RU2608176C1 - Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов - Google Patents
Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608176C1 RU2608176C1 RU2015145060A RU2015145060A RU2608176C1 RU 2608176 C1 RU2608176 C1 RU 2608176C1 RU 2015145060 A RU2015145060 A RU 2015145060A RU 2015145060 A RU2015145060 A RU 2015145060A RU 2608176 C1 RU2608176 C1 RU 2608176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- positioning
- observation points
- coordinates
- goniometric
- measured
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
- G01S5/22—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
- G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области навигационных систем и может быть использовано для позиционирования удаленных объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности и достоверности позиционирования объекта, а также упрощение процедуры прицеливания за счет уменьшения точек наблюдения, ввода критерия правильного выбора этих точек и критерия попадания лучей на объект. Указанный результат достигается тем, что способ позиционирования удаленного объекта осуществляется с помощью дальномерно-угломерных приборов для определения координат удаленных объектов, недоступных для непосредственного позиционирования, при этом с помощью разницы магнитных азимутов определяется правильность расположения позиций наблюдения, с помощью расстояний и углов подъема находятся координаты, с помощью сравнения разницы магнитных азимутов с расчетным углом сходимости проводится проверка попадания лучей на объект. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области навигационных систем и может быть использовано для позиционирования удаленных объектов на основе информации, получаемой от двух и более пространственно разнесенных дальномерно-угломерных узлов.
Как в военных, так и гражданских областях приходится решать задачи, основанные на определении координат удаленных объектов, недоступных для непосредственного позиционирования с помощью, например, спутникового навигационного приемника (СИП). Позиционирование удаленных объектов в гражданской сфере востребовано при проведении геологоразведочных и строительных работ в условиях труднодоступности в горной, лесистой или болотистой местности. В военной области поставленные задачи решаются в целях разведки и целеуказания, при этом особенно остро стоят проблемы удобства использования, точности и достоверности получаемой информации.
В настоящее время широкое применение получили индивидуальные дальномерно-угломерные приборы (ДУП), снабженные дальномером (как правило, лазерным) и средствами для измерения вертикальных и горизонтальных углов (обычно это магнитометры). Направив луч прибора на позиционируемый объект можно получить с его помощью сферические координаты объекта по отношению к точке наблюдения, где располагается ДУП (наклонную дальность, магнитный азимут и угол места). Для определения собственных координат (привязки к местности) ДУП может непосредственно включать либо подключаются к приборам, содержащим СНП.
Позиционирование объектов удобно проводить в связанной с поверхностью земли декартовой локальной системе координат (ЛСК), переведя в нее предварительно координаты пунктов наблюдения. Затем, при необходимости, можно провести обратные преобразования из ЛСК в используемую рабочую систему координат (СК), например в систему координат Гаусса-Крюгера либо геодезическую.
Чаще всего на практике используют способ позиционирования удаленных объектов методом прямой засечки, базирующимся на найденных координатах ДУП и определенных с его помощью сферических координатах объекта: наклонной дальности, магнитного азимута и угла подъема. В ЛСК «восток-север-верх» с началом в точке наблюдения, с учетом собственных координат ДУП и магнитного склонения ,координаты объекта могут быть определены по известным формулам преобразования сферических координат в декартовы:
где ρ - наклонная дальность, β - угол магнитного азимута, α - угол подъема объекта, λ - магнитное склонение в пункте наблюдения.
Далее, при необходимости, проводят преобразование координат в выбранную СК.
Способ прост в исполнении, но имеет ряд недостатков, таких как низкая точность из-за погрешности определения магнитного азимута и магнитного склонения, невозможность использования вблизи металлических конструкций и в зонах магнитных аномалий, возможность грубой ошибки позиционирования из-за отсутствия критерия попадания луча на удаленный объект (ошибка прицеливания).
Для позиционирования с помощью ДУП может быть использован способ (ангуляция), основанный на определении углов на объект с двух позиций (Дардари Д. Методы спутникового и наземного позиционирования. Перспективы развития технологий обработки сигналов. М.: Техносфера, 2012, с. 128, 129).
Позиция определяется в ходе решения треугольника, у которого найдено основание (расстояние между позициями наблюдения) и два прилежащих к нему угла на объект.
Данный способ исключает грубую ошибку прицеливания, но сохраняются и даже могут быть ухудшены за счет двойного использования угловых измерений остальные недостатки:
- низкая точность из-за погрешности определений магнитных азимутов и магнитных склонений;
- невозможность работы вблизи металлических конструкций и в зонах магнитных аномалий.
Наиболее близким к предлагаемому способу является латерационный (основанный на определении расстояний) способ позиционирования, при котором позицию объекта определяют пересечением сфер с центрами в трех либо более позициях наблюдения и с радиусами, найденными с помощью дальномера (Дардари Д. Методы спутникового и наземного позиционирования. Перспективы развития технологий обработки сигналов. М.:Техносфера, 2012, с. 126).
Для k точек наблюдения (k≥3), если координаты в ЛСК i-й точки наблюдения обозначить (xi, yi, zi), а расстояние от нее до объекта ρi, определить позицию объекта можно в ходе решения системы уравнений:
При k=3 помимо основного решения получают и побочное решение, которое должно быть выявлено и отброшено; при k>3 имеют избыточность данных, которая позволяет избавиться от неопределенности и уточнить позицию объекта.
Этот способ более универсален и обеспечивает более высокую по сравнению с предыдущими точность позиционирования объекта за счет более высокой точности измерения линейных расстояний по сравнению с измерением угловых параметров и за счет исключения из расчетов магнитного склонения.
Недостатками данного способа является то, что для позиционирования требуется не менее трех не расположенных на одной прямой точек наблюдения (четырех - если нет логической возможности отбросить побочное решение), точность позиционирования существенно зависит от взаимного расположения точек наблюдения (геометрический фактор), которое не всегда может быть обеспечено для достижения необходимой точности в условиях наземного позиционирования с относительно плоским расположением объектов и точек наблюдения (Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - М. - Картгеоцентр. - 2004. - с. 170-173), возможна грубая ошибка прицеливания из-за отсутствия критерия попадания луча ДУП на удаленный объект.
Целью изобретения является повышение точности и достоверности позиционирования объекта, а так же упрощение процедуры прицеливания за счет уменьшения точек наблюдения, ввода критерия правильного выбора этих точек и критерия попадания лучей на объект.
Для достижения цели предложен способ пространственного позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов, заключающийся в том, что координаты удаленного объекта определяют с использованием нескольких, предварительно измеренных с помощью дальномерно-угломерных приборов расстояний до объекта, при этом в процессе определения расстояний лучи приборов наводятся на объект с точек наблюдения, координаты которых известны. Число необходимых точек наблюдения снижено до двух, используют измеренные с помощью приборов не только расстояния, но и угловые координаты объекта (магнитные азимуты и углы подъема) по отношению к точкам наблюдения, введен критерий выбора точек наблюдения, позволяющий обеспечить необходимую точность позиционирования, введен критерий попадания лучей дальномерно-угломерных приборов на объект в процессе измерений. При этом используют измеренные с помощью дальномерно-угломерных приборов углы подъема и два расстояния до объекта для определения его координат в плане (координат X, Y на горизонтальной плоскости), используют угол подъема и расстояние до объекта, измеренные с помощью дальномерно-угломерного прибора от одной из точек наблюдения, для определения высоты расположения объекта (координата Z), используют разность магнитных азимутов на объект измеренных с помощью дальномерно-угломерных приборов с обеих точек наблюдения для проверки возможности обеспечения необходимой точности позиционирования и (при необходимости) выдачи рекомендаций по смене точки наблюдения, используют измеренные с помощью дальномерно-угломерных приборов магнитные азимуты объекта с обеих точек наблюдения и угол подъема на объект с одной из точек наблюдения для проверки попадания лучей дальномерно-угломерных приборов на объект в процессе измерения и (при необходимости) выдачи предупреждения об ошибке измерения.
Способ вычисления координат удаленного объекта в ЛСК, центр которой совмещен с ближайшим к объекту пунктом наблюдения, состоит из следующих основных шагов (на фиг. 1 показана поясняющая схема пространственного позиционирования, а на фиг. 2 - ее горизонтальная проекция):
Шаг 1. Направляя лучи дальномерно-угломерного прибора на позиционируемый объект, с каждой из двух точек наблюдения получают два комплекта сферических координат объекта.
Шаг 2 (Предварительное позиционирование). Определяют декартовы координаты объекта методом прямой засечки (1) из ближайшего к объекту пункта наблюдения (Xп, Yп, Zп) (расчетная позиция в целях упрощения показана лишь на фиг. 2).
Шаг 3 (Проверка геометрического фактора и критерий выбора точек наблюдения). Определяют приближенный угол сходимости, как приведенной (по модулю 2π) абсолютной разности между магнитными азимутами на объект с обеих точек наблюдения (dm). Если dm выходит за обеспечивающий необходимую точность диапазон (для большинства задач этот диапазон находится в пределах 30÷150°), то выдается признак недостоверности позиционирования с рекомендацией по смене позиции наблюдения и с ориентировочными координатами прямой засечки: X=Xп, Y=Yп, Z=Zп. Прекращают процедуру вычислений.
Шаг 4. Проецируют на горизонтальную плоскость треугольник, образованный расстоянием между пунктами наблюдения (ρ0) и дистанциями от пунктов наблюдения до объекта (ρ1, ρ2):
Шаг 5. Определяют по трем сторонам полученного треугольника (r0, r1, r2) угол при вершине (фиг. 2):
Шаг 6 (критерий попадания лучей на объект). Проводят сравнение между полученным углом при вершине (В) и dm (см. шаг 2). Если сравниваемые значения отличаются друг от друга на допустимую пороговую величину, то осуществляют переход к следующему шагу, в противном случае выдается признак ошибочности засечки и процедуру вычислений прекращают.
Шаг 6. Пересечением окружностей определяют два варианта координат в плане (координат на горизонтальной плоскости) точки схода лучей (фиг. 2):
Из 2-х полученных в ходе решения системы уравнений (5) расчетных решений B(Xp1, Yp1), B'(Xp2, Yp2) оставляют вариант (X, Y), ближайший к точке (Xп, Yп). Фиксируют высоту объекта: Z=Zп. Процедуру вычислений заканчивают.
Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа позиционирования удаленного объекта является повышение точности и достоверности позиционирования объекта, а также упрощение процедуры позиционирования за счет уменьшения точек наблюдения, ввода критерия правильного выбора этих точек и критерия попадания лучей на объект в процессе измерения.
Claims (5)
1. Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов, заключающийся в том, что координаты удаленного объекта определяют с использованием нескольких, предварительно измеренных с помощью дальномерно-угломерных приборов расстояний до объекта, при этом в процессе определения расстояний лучи приборов наводятся на объект с точек наблюдения, координаты которых известны, отличающийся тем, что число необходимых точек наблюдения снижено до двух, используют измеренные с помощью приборов не только расстояния, но и угловые координаты объекта - магнитные азимуты и углы подъема, по отношению к точкам наблюдения, введен критерий выбора точек наблюдения, позволяющий обеспечить необходимую точность позиционирования, введен критерий попадания лучей дальномерно-угломерных приборов на объект в процессе измерений.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют измеренные с помощью дальномерно-угломерных приборов углы подъема и два расстояния до объекта для определения его плановых координат X, Y на горизонтальной плоскости.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют угол подъема и расстояние до объекта, измеренные с помощью дальномерно-угломерного прибора от одной из точек наблюдения, для определения высоты расположения объекта - координата Z.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют разность магнитных азимутов на объект измеренных с помощью дальномерно-угломерных приборов с обеих точек наблюдения для проверки возможности обеспечения необходимой точности позиционирования и (при необходимости) выдачи рекомендаций по смене точки наблюдения.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют измеренные с помощью дальномерно-угломерных приборов магнитные азимуты объекта с обеих точек наблюдения и угол подъема на объект с одной из точек наблюдения для проверки попадания лучей дальномерно-угломерных приборов на объект в процессе измерения и, при необходимости, выдачи предупреждения об ошибке измерения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145060A RU2608176C1 (ru) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145060A RU2608176C1 (ru) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2608176C1 true RU2608176C1 (ru) | 2017-01-17 |
Family
ID=58455902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015145060A RU2608176C1 (ru) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608176C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703258C1 (ru) * | 2019-04-18 | 2019-10-16 | Валерий Владимирович Хуторцев | Латерационный способ однопозиционной радиолокации подвижных источников радиосигнала на дорожной сети |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5764785A (en) * | 1995-08-21 | 1998-06-09 | Jones; Mark F. | Object identification system |
WO2002063241A1 (fr) * | 2001-02-08 | 2002-08-15 | Nkk Corporation | Procede de mesure de coordonnees tridimensionnelles, dispositif de mesure de coordonnees tridimensionnelles et procede permettant la construction d"une structure de grande dimension |
DE202006017419U1 (de) * | 2006-11-13 | 2007-01-11 | Schein, Bernd, Dipl.-Ing. | Sicheres Ortungs- und Auffindungssystem für Personen und Gegenstände |
RU108136U1 (ru) * | 2010-09-06 | 2011-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Волго" | Комплекс панорамного видеонаблюдения и контроля территории |
RU2567865C1 (ru) * | 2014-07-01 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" (АО "КНИИТМУ") | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов |
-
2015
- 2015-10-20 RU RU2015145060A patent/RU2608176C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5764785A (en) * | 1995-08-21 | 1998-06-09 | Jones; Mark F. | Object identification system |
WO2002063241A1 (fr) * | 2001-02-08 | 2002-08-15 | Nkk Corporation | Procede de mesure de coordonnees tridimensionnelles, dispositif de mesure de coordonnees tridimensionnelles et procede permettant la construction d"une structure de grande dimension |
DE202006017419U1 (de) * | 2006-11-13 | 2007-01-11 | Schein, Bernd, Dipl.-Ing. | Sicheres Ortungs- und Auffindungssystem für Personen und Gegenstände |
RU108136U1 (ru) * | 2010-09-06 | 2011-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Волго" | Комплекс панорамного видеонаблюдения и контроля территории |
RU2567865C1 (ru) * | 2014-07-01 | 2015-11-10 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" (АО "КНИИТМУ") | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДАРДАРИ Д. Методы спутникового и наземного позиционирования. Москва, Техносфера, 2012, с.126. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703258C1 (ru) * | 2019-04-18 | 2019-10-16 | Валерий Владимирович Хуторцев | Латерационный способ однопозиционной радиолокации подвижных источников радиосигнала на дорожной сети |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102411142B (zh) | 三维目标跟踪方法和系统、处理器、软件程序产品 | |
RU2695642C1 (ru) | Способ определения местоположения наземного источника радиоизлучения | |
RU2567865C1 (ru) | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов | |
CN105823420A (zh) | 一种角锥组合件回光能量中心坐标精密导出方法 | |
US10184799B2 (en) | Systems and methods for targeting objects of interest in denied GPS environments | |
RU2471152C1 (ru) | Способ навигации летательных аппаратов | |
RU2515469C1 (ru) | Способ навигации летательных аппаратов | |
RU2601494C1 (ru) | Способ определения координат летательных аппаратов на основе использования двух дирекционных углов и одного угла места | |
RU2559820C1 (ru) | Способ навигации движущихся объектов | |
CA3141746C (en) | Improvements in and relating to targeting | |
RU2608176C1 (ru) | Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов | |
RU2713193C1 (ru) | Способ межпозиционного отождествления результатов измерений и определения координат воздушных целей в многопозиционной радиолокационной системе | |
RU2667115C1 (ru) | Способ позиционирования объекта засечкой азимута с первого измерительного пункта и угла места с дальностью - со второго | |
RU2677586C1 (ru) | Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго | |
WO2015194966A1 (en) | Method and system for quality control and correction of position data from navigation satellites in areas with obstructing objects | |
RU2645549C2 (ru) | Способ определения координат летательных аппаратов с использованием одного дирекционного угла и двух углов места | |
RU2536320C1 (ru) | Способ навигации летательных аппаратов | |
RU2564552C1 (ru) | Способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности | |
RU2684733C2 (ru) | Способ определения положения объекта засечкой с двух измерительных пунктов по азимуту, углу места и дальности | |
Tomaštik et al. | Compass measurement–still a suitable surveying method in specific conditions | |
RU2253126C1 (ru) | Способ отождествления пеленгов источников радиоизлучений в угломерных двухпозиционных пассивных радиолокационных системах | |
RU2426073C1 (ru) | Способ навигации движущихся объектов | |
RU2824654C1 (ru) | Способ определения координат подвижных объектов во вторичной радиолокационной системе наблюдения | |
RU2739872C1 (ru) | Способ навигации летательных аппаратов | |
Pham et al. | Resection method for direct georeferencing in Terrestrial Laser Scanner |