RU2624984C1 - Способ определения местоположения источника сигналов - Google Patents
Способ определения местоположения источника сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624984C1 RU2624984C1 RU2016119499A RU2016119499A RU2624984C1 RU 2624984 C1 RU2624984 C1 RU 2624984C1 RU 2016119499 A RU2016119499 A RU 2016119499A RU 2016119499 A RU2016119499 A RU 2016119499A RU 2624984 C1 RU2624984 C1 RU 2624984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fast signal
- arrival
- registration
- point
- signals
- 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Технический результат: уменьшение погрешности использования его на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения. Сущность: в способе определения местоположения источника сигналов, заключающемся в том, что приемниками регистрируют время прихода быстрого сигнала (электромагнитного излучения или света) на однопозиционный пункт наблюдения с двумя точками регистрации сопутствующих медленных сигналов (инфразвуковых, акустических, сейсмических или ультразвуковых волн), а также регистрируют время прихода медленных сигналов на две точки регистрации и определяют для каждой точки регистрации разность времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов, дополнительно, для каждой точки регистрации, до прихода медленных сигналов, регистрируют быстрый сигнал двумя приемниками с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости, и по соотношению сигналов приемников с дипольными диаграммами направленности определяют угол прихода быстрого сигнала между направлением из точки регистрации на источник быстрого сигнала и линией, соединяющей обе точки регистрации, а после прихода медленных сигналов и определения разности времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации по углам прихода быстрого сигнала, известному расстоянию между точками регистрации и разностям времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации определяют скорость распространения медленных сигналов, по разностям времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации и скорости распространения сопутствующих медленных сигналов определяют расстояния от точек регистрации до источника быстрого сигнала, а по расстояниям от двух точек регистрации до источника быстрого сигнала и известному расстоянию между точками регистрации определяют местоположение источника быстрого сигнала. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, к пеленгаторам и предназначается для определения местоположения источников сигналов электромагнитного излучения (ЭМИ) и(или) света искусственного и естественного происхождения (например, молниевых разрядов или промышленных взрывов) и может быть использовано в метеорологии, в службе наблюдения за грозовой деятельностью, в морском транспорте и авиации.
Оценка направления и дальности до источника сигналов при установке одного устройства на однопозиционном пункте наблюдения возможна с помощью способов, анализирующих соотношение параметров света или ЭМИ (амплитуд сигналов на приемниках ЭМИ или света с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости) и изменение параметров принимаемого сигнала ЭМИ (длительность переднего фронта, длительность пика, отношение амплитуд частотных составляющих и др.) в зависимости от расстояния, пройденного сигналом. Для уменьшения погрешности оценки дальности устанавливают два устройства на расстоянии друг от друга (измерительная база) и применяют триангуляционный способ определения дальности. Способ заключается в том, что из двух пунктов наблюдения, расстояние между которыми известно, определяют углы прихода ЭМИ или света относительно линии, соединяющей пункты наблюдения, и решают геометрическую задачу нахождения сторон треугольника по известной стороне и двум измеренным углам [1]. Однако при малых углах относительно линии, соединяющей пункты наблюдения, применение способа дает большую погрешность [2].
Большинство регистрируемых событий (грозовые разряды, промышленные взрывы и др.) сопровождается быстрыми сигналами (ЭМИ или вспышка света), распространяющимися с высокой скоростью и сопутствующими медленными сигналами, распространяющимися с низкой скоростью (например, инфразвук или сейсмические волны), но пеленгация с использованием медленных сигналов от этих событий не дает лучших результатов из-за зависимости скорости распространения медленных сигналов от состояния среды распространения, т.е. из-за незнания точного значения скорости распространения медленных сигналов в данный момент в данном месте.
Однако, использование обоих видов сигналов (например, светового или электромагнитного излучения и инфразвука или сейсмических колебаний) на двухпозиционном пункте наблюдения дает новое качество, так как позволяет одновременно с пеленгом определить значение скорости распространения сопутствующих медленных сигналов в данный момент и соответственно более точно определить дальность до источника сигнала при известном расстоянии между точками регистрации.
Таким образом могут быть использованы инфразвуковые, акустические, сейсмические, ультразвуковые волны и другие сопутствующие медленные сигналы от регистрируемого события.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ, раскрытый в статье [3] (комбинированная система грозоопределения, состоящая из инфразвукового комплекса и электрической антенны), где местоположение и дальность до источника сигнала определяются после события по результатам дальнейшей обработки оператором записанных сигналов. Для определения азимута используются разности времени прихода инфразвуковых сигналов на не менее чем на три микробарометра, разнесенные друг от друга более чем на 90 метров (трехпозиционная система регистрации), а для определения дальности до источника сигнала используется разность времени прихода сигналов на электростатический флюксметр и инфразвуковой микрофон (или микробарометры).
Недостатками прототипа является большая погрешность использования его на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является уменьшение погрешности использования его на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения.
Технический результат достигается тем, что в способе определения местоположения источника сигналов, заключающемся в том, что приемниками регистрируют время прихода быстрого сигнала (электромагнитного излучения или света) на однопозиционный пункт наблюдения с двумя точками регистрации сопутствующих медленных сигналов (инфразвуковых, акустических, сейсмических или ультразвуковых волн), а также регистрируют время прихода медленных сигналов на две точки регистрации и определяют для каждой точки регистрации разность времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов, дополнительно, для каждой точки регистрации, до прихода медленных сигналов, регистрируют быстрый сигнал двумя приемниками с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости, и по соотношению сигналов приемников с дипольными диаграммами направленности определяют угол прихода быстрого сигнала между направлением из точки регистрации на источник быстрого сигнала и линией, соединяющей обе точки регистрации, а после прихода медленных сигналов и определения разности времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации, по углам прихода быстрого сигнала, известному расстоянию между точками регистрации и разностям времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации определяют скорость распространения медленных сигналов, по разностям времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации и скорости распространения сопутствующих медленных сигналов определяют расстояния от точек регистрации до источника быстрого сигнала, а по расстояниям от двух точек регистрации до источника быстрого сигнала и известному расстоянию между точками регистрации определяют местоположение источника быстрого сигнала.
Способ иллюстрируется схемой, приведенной на чертеже. Из схемы следует:
D=Δt1*V*cosγ+Δt2*V*cosβ;
где a, b - расстояния до источника сигналов, γ, β - углы между направлением на источник сигналов и линией, соединяющей обе точки регистрации (точку 1 и точку 2),
V - скорость сопутствующих медленных сигналов,
Δt1 - разность времени между приходом быстрого сигнала и приходом сопутствующих медленных сигналов в точку 1,
Δt2 - разность времени между приходом быстрого сигнала и приходом сопутствующих медленных сигналов в точку 2,
D - известное расстояние между точками регистрации (база).
Предлагаемый способ, например, при использовании инфразвука реализуется следующим образом.
Принимают сигналы ЭМИ (света) на однопозиционном пункте наблюдения с двумя точками регистрации и размещенными на каждой точке двумя приемниками с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости, и микробарометром, подключенными через усилители и аналого-цифровые преобразователи к вычислителю. В качестве приемников с дипольными диаграммами направленности используются магнитные антенны для приема ЭМИ и две взаимно перпендикулярные пары датчиков света с зависимостью амплитуды сигнала от координат, как, например, в патенте США [4], снабженные светофильтрами, формирующими диаграмму чувствительности в горизонтальной плоскости в виде окружности, касательной к плоскости датчика света. Пара таких датчиков света, направленных в противоположные стороны, обеспечивает диаграмму чувствительности в горизонтальной плоскости в виде восьмерки, как у магнитной антенны.
В случае превышения быстрым сигналом от любого приемника заданного уровня начинают цикл обработки сигналов и отсчет времени задержки инфразвука для каждой из двух точек регистрации.
Определяют направление на источник быстрого сигнала для каждой из двух точек регистрации, вычисляя отношение амплитуд быстрых сигналов двух приемников с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости [5]
tgα=Аy/Ах,
где α - угол между направлением на источник сигналов и линией, соединяющей обе точки регистрации; Аx, Аy - амплитуды быстрых сигналов двух приемников с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости, ориентированных максимумами диаграмм направленности по осям X и Y.
Полученные направления для двух точек регистрации соответствует углам γ, β прихода быстрого сигнала на точки регистрации.
Регистрируют время прихода инфразвука для первой и второй точек регистрации и вычисляют разности Δt1 и Δt2 времени прихода быстрого сигнала и инфразвука для двух точек регистрации.
По измеренным разностям времени прихода быстрого сигнала и инфразвука Δt1 и Δt2, по углам прихода сигналов β и γ на точки регистрации и по известному расстоянию D между точками регистрации определяют значение скорости инфразвука (1) во время прохождения сигналов и расстояния (2) от точек регистрации до источника сигналов.
По известному расстоянию D между точками регистрации и расстояниям (2) от точек регистрации до источника сигналов определяют местоположение источника сигналов.
Такой способ, в отличие от триангуляционного способа, работоспособен и при малых углах, и при нулевых углах, когда источник быстрого сигнала расположен на линии, проходящей через точки регистрации.
Таким образом, используемые действия способа реализуются для инфразвука, сейсмических колебаний при замене микробарометра на сейсмометр, и других сопутствующих ЭМИ (свету) медленных сигналов, позволяют уменьшить размеры базы за счет низкой скорости распространения сопутствующих медленных сигналов и уменьшают погрешность способа при размещении точек регистрации и применении способа на одном пункте наблюдения или на средстве передвижения.
Источники информации
1. Караваев В.В., Сазонов В.В. Статистическая теория пассивной локации. - М.: Радио и связь, 1987. стр. 150.
2. Результаты моделирования триангуляционного способа определения дальности с применением двух и трех станций, Коровин Е.С. 2012 г. ОАО «Центральное конструкторское бюро автоматики», г. Омск, радиосеминар, доклад, стр. 1-33,
http://radioseminar.omsu.ru/files/simulation/the%20simulation%20results%20triangulation%
20method%20of%20range%20with%20the%20use%20of%20two%20or%20three%stations.pdf.
3. Электромагнитная акустическая система обнаружения грозовых разрядов, К.В. Вознесенская, А.В. Соловьев, И.С. Гибанов, Д.С.Провоторов, М.В. Чепчугов, А.А. Бочаров, Вестник науки Сибири. 2012. №5 (6), http://sjs.tpu.ru/journal/article/view/510/420, УДК 534.321.8.
4. Панорамный фотоэлектрический обнаружитель молний (патент США №3937951, H01J 39/12, 1974 г. опубл. 10.02.1976 г.).
5. Широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство (патент РФ №2474014 C1, H01Q 7/04, 2011 г., опубл. 27.01.2013).
Claims (1)
- Способ определения местоположения источника сигналов, заключающийся в том, что приемниками регистрируют время прихода быстрого сигнала (электромагнитного излучения или света) на однопозиционный пункт наблюдения с двумя точками регистрации сопутствующих медленных сигналов (инфразвуковых, акустических, сейсмических или ультразвуковых волн), а также регистрируют время прихода медленных сигналов на две точки регистрации и определяют для каждой точки регистрации разность времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов, отличающийся тем, что дополнительно, для каждой точки регистрации, до прихода медленных сигналов, регистрируют быстрый сигнал двумя приемниками с дипольными диаграммами направленности, взаимно перпендикулярными в горизонтальной плоскости, и по соотношению сигналов приемников с дипольными диаграммами направленности определяют угол прихода быстрого сигнала между направлением из точки регистрации на источник быстрого сигнала и линией, соединяющей обе точки регистрации, а после прихода медленных сигналов и определения разности времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации по углам прихода быстрого сигнала, известному расстоянию между точками регистрации и разностям времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации определяют скорость распространения медленных сигналов, по разностям времени прихода быстрого сигнала и медленных сигналов для каждой точки регистрации и скорости распространения сопутствующих медленных сигналов определяют расстояния от точек регистрации до источника быстрого сигнала, а по расстояниям от двух точек регистрации до источника быстрого сигнала и известному расстоянию между точками регистрации определяют местоположение источника быстрого сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016119499A RU2624984C1 (ru) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Способ определения местоположения источника сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016119499A RU2624984C1 (ru) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Способ определения местоположения источника сигналов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2624984C1 true RU2624984C1 (ru) | 2017-07-11 |
Family
ID=59495152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016119499A RU2624984C1 (ru) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Способ определения местоположения источника сигналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624984C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3937951A (en) * | 1974-12-09 | 1976-02-10 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | All-sky photoelectric lightning detector apparatus |
| SU777612A1 (ru) * | 1979-01-22 | 1980-11-07 | Предприятие П/Я Г-4421 | Устройство дл регистрации молний |
| SU1223175A1 (ru) * | 1984-05-31 | 1986-04-07 | Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова | Фазовый анализатор местоположени гроз |
| RU2184983C2 (ru) * | 2000-10-04 | 2002-07-10 | Институт радиотехники и электроники РАН | Способ местоопределения грозовых разрядов и устройство для его осуществления |
-
2016
- 2016-05-20 RU RU2016119499A patent/RU2624984C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3937951A (en) * | 1974-12-09 | 1976-02-10 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | All-sky photoelectric lightning detector apparatus |
| SU777612A1 (ru) * | 1979-01-22 | 1980-11-07 | Предприятие П/Я Г-4421 | Устройство дл регистрации молний |
| SU1223175A1 (ru) * | 1984-05-31 | 1986-04-07 | Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова | Фазовый анализатор местоположени гроз |
| RU2184983C2 (ru) * | 2000-10-04 | 2002-07-10 | Институт радиотехники и электроники РАН | Способ местоопределения грозовых разрядов и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.В. Панюков, А.К. Богушов. Спектрально-статистический метод идентификации параметров положения дипольного источника электромагнитного поля. XII Всероссйское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Москва 16-19 июня 2014. стр. 3115-3128. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10871548B2 (en) | Systems and methods for transient acoustic event detection, classification, and localization | |
| US9001614B1 (en) | System for self-localizing near field data processing | |
| RU2551355C1 (ru) | Способ определения координат источника радиоизлучения | |
| US10094940B2 (en) | Method for localizing a marine mammal in an underwater environment implemented by a PAM system, corresponding device, computer program product and non-transitory computer-readable carrier medium | |
| Bereketli et al. | Experimental results for direction of arrival estimation with a single acoustic vector sensor in shallow water | |
| Sherki et al. | Design of real time sensor system for detection and processing of seismic waves for earthquake early warning system | |
| Gebbie et al. | A two-hydrophone range and bearing localization algorithm with performance analysis | |
| CN102997988A (zh) | 大型潜标矢量水听器低频声学指向性的水池测试方法 | |
| US20160306066A1 (en) | Electromagnetic surveying at low frequencies using an airborne transmitter with receivers on the ground | |
| US9453900B2 (en) | Method and apparatus for three dimensional wavenumber-frequency analysis | |
| RU2718737C1 (ru) | Способ определения координат источников радиоизлучения | |
| Salimi et al. | Investigation of short base line lightning detection system by using time of arrival method | |
| KR101170723B1 (ko) | 신호원 방향 탐지 장치 | |
| Wang et al. | Pulse parabolic equation method for Loran-C ASF prediction over irregular terrain | |
| RU2620925C1 (ru) | Способ определения направления и дальности до источника сигналов | |
| EP3709055A2 (en) | Consistent arrival time measurement and determination of discharge polarity | |
| RU2625094C1 (ru) | Способ определения пеленга и дальности до источника сигналов | |
| US9612310B2 (en) | Method and apparatus for determining the direction of arrival of a sonic boom | |
| RU2624984C1 (ru) | Способ определения местоположения источника сигналов | |
| CN103376443A (zh) | 探地雷达探测地面干扰快速消除方法 | |
| Costley et al. | Frequency-wavenumber processing for infrasound distributed arrays | |
| Sinitsyn et al. | Passive acoustic radar for aircraft trajectory tracking | |
| Klungmontri et al. | Acoustic underwater positioning system using fast fourier transform and trilateration algorithm | |
| Goseberg et al. | Tracking of “Smart” debris location based on the RFID technique | |
| de Bree et al. | Broad banded acoustic vector sensors for outdoor monitoring propeller driven aircraft |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200521 |