in information and control radio engineering systems for various purposes, including radio engineering complexes of navigation and landing systems for aircraft. The method can be applied during testing at aircraft ranges as a method that ensures the selection of optimal measuring systems and their rational placement on the test track, the formation of an automated complex for processing received radio signals and the development of algorithmic and software for evaluating the characteristics of the tested objects.

Для решения этих задач в первую очередь необходимо точное измерение пространственных координат объекта. Реализация способа позволит, кроме того, упростить соответствующие системы, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели.To solve these problems, first of all, an accurate measurement of the spatial coordinates of the object is necessary. The implementation of the method will allow, in addition, to simplify the relevant systems, to increase their technical and economic efficiency, taking into account all the components that affect the cost and technical indicators.

Известны способы передачи и приема радиосигналов, используемые в том числе в системах измерения координат объектов и основанные на применении угломерных, дальномерных, разностно- и суммарно-дальномерных и комбинированных методов определения местоположения объекта с амплитудными, временными, частотными, фазовыми и импульсно-фазовыми методами измерения параметров радиосигнала [патенты РФ №№2018855, 2115137, 2258242, 2309420; Основы испытаний летательных аппаратов / Е.И.Кринецкий и др. Под ред. Е.И.Кринецкого. - М.: Машиностр., 1979, с.64-89; Радиотехнические системы / Ю.М.Казаринов и др. Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, гл.10]. Известные способы имеют те или иные недостатки, например необходимость механического перемещения антенной системы, недостаточная разрешающая способность по дальности, необходимость априорной информации о местоположении объекта, невозможность однозначного определения координат объекта, ненадежность и др.Known methods for transmitting and receiving radio signals, including those used in systems for measuring the coordinates of objects and based on the use of goniometric, rangefinder, differential and total rangefinder and combined methods for determining the location of an object with amplitude, time, frequency, phase and pulse-phase methods of measurement radio signal parameters [RF patents №№2018855, 2115137, 2258242, 2309420; Fundamentals of Aircraft Testing / E.I. Krinetskiy et al. Ed. E.I.Krinetskogo. - M .: Mashinostr., 1979, p. 64-89; Radio engineering systems / Yu.M. Kazarinov et al. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: IC "Academy", 2008, chap. 10]. Known methods have certain disadvantages, for example, the need for mechanical movement of the antenna system, insufficient resolution in range, the need for a priori information about the location of the object, the inability to uniquely determine the coordinates of the object, unreliability, etc.

По критерию минимальной достаточности за прототип принят способ передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков, фазовые центры передающих антенн которых находятся в заданных точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, x, y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0z, направленной от земли, при котором передают радиосигналы и на приемнике объекта измеряют разности времен приходов принятых радиосигналов [Радиотехнические системы / Ю.М.Казаринов и др. Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, гл.10, с. 437-443, 449-454].According to the criterion of minimum sufficiency, the prototype adopted a method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons, the phase centers of the transmitting antennas of which are located at predetermined points in a rectangular coordinate system with the origin at a given point 0, located mainly on the surface of the earth, with a plane (0, x, y ) tangent to the earth’s surface at point 0, and the 0z axis directed away from the earth, at which the radio signals are transmitted, and the difference in the arrival times of the received radio signals is measured at the object’s receiver [Radio engineering STEM / Yu.M.Kazarinov et al., Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: IC "Academy", 2008, chap. 10, p. 437-443, 449-454].

Преимуществом заявляемого способа передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков по сравнению с известными и прототипом является возможность повышения технико-экономической эффективности радиотехнических комплексов определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами. Это достигается тем, что с пяти радиомаячных пунктов с одной передающей антенной в каждом передают синхронизированно группу из пяти радиосигналов, допускающих совмещенный во времени множественный доступ, одновременно по одному радиосигналу с антенн каждого радиомаячного пункта. На объекте при приеме радиосигналов осуществляют совмещенный во времени множественный доступ с упорядоченным выделением передаваемых в группе и неотраженных от поверхности земли радиосигналов, синхронизированно регистрируют моменты времен приема на объекте всех указанных радиосигналов и измеряют разности между временами приемов радиосигналов. При этом фазовые центры антенн расположены определенным образом, четыре из них - на одинаковой высоте, а пятая - на другой высоте. Пространственные координаты определяют по простым выражениям, зависящим от средних значений многократно измеренных разностей между временами приемов соответствующих радиосигналов. Способ существенно облегчает исключение систематической погрешности. Он позволяет уменьшить влияние на точность определения координат случайных погрешностей путем повторения измерений указанных разностей N раз, т.к. среднеквадратическая ошибка среднего значения в

Figure 00000001
раз меньше среднеквадратической ошибки отдельного измерения.An advantage of the proposed method for transmitting and receiving radio signals of ground beacons in comparison with the known and prototype is the ability to improve the technical and economic efficiency of radio systems for determining spatial coordinates and other characteristics of the object, functionally related to its coordinates. This is achieved by the fact that from five radio beacon points with one transmitting antenna in each, a group of five radio signals is transmitted synchronously, allowing multiple access combined in time, simultaneously one radio signal from the antennas of each radio beacon point. When receiving radio signals at the facility, time-multiple access is performed with ordered allocation of the radio signals transmitted in the group and not reflected from the earth's surface, the moments of reception times of all the indicated radio signals at the facility are recorded synchronously and the differences between the times of receiving the radio signals are measured. In this case, the phase centers of the antennas are located in a certain way, four of them at the same height, and the fifth at a different height. The spatial coordinates are determined by simple expressions, depending on the average values of the repeatedly measured differences between the times of receptions of the corresponding radio signals. The method greatly facilitates the elimination of systematic error. It allows you to reduce the impact on the accuracy of determining the coordinates of random errors by repeating measurements of these differences N times, because standard error of the mean in
Figure 00000001
times less than the standard error of a single measurement.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков, фазовые центры передающих антенн которых находятся в заданных точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, x, y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0z, направленной от земли, передают радиосигналы и на приемнике объекта измеряют разности времен приходов принятых радиосигналов, в соответствии с настоящим изобретением с пяти радиомаячных пунктов, упорядоченных заданным образом, с одной передающей антенной в каждом, с фазовыми центрами антенн в четырех пунктах, расположенными на одинаковой заданной высоте z=h с координатами на плоскости (0, x, y), равными x1=0, y1=b; x2=a, y2=0; x3=0, y3=-b; x4=-a, y4=0, и в пятом пункте - с фазовым центром антенны, расположенным на заданной высоте z=Н с координатами, равными x5=α, y5=β, где h, H, a, b>0, а α и β - действительные числа, с нумерацией индексов для антенн, соответствующей нумерации радиомаячных пунктов 1, 2, 3, 4 и 5, передают синхронизированно группу из пяти радиосигналов, допускающих совмещенный во времени множественный доступ, с индексами, соответствующими индексам антенн, с длительностями, не превышающими Δτ1, одновременно по одному радиосигналу с антенн каждого радиомаячного пункта с задержкой между группами Δτ2n, необязательно одинаковой от группы к группе, где n - номер группы, изменяющийся от 1 до N, превышающей максимальное из значений Δτ1 и (a+b)/νs, где νs - скорость распространения радиосигнала, а на объекте, в том числе подвижном, при приеме радиосигналов осуществляют совмещенный во времени множественный доступ с упорядоченным выделением передаваемых в группе и неотраженных от поверхности земли радиосигналов, синхронизированно регистрируют моменты времен приема на объекте всех указанных радиосигналов, измеряют разности Δti,1 между временами приемов i-х радиосигналов и первого радиосигнала, где индекс i может принимать одно из значений 2, 3, 4, 5, указанные измерения повторяют последовательно еще N-1 раз, в процессе измерений при каждом повторении измерений для каждого i производят суммирование соответствующих измеренных разностей времен Δti,1 с ранее суммированными и после N-го измерения определяют средние значения

Figure 00000002
как результаты деления соответствующих накопленных сумм на заданное число N, причем N задают из условия, что
Figure 00000003
, где V- скорость перемещения объекта, Δs - заданный характерный масштаб, определяющий в том числе разрешающую способность определения пространственных координат объекта, и определяют преимущественно пространственные координаты объекта (x0, y0, z0) в соответствии с выражениямиTo achieve the specified technical result in the method of transmitting and receiving radio signals from ground-level beacons, the phase centers of the transmitting antennas of which are located at predetermined points in a rectangular coordinate system with the origin at a given point 0, located mainly on the surface of the earth, with a plane (0, x, y) , tangent to the earth’s surface at point 0, and the 0z axis directed from the earth transmit radio signals, and at the object’s receiver, the difference in arrival times of the received radio signals is measured, in accordance with the present invention Niemi with five Beacon points arranged in a predetermined manner, with one transmit antenna in each, with the antenna phase center at four points located at the same predetermined height z = h coordinates on the plane (0, x, y), equal to x 1 = 0 , y 1 = b; x 2 = a, y 2 = 0; x 3 = 0, y 3 = -b; x 4 = -a, y 4 = 0, and in the fifth paragraph - with the phase center of the antenna located at a given height z = H with coordinates equal to x 5 = α, y 5 = β, where h, H, a, b > 0, and α and β are real numbers, with the numbering of the indices for the antennas corresponding to the numbering of the beacon points 1, 2, 3, 4 and 5, transmitting in synchronized fashion a group of five radio signals that allow multiple access combined in time with indices corresponding to the indices antennas, with duration not exceeding Δτ 1, simultaneously over a single radio signal from each antenna Beacon point with delayed oh between groups Δτ 2n, optionally the same from group to group, where n - group number varying from 1 to N, exceeding the maximum of the values Δτ 1 and (a + b) / ν s , where ν s - velocity of RF signal propagation and at the object, including mobile, when receiving radio signals, time-multiple access is performed with ordered allocation of the radio signals transmitted in the group and not reflected from the earth's surface, synchronously register the moments of reception times of all the indicated radio signals at the object, measure the difference Δt i, 1 between the times of receptions i-x of radio signals and the first radio signal, wherein the index i can take one of the values 2, 3, 4, 5, these measurements are repeated successively more N-1 times, during measurements in each repeat measurements for each i summarize the corresponding measured time differences Δt i, 1 with the previously summed and, after the Nth measurement, determine the average values
Figure 00000002
as the results of dividing the corresponding accumulated sums by a given number N, and N is set from the condition that
Figure 00000003
, where V is the velocity of the object, Δs is the specified characteristic scale, which also determines the resolution of determining the spatial coordinates of the object, and mainly determines the spatial coordinates of the object (x 0 , y 0 , z 0 ) in accordance with the expressions

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000004
Figure 00000005

Figure 00000006
, где
Figure 00000006
where

Figure 00000007
Figure 00000008
и индекс i может принимать значения 2, 3, 4, 5, а при необходимости определяют и другие характеристики объекта, функционально связанные с его координатами, и полученную информацию передают потребителю.
Figure 00000007
Figure 00000008
and the index i can take values 2, 3, 4, 5, and, if necessary, determine other characteristics of the object, functionally related to its coordinates, and the received information is transmitted to the consumer.

Также при передаче с радиомаячных пунктов групп радиосигналов одновременно передают информацию, изменяя соответствующим ей образом времена задержки между группами Δτ2n, а при приеме радиосигналов на объекте измеряют Δτ2n и в соответствии с ними восстанавливают информацию и передают ее потребителю.Also, when transmitting groups of radio signals from radio beacon points, information is simultaneously transmitted, changing the delay times between the groups Δτ 2n accordingly, and when receiving radio signals at the object, Δτ 2n is measured and information is restored in accordance with them and transmitted to the consumer.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о способах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать заявляемый способ новым и имеющим изобретательский уровень. Ниже изобретение описано более детально.In the current level of technology, no sources of information have been identified that would contain information about methods of the same purpose with the specified set of distinctive features, which allows us to consider the claimed method as new and having an inventive step. The invention is described in more detail below.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

Радиосигналы наземных радиомаяков передают с антенн, фазовые центры которых находятся в заданных точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, x, y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0z, направленной от земли. На приемнике объекта измеряют разности времен приходов принятых радиосигналов.The radio signals of terrestrial beacons are transmitted from antennas whose phase centers are at given points in a rectangular coordinate system with the origin at a given point 0, located mainly on the earth’s surface, with a plane (0, x, y) tangent to the earth’s surface at point 0, and an axis 0z directed from the earth. At the receiver of the object, the difference in the arrival times of the received radio signals is measured.

Технический результат, заключающийся в повышении технико-экономической эффективности систем определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, достигается за счет того, что с пяти радиомаячных пунктов, упорядоченных заданным образом, с одной передающей антенной в каждом, передают синхронизированно группу из пяти радиосигналов, допускающих совмещенный во времени множественный доступ, одновременно по одному радиосигналу с антенн каждого радиомаячного пункта с длительностями, не превышающими Δτ1. Нумерация индексов для антенн соответствует нумерации радиомаячных пунктов 1, 2, 3, 4 и 5. Фазовые центры антенн в четырех пунктах расположены на одинаковой заданной высоте z=h с координатами на плоскости (0, x, y), равными x1=0, y1=b; х2=a, y2=0; x3=0, y3=-b; x4=-a, y4=0, и в пятом пункте - с фазовым центром антенны, расположенным на заданной высоте z=Н с координатами, равными x5=α, y5=β, где h, H, a, b>0, а α и β - действительные числа.The technical result, which consists in increasing the technical and economic efficiency of systems for determining spatial coordinates and other characteristics of an object that are functionally related to its coordinates, is achieved due to the fact that from five radio beacon points ordered in a specified way, with one transmitting antenna in each, a group is transmitted synchronously of five radio signals that allow multiple access combined in time, at the same time one radio signal from the antennas of each radio beacon station with a long not exceeding Δτ 1 . The numbering of the indices for the antennas corresponds to the numbering of the beacon points 1, 2, 3, 4 and 5. The phase centers of the antennas at four points are located at the same given height z = h with coordinates on the plane (0, x, y) equal to x 1 = 0, y 1 = b; x 2 = a, y 2 = 0; x 3 = 0, y 3 = -b; x 4 = -a, y 4 = 0, and in the fifth paragraph - with the phase center of the antenna located at a given height z = H with coordinates equal to x 5 = α, y 5 = β, where h, H, a, b > 0, and α and β are real numbers.

Между группами должна быть задержка Δτ2n, необязательно одинаковая от группы к группе, где n - номер группы, изменяющийся от 1 до N, превышающая максимальное из значений Δτ1 и (a+b)/νs, где νs - скорость распространения радиосигнала.Between groups there should be a delay Δτ 2n , not necessarily the same from group to group, where n is the group number, varying from 1 to N, exceeding the maximum of Δτ 1 and (a + b) / ν s , where ν s is the propagation speed of the radio signal .

На объекте, в том числе подвижном, при приеме радиосигналов осуществляют совмещенный во времени множественный доступ с упорядоченным выделением передаваемых в группе и неотраженных от поверхности земли радиосигналов. На объекте синхронизированно регистрируют моменты времен приема всех указанных радиосигналов и измеряют разности Δti,1 между временами приемов i-х радиосигналов и первого радиосигнала. Индекс i может принимать одно из значений 2, 3, 4, 5.At an object, including a mobile one, when receiving radio signals, a multiple access is combined in time with an ordered allocation of radio signals transmitted in a group and not reflected from the earth's surface. At the object, the timing of the reception times of all the indicated radio signals is synchronously recorded and the differences Δt i, 1 between the reception times of the i-th radio signals and the first radio signal are measured. Index i can take one of the values 2, 3, 4, 5.

Указанные измерения повторяют последовательно еще N-1 раз. В процессе измерений при каждом повторении измерений для каждого i производят суммирование соответствующих измеренных разностей времен Δti,1 с ранее суммированными. После N-го измерения определяют средние значения

Figure 00000009
как результаты деления соответствующих накопленных сумм на заданное число N. При этом N задают из условия, что
Figure 00000010
, где V - скорость перемещения объекта, Δs - заданный характерный масштаб, определяющий в том числе разрешающую способность определения пространственных координат объекта.These measurements are repeated sequentially another N-1 times. In the measurement process, at each measurement repeat, for each i, the corresponding measured time differences Δt i, 1 are summed up with the previously summed. After the N-th measurement, average values are determined
Figure 00000009
as the results of dividing the corresponding accumulated amounts by a given number N. Moreover, N is set from the condition that
Figure 00000010
, where V is the velocity of the object, Δs is the specified characteristic scale, which also determines the resolution of determining the spatial coordinates of the object.

Пространственные координаты объекта (x0, y0, z0) определяют в соответствии с выражениями

Figure 00000011
Figure 00000005
Figure 00000012
, где
Figure 00000013
Figure 00000008
и индекс i может принимать значения 2, 3, 4, 5. При необходимости определяют и другие характеристики объекта, функционально связанные с его координатами, и полученную информацию передают потребителю.The spatial coordinates of the object (x 0 , y 0 , z 0 ) are determined in accordance with the expressions
Figure 00000011
Figure 00000005
Figure 00000012
where
Figure 00000013
Figure 00000008
and the index i can take values 2, 3, 4, 5. If necessary, other characteristics of the object, functionally related to its coordinates, are determined, and the received information is transmitted to the consumer.

Также при передаче с радиомаячных пунктов групп радиосигналов можно одновременно передавать информацию, изменяя соответствующим ей образом времена задержки между группами Δτ2n. В этом случае при приеме радиосигналов на объекте измеряют Δτ2n и в соответствии с ними восстанавливают информацию и передают ее потребителю.Also, when transmitting groups of radio signals from radio beacon points, information can be simultaneously transmitted, changing the delay times between the groups Δτ 2n accordingly. In this case, when receiving radio signals at the object, Δτ 2n is measured and, in accordance with them, information is restored and transmitted to the consumer.

Развитие используемой для реализации способа технологической базы, в том числе связанной с синхронизацией, измерением абсолютного времени с высокой точностью, которая уже сейчас достигает наносекунд и выше (контролируют временное положение с точностью лучше 10 пикосекунд [Р.Нестеров. wsyachina.com/technology/extra_short_impulse.html, обращение 13.05.2010]), предполагает, что данный способ имеет хорошие перспективы по дальнейшему увеличению точности определения пространственных координат объекта. Способ обладает достаточным быстродействием определения координат и параметров подвижного объекта при сохранении заданной точности. Он легко реализуется в вычислительных процессорах вследствие использования простых выражений для определения пространственных координат.Development of the technological base used to implement the method, including synchronization, measuring absolute time with high accuracy, which is now reaching nanoseconds and higher (control the time position with an accuracy of better than 10 picoseconds [R. Nesterov. Wsyachina.com/technology/extra_short_impulse .html, appeal 05/13/2010]), suggests that this method has good prospects for further increasing the accuracy of determining the spatial coordinates of an object. The method has sufficient speed to determine the coordinates and parameters of a moving object while maintaining a given accuracy. It is easily implemented in computing processors due to the use of simple expressions to determine spatial coordinates.

Проиллюстрируем возможности заявляемого способа на примерах математического моделирования определения пространственных координат с заданными среднеквадратическими ошибками σ определения параметра dt (дальности от фазового центра антенны первого радиомаячного пункта до фазового центра антенны объекта).We illustrate the capabilities of the proposed method by the examples of mathematical modeling for determining spatial coordinates with specified mean square errors σ of determining the parameter dt (the distance from the phase center of the antenna of the first beacon station to the phase center of the antenna of the object).

Зададим для всех примеров одинаковые среднеквадратические ошибки отдельных измерений di,1=3 см, высоты фазовых центров антенн h=1 метр, z=0.03 км, а=500 метров, b=500 метров и N=1000. На чертежах затемнены пространственные зоны, в которых σ превышает заданные указанные ошибки на границах зон. На фиг.1 представлены результаты моделирования для σ=1 метр, на фиг.2 - для σ=10 метров, на фиг.3 - для σ=100 метров, на фиг.4 - для σ=250 метров.For all the examples, we set the same standard errors of the individual measurements d i, 1 = 3 cm, the height of the phase centers of the antennas h = 1 meter, z = 0.03 km, a = 500 meters, b = 500 meters and N = 1000. The drawings shaded spatial zones in which σ exceeds the specified specified errors at the boundaries of the zones. Figure 1 presents the simulation results for σ = 1 meter, figure 2 for σ = 10 meters, figure 3 for σ = 100 meters, figure 4 for σ = 250 meters.

Перечислим основные достоинства способа:We list the main advantages of the method:

- используются пять радиомаячных пунктов с одной передающей антенной в каждом, которые передают синхронизированно группу из пяти радиосигналов, допускающих совмещенный во времени множественный доступ, одновременно по одному радиосигналу с антенн каждого радиомаячного пункта, а на объекте при приеме радиосигналов осуществляют совмещенный во времени множественный доступ с упорядоченным выделением передаваемых в группе и неотраженных от поверхности земли радиосигналов, при этом фазовые центры четырех антенн расположены определенным образом на одинаковой высоте h, а пятой - на высоте Н,- five radio beacon points with one transmitting antenna in each are used, which transmit synchronously a group of five radio signals that allow multiple access in time, at the same time one radio signal from the antennas of each radio beacon, and at the object, when receiving radio signals, they carry out multiple access with time ordered selection of radio signals transmitted in the group and not reflected from the earth's surface, while the phase centers of the four antennas are located BrAZ at the same height h, and fifth - at a height H,

- однозначное определение координат производится по простым выражениям и легко реализуется в вычислительных процессорах,- unambiguous determination of coordinates is made by simple expressions and is easily implemented in computing processors,

- затрачивается относительно мало времени на выполнение измерений,- relatively little time is spent on making measurements,

- эффективнее использует ресурс связи.- uses the communication resource more efficiently.

Результативность и эффективность использования заявляемого способа передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков состоят в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования радиотехнических комплексов определения координат объектов, а также в других приложениях.The effectiveness and efficiency of using the proposed method for transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons consists in the fact that it can be applied in practice for the development and improvement of radio engineering systems for determining the coordinates of objects, as well as in other applications.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны».Thus, the distinctive features of the proposed method provide the appearance of new properties not achieved in the prototype and analogues. The analysis made it possible to establish: analogues with a set of features that are identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the conformity of the claimed method to the “novelty” condition.

Результаты поиска известных решений передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков для определения пространственных координат объекта, в том числе имеющих отношение к радиопеленгации, радионавигации, радиоуправлению и связи, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Search results for known solutions for transmitting and receiving radio signals from ground-level beacons for determining the spatial coordinates of an object, including those related to direction finding, radio navigation, radio control and communication, in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed method showed that they do not follow explicitly from the prior art. Also, the popularity of the influence of the actions provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result has not been revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Claims (2)

1. Способ передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков, фазовые центры передающих антенн которых находятся в заданных точках в прямоугольной системе координат с началом координат в заданной точке 0, находящейся преимущественно на поверхности земли, с плоскостью (0, x, y), касательной к поверхности земли в точке 0, и осью 0z, направленной от земли, при котором передают радиосигналы и на приемнике объекта измеряют разности времен приходов принятых радиосигналов, отличающийся тем, что с пяти радиомаячных пунктов, упорядоченных заданным образом, с одной передающей антенной в каждом, с фазовыми центрами антенн в четырех пунктах, расположенными на одинаковой заданной высоте z=h с координатами на плоскости (0, x, y), равными x1=0, y1=b; x2=a, y2=0; x3=0, y3=-b, x4=-a, y4=0, и в пятом пункте - с фазовым центром антенны, расположенном на заданной высоте z=H с координатами, равными x5=α, y5=β где h, H, a, b>0, а α и β - действительные числа, с нумерацией индексов для антенн, соответствующей нумерации радиомаячных пунктов 1, 2, 3, 4 и 5, передают синхронизированно группу из пяти радиосигналов, допускающих совмещенный во времени множественный доступ, с индексами, соответствующими индексам антенн, с длительностями, не превышающими Δτ1, одновременно по одному радиосигналу с антенн каждого радиомаячного пункта с задержкой между группами Δτ2n, не обязательно одинаковой от группы к группе, где n - номер группы, изменяющийся от 1 до N, превышающей максимальное из значений Δτ1 и (a+b)/νs, где νs - скорость распространения радиосигнала, а на объекте, в том числе подвижном, при приеме радиосигналов осуществляют совмещенный во времени множественный доступ с упорядоченным выделением передаваемых в группе и неотраженных от поверхности земли радиосигналов, синхронизированно регистрируют моменты времен приема на объекте всех указанных радиосигналов, измеряют разности Δti,1 между временами приемов i-х радиосигналов и первого радиосигнала, где индекс i может принимать одно из значений 2, 3, 4, 5, указанные измерения повторяют последовательно еще N-1 раз, в процессе измерений при каждом повторении измерений для каждого i производят суммирование соответствующих измеренных разностей времен Δti,1 с ранее суммированными и после N-го измерения определяют средние значения
Figure 00000014
как результаты деления соответствующих накопленных сумм на заданное число N, причем N задают из условия, что
Figure 00000015
где V - скорость перемещения объекта, Δs - заданный характерный масштаб, определяющий, в том числе, разрешающую способность определения пространственных координат объекта, и определяют преимущественно пространственные координаты объекта (x0, y0, z0) в соответствии с выражениями
Figure 00000016
Figure 00000017

Figure 00000018
где
Figure 00000019
Figure 00000020
, и индекс i может принимать значения 2, 3, 4, 5, а при необходимости определяют и другие характеристики объекта, функционально связанные с его координатами, и полученную информацию передают потребителю.1. A method for transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons whose phase centers of transmitting antennas are at specified points in a rectangular coordinate system with a coordinate origin at a given point 0, located mainly on the surface of the earth, with a plane (0, x, y) tangent to the surface ground at point 0, and the axis 0z, directed from the ground, at which the radio signals are transmitted, and at the object’s receiver, the differences in the arrival times of the received radio signals are measured, characterized in that from five radio beacon points ordered by again, the one transmission antenna in each, with the phase centers of the antennas at four points located at the same predetermined height z = h coordinates on the plane (0, x, y), equal to 1 x = 0, y 1 = b; x 2 = a, y 2 = 0; x 3 = 0, y 3 = -b, x 4 = -a, y 4 = 0, and in the fifth point, with the phase center of the antenna located at a given height z = H with coordinates equal to x 5 = α, y 5 = β where h, H, a, b> 0, and α and β are real numbers, with the numbering of the indices for the antennas corresponding to the numbering of the beacon points 1, 2, 3, 4 and 5, transmit in synchronized fashion a group of five radio signals that allow combined time multiple access with indices corresponding to the index of antennas, with duration not exceeding Δτ 1, simultaneously over a single radio signal from each antenna Beacon item delay between groups Δτ 2n, not necessarily the same from group to group, where n - group number varying from 1 to N, exceeding the maximum of the values Δτ 1 and (a + b) / ν s , where ν s - velocity of RF signal propagation, and at the object, including mobile, when receiving radio signals, time-multiple access is performed with ordered allocation of the radio signals transmitted in the group and not reflected from the surface of the earth, synchronously register the times of reception of all these radio signals at the object, measure the difference Δt i, 1 between the reception times of the i-th radio signals and the first radio signal, where the index i can take one of the values 2, 3, 4, 5, these measurements are repeated sequentially N-1 more times, during the measurement each time the measurements are repeated for each i summarize the corresponding measured time differences Δt i, 1 with the previously summed and after the N-th measurement, average values are determined
Figure 00000014
as the results of dividing the corresponding accumulated sums by a given number N, and N is set from the condition that
Figure 00000015
where V is the velocity of the object, Δs is the specified characteristic scale, which determines, inter alia, the resolving power of determining the spatial coordinates of the object, and mainly determine the spatial coordinates of the object (x 0 , y 0 , z 0 ) in accordance with the expressions
Figure 00000016
Figure 00000017

Figure 00000018
Where
Figure 00000019
Figure 00000020
, and the index i can take values 2, 3, 4, 5, and, if necessary, determine other characteristics of the object, functionally related to its coordinates, and the received information is transmitted to the consumer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче с радиомаячных пунктов групп радиосигналов одновременно передают информацию, изменяя соответствующим ей образом времена задержки между группами Δτ2n, а при приеме радиосигналов на объекте измеряют Δτ2n и в соответствии с ними восстанавливают информацию и передают ее потребителю. 2. The method according to claim 1, characterized in that when transmitting groups of radio signals from radio beacon points, information is simultaneously transmitted, changing the delay times between the groups Δτ 2n accordingly, and when receiving radio signals at the object, Δτ 2n is measured and information is restored in accordance with them and pass it on to the consumer.
RU2010122638/09A 2010-06-03 2010-06-03 Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons RU2432680C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122638/09A RU2432680C1 (en) 2010-06-03 2010-06-03 Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122638/09A RU2432680C1 (en) 2010-06-03 2010-06-03 Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2432680C1 true RU2432680C1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44998222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010122638/09A RU2432680C1 (en) 2010-06-03 2010-06-03 Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432680C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539966C2 (en) * 2012-12-27 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Новые Технологии Телекоммуникаций" Method for determining coordinates of fixed radio beacon with active transponder

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СКЛЯР БЕРНАРД. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М.: Изд.ДОМ «ВИЛЬЯМС», 2004, с.32-36. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539966C2 (en) * 2012-12-27 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Новые Технологии Телекоммуникаций" Method for determining coordinates of fixed radio beacon with active transponder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109188355B (en) Method for optimizing and optimally distributing receiving antennas of multi-point positioning system
RU2439799C1 (en) Method to transmit and receive radio signals of ground radio beacons
CN103402258A (en) Wi-Fi (Wireless Fidelity)-based indoor positioning system and method
RU2453996C1 (en) System to receive radio signals at objects
CN110441732B (en) Single-station multi-target positioning method in strange scattering environment
RU2435304C1 (en) Receiving and transmitting method of radio signals of ground radio beacons
CN102967848B (en) Positioning method based on distance relationship library and received signal intensity
CN110954865A (en) Short wave time difference positioning method based on ionosphere information
RU2453997C1 (en) System to receive radio signals from sources of radio radiations
CN108919323A (en) A kind of distance measuring method, system, electronic equipment and readable storage medium storing program for executing
CN105629197B (en) A kind of radiation source localization method based on received signal power information
CN103592624A (en) Distance measuring method based on strength of received signal
RU2453995C1 (en) Method to receive radio signals from sources of radio radiations
RU2432682C1 (en) Method of transmitting radio signals using radio-frequency sources
RU2453999C1 (en) Method of receiving radio signals on objects
RU2465614C1 (en) Method of receiving radio signals from radio sources
RU2432680C1 (en) Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons
RU2432677C1 (en) Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons
RU2432676C1 (en) Method of transmitting radio signals using radio-frequency source
RU2432679C1 (en) Method of transmitting and receiving radio signals from ground-based radio beacons
RU2432681C1 (en) Method of transmitting radio signals using radio-frequency sources
RU2432714C1 (en) Method of transmitting radio signals using radio-frequency sources
CN111007490A (en) Sky wave over-the-horizon radar coordinate registration method based on buoy geographic information
RU2439800C1 (en) Method to transmit radio signals by source of radiation
RU2432713C1 (en) Method of transmitting radio signals using radio-frequency sources

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20121226