RU2626765C1 - Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения - Google Patents

Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения Download PDF

Info

Publication number
RU2626765C1
RU2626765C1 RU2016134267A RU2016134267A RU2626765C1 RU 2626765 C1 RU2626765 C1 RU 2626765C1 RU 2016134267 A RU2016134267 A RU 2016134267A RU 2016134267 A RU2016134267 A RU 2016134267A RU 2626765 C1 RU2626765 C1 RU 2626765C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
radar
point
reception
airborne
Prior art date
Application number
RU2016134267A
Other languages
English (en)
Inventor
Юлия Александровна Ломанцова
Александр Павлович Морозов
Андрей Анатольевич Строцев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2016134267A priority Critical patent/RU2626765C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2626765C1 publication Critical patent/RU2626765C1/ru

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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/04—Anti-collision systems

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения местоположения воздушных объектов. Достигаемый технический результат - повышение качества обработки сигналов бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения. Указанный результат достигается за счет операций, выполняемых для каждого n-го
Figure 00000054
энергетически доступного бортового ответчика (БО): одновременно с обнаружением пачек сигналов определения высоты полета путем приема и декодирования сигналов ответов на соответствующие запросы системы радиолокационного опознавания и вторичной радиолокации, определения
Figure 00000055
- задержки времени приема пачек сигналов j-го и n-го БО, определения оценки азимута ϕn БО в точке положения радиолокационных запросчиков (РЛЗ) по задержке
Figure 00000056
, формирования нормальной вспомогательной плоскости, определяемой вектором ПП (пункт приема) - РЛЗ и точкой в пространстве, расположенной на оси ПП - РЛЗ с координатами Yn, формирования азимутальной вспомогательной плоскости, определяемой азимутом n-го БО - ϕn в точке положения РЛЗ и перпендикулярной к плоскости местного горизонта в этой точке, нахождения прямой линии положения на основе пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей, вычисления пространственных координат БО как точки пересечения найденной прямой линии положения и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета БО - Hn. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области радиотехнических систем и может быть использовано, например, в системах радиотехнического контроля и вторичной радиолокации.
Известны разностно-дальномерные способы определения координат источника радиоизлучения (ИРИ) [1, Клименко Н.Н., Клименко С.В. Современное состояние теории и практики радиоинтерферометрии // Зарубежная радиоэлектроника, 1990. N 1. - С. 3-14], [2 - Патент РФ №2204145, МПК: (2006. 01) G01S 3/46. Разностно-дальномерный способ пеленгования источника радиоизлучения, Военный инженерно-космический университет. Сайбель А.Г., опубл. 10.05.2003], [3 - Патент РФ №2204145, МПК: (2006. 01) G01S 3/46. Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения, ООО НПП «Новые Технологии Телекоммуникаций». Овчаренко Л.А., Панков А.В., Погорелов В.А., Потапов С.Г., Тимофеев С.С., Шуст М.П., опубл. 27.06.2014]. Они заключаются в приеме характерных сигналов ИРИ группой взаимосвязанных измерительных пунктов приема с известными координатами, вычислении задержек времени прихода сигналов для пар измерительных пунктов, нахождении точек пересечения поверхностей положения, на основе которых определяют координаты ИРИ.
Таким образом, известные разностно-дальномерные способы позволяют определить местоположение ВО в пространстве.
Недостатками этих способов является необходимость использования системы связи между измерительными пунктами, при этом все измерения должны производиться одновременно, что требует применения сложной системы единого времени и, следовательно, существенно усложняет реализацию технических средств радиоконтроля.
Известен способ определения координат воздушных объектов (ВО) при пассивной бистатической радиолокации, в котором используются сигналы бортовых ответчиков (БО) систем радиолокационного опознавания (РЛО) Mark XII и вторичной радиолокации (BPЛ) ATCRBS (далее системы РЛО/ВРЛ) и сигналы дискретно-адресной системы вторичной радиолокации (ДАС BPЛ), использующие рабочие частоты систем РЛО/ВРЛ [4, Патент РФ №2504797, МПК: (2006. 01) G01S 5/00. Способ определения координат воздушных объектов при пассивной бистатической радиолокации, Министерство обороны Российской Федерации. Верещагина Г.Н., Жихарев Д.С., Козьев В.О., опубл. 20.01.2014], принятый за прототип, который включает:
- измерение моментов приема сигналов БО с неизвестными координатами;
- обнаружение пачек сигналов БО с неизвестными координатами, временная структура излучений которых соответствует временной структуре излучений радиолокационных запросчиков (РЛЗ) систем РЛО/ВРЛ;
- экстраполяцию моментов приема сигналов i-го БО, выбранного в качестве «опорного»;
- обнаружение путем синхронной обработки экстраполируемых значений и моментов приема пачки сигналов j-го БО с известными координатами;
- определение времени задержки τij - между сигналами i-го и j-го БО;
- вычисление по известным местоположениям пункта приема (ПП), РЛЗ и j-го БО время задержки τj распространения сигналов по путям «РЛЗ - j-й БО - ПП» и «РЛЗ - ПП»;
- экстраполяцию моментов приема сигналов РЛЗ путем смещения экстраполированных моментов приема сигналов «опорного» БО на величину (τj-τij)
- через значения параметров эллиптической линии положения
Ln=cτn,
и линии постоянного пеленга с позиции РЛЗ
Figure 00000001
,
где с - скорость распространения радиоволн;
τn - время задержки между моментами приема сигналов n-го БО и экстраполированными моментами приема сигналов РЛЗ;
Figure 00000002
- время приема центра пачки сигналов n-го БО;
Figure 00000003
- экстраполированный момент времени приема центра пачки сигналов РЛЗ;
Т а - период следования пачек сигналов «опорного» БО,
в прямоугольной системе координат с центром в ПП и направлением оси ординат на РЛЗ определение значений: ординат Yn и абсцисс Хn энергетически доступных n-х БО.
Способ обеспечивает простоту технической реализации при определении местоположения ВО на некоторой плоскости XOY.
Недостатком способа-прототипа является неоднозначность определения местоположения ВО в естественном трехмерном пространстве, поскольку положение плоскости XOY в этом пространстве определено неоднозначно: задано только положение оси ординат OY как вектора, определенного точками положения ПП и РЛЗ в естественном трехмерном пространстве.
Задачей изобретения является определение однозначных местоположений ВО по сигналам их БО систем контроля воздушного движения (СКВД) в пространстве при сохранении простоты технической реализации.
Для решения поставленной задачи предлагается способ определения местоположения ВО по сигналам их БО СКВД, для реализации которого измеряют моменты приема сигналов БО с неизвестными координатами, обнаруживают пачки сигналов БО с неизвестными координатами, временная структура излучений которых соответствует временной структуре излучений РЛЗ системы РЛО/ВРЛ, экстраполируют моменты приема сигналов i-го БО, выбранного в качестве «опорного», обнаруживают путем синхронной обработки экстраполируемых значений и моментов приема сигналов БО пачки сигналов j-го БО с известными координатами, определяют время задержки τij между сигналами i-го и j-го БО, вычисляют по известным местоположениям ПП, РЛЗ и j-го БО время задержки τj распространения сигналов по путям «РЛЗ - j-й БО - ПП» и «РЛЗ - ПП», выполняют экстраполяцию моментов приема сигналов РЛЗ путем смещения экстраполированных моментов приема сигналов «опорного» БО на величину (τj-τij), через значения параметров эллиптической линии положения
Ln=cτn,
и линии постоянного пеленга с позиции РЛЗ
Figure 00000001
,
где с - скорость распространения радиоволн;
τn - время задержки между моментами приема сигналов n-го БО и экстраполированными моментами приема сигналов РЛЗ;
Figure 00000004
- время приема центра пачки сигналов n-го БО;
Figure 00000005
- экстраполированный момент времени приема центра пачки сигналов РЛЗ;
Т а - период следования пачек сигналов «опорного» БО,
в прямоугольной системе координат с центром в ПП и направлением оси ординат на РЛЗ определяют значение ординаты Yn.
Согласно изобретению для каждого n-го энергетически доступного БО (n≠j): перед экстраполяцией моментов приема сигналов i-го БО, выбранного в качестве «опорного», одновременно с обнаружением пачек сигналов определяют высоту полета Hn путем приема и декодирования сигналов ответов на соответствующие запросы системы РЛО/ВРЛ, а после определения значения ординат Yn в прямоугольной системе координат с центром в ПП и направлением оси ординат на РЛЗ определяют
Figure 00000006
- задержку времени приема пачек сигналов j-го и n-го БО, определяют оценку азимута ϕn БО в точке положения РЛЗ по задержке
Figure 00000007
, формируют нормальную вспомогательную плоскость, определяемую вектором ПП - РЛЗ и точкой в пространстве, расположенной на оси ПП - РЛЗ с координатой Yn, формируют азимутальную вспомогательную плоскость, определяемую азимутом n-го БО - ϕn в точке положения РЛЗ и перпендикулярную к плоскости местного горизонта в этой точке, находят прямую линию положения на основе пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей, вычисляют пространственные координаты БО как точку пересечения найденной прямой линии положения и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета БО - Hn.
Техническим результатом является повышение качества обработки сигналов БО СКВД.
Технический результат достигают за счет введения новых операций, выполняемых для каждого n-го
Figure 00000008
энергетически доступного БО: одновременно с обнаружением пачек сигналов определения высоты полета Hn путем приема и декодирования сигналов ответов на соответствующие запросы системы РЛО/ВРЛ, определения
Figure 00000009
- задержки времени приема пачек сигналов j-го и n-го БО, определения оценки азимута ϕn БО в точке положения РЛЗ по задержке
Figure 00000010
, формирования нормальной вспомогательной плоскости, определяемой вектором ПП - РЛЗ и точкой в пространстве, расположенной на оси ПП - РЛЗ с координатой Yn, формирования азимутальной вспомогательной плоскости, определяемой азимутом n-го БО - ϕn в точке положения РЛЗ и перпендикулярной к плоскости местного горизонта в этой точке, нахождения прямой линии положения на основе пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей, вычисления пространственных координат БО как точку пересечения найденной прямой линии положения и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета БО - Hn.
На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения местоположения ВО по сигналам их БО СКВД.
Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого способа из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
При описании способа используются следующие системы координат и их обозначения: пространственная эллипсоидальная геодезическая система координат (ПЭГСК), пространственная прямоугольная геодезическая система координат (ППГСК), пространственная топоцентрическая горизонтная геодезическая система координат (ПТГГСК).
Взаимное расположение систем координат описано в [5, Машимов М.М. Теоретическая геодезия. - М.: Недра, 1991. - 268 с., с. 6].
Способ определения местоположения ВО по сигналам их БО СКВД реализуется следующим образом:
1. Измеряют моменты приема сигналов БО с неизвестными координатами;
2. Обнаруживают пачки сигналов БО с неизвестными координатами, временная структура излучений которых соответствует временной структуре излучений РЛЗ системы РЛО/ВРЛ;
3. Одновременно с обнаружением пачек сигналов для каждого n-го энергетически доступного БО определяют высоту полета Hn путем приема и декодирования сигналов ответов на соответствующие запросы системы РЛО/ВРЛ;
4. Экстраполируют моменты приема сигналов i-го БО, выбранного в качестве «опорного»;
5. Обнаруживают путем синхронной обработки экстраполируемых значений и моментов приема пачки сигналов j-го БО с известными координатами;
6. Определяют время задержки τij между сигналами i-го и j-го БО;
7. Вычисляют по известным местоположениям ПП, РЛЗ и j-го БО время задержки τj распространения сигналов по путям «РЛЗ - j-й БО - ПП» и «РЛЗ - ПП»;
8. Экстраполируют моменты приема сигналов РЛЗ путем смещения экстраполированных моментов приема сигналов «опорного» БО на величину (τj-τij);
9. Для каждого n-го энергетически доступного БО (n≠j):
9.1. через значения параметров эллиптической линии положения
Ln=сτn,
и линии постоянного пеленга с позиции РЛЗ
Figure 00000001
,
где с - скорость распространения радиоволн;
τn - время задержки между моментами приема сигналов n-го БО и экстраполированными моментами приема сигналов РЛЗ;
Figure 00000011
- время приема центра пачки сигналов n-го БО;
Figure 00000012
- экстраполированный момент времени приема центра пачки сигналов РЛЗ;
Т а - период следования пачек сигналов «опорного» БО,
в прямоугольной системе координат с центром в ПП и направлением оси ординат на РЛЗ определяют значение:
9.1.1. ординат Yn;
9.2. определяют
Figure 00000013
- задержку времени приема пачек сигналов j-го и n-го БО;
9.3. определяют оценку азимута ϕn БО в точке положения РЛЗ по задержке
Figure 00000014
;
9.4. формируют нормальную вспомогательную плоскость, определяемую вектором ПП - РЛЗ и точкой в пространстве, расположенной на оси ПП - РЛЗ с координатой Yn;
9.5. формируют азимутальную вспомогательную плоскость, определяемую азимутом n-го БО - ϕn в точке положения РЛЗ и перпендикулярную к плоскости местного горизонта в этой точке;
9.6. находят прямую линию положения на основе пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей;
9.7. вычисляют пространственные координаты БО как точку пересечения найденной прямой линии положения и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета БО - Hn.
Для реализации п. 9.4 формируют нормальную вспомогательную плоскость, определяемую вектором ПП - РЛЗ и точкой в пространстве, расположенной на оси ПП - РЛЗ с координатой Yn.
Пусть исходными данными являются: ξПП=(ХППYППZПП)Т - координаты пункта приема в ППГСК, ξРЛЗ=(XРЛЗYРЛЗZРЛЗ)Т - координаты РЛЗ в ППГСК, Yn - координата точки, расположенной на оси ПП - РЛЗ, Т - знак транспонирования. Тогда определение коэффициентов нормальной вспомогательной плоскости можно представить в следующей последовательности действий:
1. Определение координат точки в пространстве, расположенной на оси ПП - РЛЗ с координатой Yn
Figure 00000015
,
где ξВсПл=(ξВсПл1 ξВсПл2 ξВсПл3)Т - координаты определенной точки в пространстве.
2. Определение вектора ПП - РЛЗ нормальной вспомогательной плоскости
nВсПл=ξРЛЗ-ξПП,
где nВсПл=(nВсПл1 nВсПл2 nВсПл3)Т - вектор ПП - РЛЗ нормальной вспомогательной плоскости.
3. Определение коэффициентов уравнения нормальной вспомогательной плоскости
А1х+В1y+C1z+Dl=0,
где А1=nВсПл1;
B1=nВсПл2;
C1=nВсПл3;
D1=-(nВсПл1⋅ξВсПл1+nВсПл2⋅ξВсПл2+nВсПл3⋅ξВсПл3).
Для реализации п. 9.5 формируют азимутальную вспомогательную плоскость, определяемую азимутом n-го БО - ϕn в точкеположения РЛЗ и перпендикулярную к плоскости местного горизонта в этой точке.
Пусть исходными данными являются: ζРЛЗ=(ВРЛЗ LРЛЗ НРЛЗ)Т - координаты РЛЗ в ПЭГСК,
Figure 00000016
- время приема центра пачки сигналов j-го БО,
Figure 00000017
- время приема центра пачки сигналов n-го БО, Т а - период вращения «опорного» РЛЗ. Тогда определение коэффициентов азимутальной вспомогательной плоскости можно представить в следующей последовательности действий:
1. Определение задержки времени приема пачек сигналов j-го и n-го БО
Figure 00000018
,
где
Figure 00000019
- время приема центра пачки сигналов j-го БО;
Figure 00000020
- время приема центра пачки сигналов n-го БО.
2. Определение оценки азимута БО в точке положения РЛЗ по задержке
Figure 00000021
Figure 00000022
,
где ϕn - азимут n-го БО в точке положения РЛЗ;
Figure 00000023
- задержка времени приема ответов между j-м и n-м БО в ПП;
Т а - период вращения «опорного» РЛЗ.
3. Определение трех точек в ПТГГСК с центром в РЛЗ для построения азимутальной вспомогательной плоскости
(x0,y0,z0)=(0,0,0);
(x1,y1,z1)=(0,0,R10);
(х2,y2,z2)=(R20⋅cos(ϕотв), R20⋅sin((ϕотв),0),
где R10, R20 - любые числа;
ϕn - азимут n-го БО в точке положения РЛЗ.
4. Определение уравнения азимутальной вспомогательной плоскости по трем точкам в ПТГГСК с центром в РЛЗ
Figure 00000024
5. Перевод полученного уравнения из ПТГГСК в ППГСК по формулам [5, с. 14]
xТП=(Z+e2⋅N0⋅sin(BРЛЗ))⋅cos(BРЛЗ)-(X⋅cos(LРЛЗ)+Y⋅sin(LРЛЗ))⋅sin(BРЛЗ);
yТП=Y⋅cos(LРЛЗ)-X⋅sin(LРЛЗ);
zТП=(Z+e2⋅N0⋅sin(BРЛЗ))⋅sin(BРЛЗ)+(X⋅cos(LРЛЗ)+Y⋅sin(LРЛЗ))⋅cos(BРЛЗ)-(N0+HРЛЗ);
Figure 00000025
где
Figure 00000026
- радиус кривизны первого вертикала [5, с. 13];
а - большая полуось земного эллипсоида;
е2 - квадрат первого эксцентриситета меридианного эллипса;
(X,Y,Z) - координаты в ППГСК;
(xТП,yТП,zТП) - координаты в ПТГГСК.
6. Определение коэффициентов уравнения азимутальной вспомогательной плоскости:
А2х+В2у+C2z+D2=0,
где А2=sin(LРЛЗ)⋅ctg(ϕn)-cos(LРЛЗ)⋅sin(BPJIЗ);
B2=-cos(LPJIЗ)⋅ctg(ϕn)+sin(LPJIЗ)⋅sin(BРЛЗ);
C2=-cos(BPJIЗ);
D2=-e2⋅N0⋅sin(BPJIЗ)⋅cos(BPJIЗ);
(X,Y,Z) - координаты в ППГСК;
ϕn - азимут n-го БО в точке положения РЛЗ;
(ВРЛЗ,LРЛЗ,НРЛЗ) - координаты РЛЗ в ПЭГСК.
Для реализации п. 9.6 решают систему уравнений, определяющую прямую линию положения на основе пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей в пространстве
Figure 00000027
Прямую линию положений в пространстве также можно представить параметрически [6, Бугров Я.С. Высшая математика: Учеб. Для вузов: В 3 т., Т. 1: Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии - М.: Дрофа, 2004. - 288 с., с. 90]
Figure 00000028
где v=(vхvyvz)T - направляющий вектор прямой;
q(qx,qy,qz) - произвольная точка, принадлежащая прямой;
λ - параметр.
В случае, когда прямая является пересечением двух плоскостей,
Figure 00000029
,
где n1 и n2 - нормали к пересекающимся плоскостям;
х - операция векторного произведения.
Тогда, положив qz=0 в силу произвольности точки q, из (1) получают
Figure 00000030
;
Figure 00000031
.
Для реализации п. 9.7 решают систему уравнений, определяющую пространственные координаты БО как точку пересечения найденной прямой линии положения и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета БО - Hn, которая имеет следующий вид:
Figure 00000032
где
а=а эл+Hn;
b=bэл+Hn,
а эл bэл - полуоси эллипсоида в заданной геоцентрической экваториальной системе координат,
Hn - высота полета БО.
Данная система уравнений сводится к одному уравнению относительно параметра λ
аλ2+bλ+с=0,
где
Figure 00000033
;
b=2b2(vxqx+vyqy)+2a 2vzqz;
Figure 00000034
.
Полученное уравнение является квадратным уравнением относительно параметра λ. Его корни находятся по следующей формуле:
Figure 00000035
где D=b2-4ас.
По выражениям (2), получаем координаты
Figure 00000036
;
Figure 00000037
;
двух точек
Figure 00000038
и
Figure 00000039
.
Местоположением n-го БО является точка Pn БО с координатами
Figure 00000040
Координаты (Xn БО Yn БО Zn БО)Т ППГСК переводят в координаты (Вn БО, Ln БО, Нn БО) ПЭГСК.
Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки в последовательности его реализации от способа-прототипа, которые представлены в таблице 1.
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Из представленной таблицы сравнения последовательностей реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что в предлагаемом способе относительно способа-прототипа дополнительно для каждого n-го
Figure 00000046
энергетически доступного БО определяют высоту полета Hn путем приема и декодирования сигналов ответов на соответствующие запросы системы РЛО/ВРЛ, задержку времени приема пачек сигналов j-го и n-го БО
Figure 00000047
, оценку азимута ϕn БО в точке положения РЛЗ по задержке
Figure 00000048
, местоположение каждого n-го БО как точку пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета БО - Hn, что приводит к положительному эффекту - определению однозначных местоположений ВО по сигналам их БО СКВД в пространстве при сохранении простоты технической реализации.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, изображена на чертеже. В состав устройства входят: антенная система (АС 1090 МГц) 01, радиоприемное устройство (РПУ) 02, обнаружитель 03, декодер сигналов, передающих информацию в режиме РЛО/ВРЛ, 04, декодер сигналов, передающих информацию в режиме ДАС BPЛ, 05, запоминающее устройство (ЗУ) 06, блок обработки времени принятых сигналов (БОВПС) 07, вычислительное устройство (ВУ) 08.
АС 1090 МГц 01 соединена с РПУ 02, выход которого подключен к входу обнаружителя 03. Обнаружитель 03 соединен с декодером сигналов, передающих информацию в режиме РЛО/ВРЛ, 04, и декодером сигналов, передающих информацию в режиме ДАС BPЛ, 05. Выходы декодеров подключены к входу ЗУ 06, выход которого соединен с входом БОВПС 07. БОВПС 07 соединен с ВУ 08.
Сигналы БО поступают на АС 1090 МГц 01, затем в РПУ 02. В РПУ 02 выполняется аналого-цифровое преобразование с выделением квадратурных каналов, цифровая фильтрация и получение амплитудных значений. Далее обработанные сигналы передают в обнаружитель 03, в котором выполняется разделение сигналов различных систем ВРЛ. В декодере сигналов, передающих информацию в режиме РЛО/ВРЛ, 04, сигналы преобразуют в значение ответных кодов в режимах опознавания систем РЛО/ВРЛ и в декодере сигналов, передающих информацию в режиме ДАС ВРЛ, 05 - в режимах опознавания ДАС ВРЛ. Результаты декодирования передают в ЗУ 06 с фиксацией времени приема. Из ЗУ 06 передают в БОВПС 07 координаты, режимы работы «опорного» РЛЗ и ПП и данные о БО. В БОВПС 07 вычисляют временные задержки, необходимые для реализации предлагаемого способа определения местоположения ВО. Выходные данные с БОВПС 07 передают на ВУ 08 для дальнейшей обработки и определения местоположения ВО по сигналам их БО СКВД.
Таким образом, предлагаемый способ, также как и способ-прототип, позволяет определить координаты местоположения ВО. Кроме того, приведенная сравнительная оценка эффективности предлагаемого способа относительно способа-прототипа показывает определение однозначного местоположения ВО по сигналам их БО СКВД в пространстве.

Claims (10)

  1. Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения, при котором измеряют моменты приема сигналов бортовых ответчиков с неизвестными координатами, обнаруживают пачки сигналов бортовых ответчиков с неизвестными координатами, временная структура излучений которых соответствует временной структуре излучений радиолокационного запросчика системы радиолокационного опознавания или вторичной радиолокации, экстраполируют моменты приема сигналов i-го бортового ответчика, выбранного в качестве «опорного», обнаруживают путем синхронной обработки экстраполируемых значений и моментов приема сигналов бортового ответчика пачки сигналов j-го бортового ответчика с известными координатами, определяют время задержки τij между сигналами i-го и j-го бортовых ответчиков, вычисляют по известным местоположениям пункта приема, радиолокационного запросчика и j-го бортового ответчика время задержки τj распространения сигналов по путям «радиолокационный запросчик - j-й бортовой ответчик - пункт приема» и «радиолокационный запросчик - пункт приема», экстраполируют моменты приема сигналов радиолокационного запросчика путем смещения экстраполированных моментов приема сигналов «опорного» бортового ответчика на величину (τj-τij), через значения параметров эллиптической линии положения
  2. Ln=сτn,
  3. и линии постоянного пеленга с позиции радиолокационного запросчика
  4. Figure 00000049
  5. где с - скорость распространения радиоволн;
  6. τn - время задержки между моментами приема сигналов n-го бортового ответчика и экстраполированными моментами приема сигналов радиолокационного запросчика;
  7. Figure 00000050
    - время приема центра пачки сигналов n-го бортового ответчика;
  8. Figure 00000051
    - экстраполированный момент времени приема центра пачки сигналов РЛЗ;
  9. Т а - период следования пачек сигналов «опорного» бортового ответчика,
  10. в прямоугольной системе координат с центром в пункте приема и направлением оси ординат на радиолокационный запросчик определяют значение ординат Yn, отличающийся тем, что для каждого n-го энергетически доступного бортового ответчика, n≠j: перед экстраполяцией моментов приема сигналов i-го бортового ответчика, выбранного в качестве «опорного», одновременно с обнаружением пачек сигналов определяют высоту полета Hn путем приема и декодирования сигналов ответов на соответствующие запросы системы радиолокационного опознавания или вторичной радиолокации, а после определения значения ординат Yn в прямоугольной системе координат с центром в пункте приема и направлением оси ординат на радиолокационный запросчик определяют
    Figure 00000052
    - задержку времени приема пачек сигналов j-го и n-го бортового ответчика, определяют оценку азимута ϕn бортового ответчика в точке положения радиолокационного запросчика по задержке
    Figure 00000053
    , формируют нормальную вспомогательную плоскость, определяемую вектором пункт приема - радиолокационный запросчик и точкой в пространстве, расположенной на оси пункт приема - радиолокационный запросчик с координатой Yn, формируют азимутальную вспомогательную плоскость, определяемую азимутом n-го бортового ответчика - ϕn в точке положения радиолокационного запросчика и перпендикулярную к плоскости местного горизонта в этой точке, находят прямую линию положения на основе пересечения нормальной и азимутальной вспомогательных плоскостей, вычисляют пространственные координаты бортового ответчика как точку пересечения найденной прямой линии положения и поверхности положения, заданной земным эллипсоидом с полуосями, увеличенными на значение высоты полета бортового ответчика - Hn.
RU2016134267A 2016-08-22 2016-08-22 Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения RU2626765C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134267A RU2626765C1 (ru) 2016-08-22 2016-08-22 Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134267A RU2626765C1 (ru) 2016-08-22 2016-08-22 Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626765C1 true RU2626765C1 (ru) 2017-08-01

Family

ID=59632711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016134267A RU2626765C1 (ru) 2016-08-22 2016-08-22 Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626765C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206104C2 (ru) * 2001-05-28 2003-06-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Способ распознавания удаленных воздушных объектов
US6917287B2 (en) * 2000-11-10 2005-07-12 Michelin Recherche Et Technique S.A. System for monitoring the tires of a vehicle, comprising a device for automatic location of wheel transmitters
RU2290763C1 (ru) * 2005-05-13 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Система определения местонахождения и слежения за удаленными подвижными объектами
RU104802U1 (ru) * 2010-11-30 2011-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Система радиосвязи с подвижными объектами
KR101125233B1 (ko) * 2010-11-25 2012-03-21 재단법인대구경북과학기술원 융합기술기반 보안방법 및 융합기술기반 보안시스템
RU2504797C2 (ru) * 2012-03-20 2014-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения координат воздушных объектов при пассивной бистатической радиолокации
EP3012659A2 (en) * 2014-10-22 2016-04-27 Honeywell International Inc. Surveying areas using a radar system and an unmanned aerial vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6917287B2 (en) * 2000-11-10 2005-07-12 Michelin Recherche Et Technique S.A. System for monitoring the tires of a vehicle, comprising a device for automatic location of wheel transmitters
RU2206104C2 (ru) * 2001-05-28 2003-06-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Способ распознавания удаленных воздушных объектов
RU2290763C1 (ru) * 2005-05-13 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Система определения местонахождения и слежения за удаленными подвижными объектами
KR101125233B1 (ko) * 2010-11-25 2012-03-21 재단법인대구경북과학기술원 융합기술기반 보안방법 및 융합기술기반 보안시스템
RU104802U1 (ru) * 2010-11-30 2011-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Система радиосвязи с подвижными объектами
RU2504797C2 (ru) * 2012-03-20 2014-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения координат воздушных объектов при пассивной бистатической радиолокации
EP3012659A2 (en) * 2014-10-22 2016-04-27 Honeywell International Inc. Surveying areas using a radar system and an unmanned aerial vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dabove et al. Indoor positioning using Ultra-wide band (UWB) technologies: Positioning accuracies and sensors' performances
US8279119B2 (en) Systems and methods for transparency mapping using multipath signals
US7973716B2 (en) Systems and methods for transparency mapping using multipath signals
Ostroumov et al. Accuracy improvement of VOR/VOR navigation with angle extrapolation by linear regression
RU2503969C1 (ru) Триангуляционно-гиперболический способ определения координат радиоизлучающих воздушных объектов в пространстве
RU2677852C1 (ru) Способ определения местоположения подвижного источника радиоизлучения, передающего свои координаты с неизвестным смещением, двухпозиционной системой с высокодинамичным измерительным пунктом
WO2009039161A2 (en) Systems and methods for transparency mapping using multipath signals
RU2713498C1 (ru) Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов
Sinitsyn et al. Determination of aircraft current location on the basis of its acoustic noise
Jiang et al. Precise indoor positioning and attitude determination using terrestrial ranging signals
RU2275649C2 (ru) Способ местоопределения источников радиоизлучения и пассивная радиолокационная станция, используемая при реализации этого способа
Grabbe et al. Geo-location using direction finding angles
Jalloul et al. DME/DME navigation using a single low-cost SDR and sequential operation
RU2626765C1 (ru) Способ определения местоположения воздушных объектов по сигналам их бортовых ответчиков систем контроля воздушного движения
RU2670976C9 (ru) Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной
RU2713193C1 (ru) Способ межпозиционного отождествления результатов измерений и определения координат воздушных целей в многопозиционной радиолокационной системе
Elfadil et al. Indoor navigation algorithm for mobile robot using wireless sensor networks
Nabila et al. A 3D Multilateration Using RF Burst
RU2620130C1 (ru) Способ амплитудного двухмерного пеленгования
RU2687240C1 (ru) Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации
RU2716834C1 (ru) Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем
Wang et al. Passive TDOA and DOA based HF geolocation without ionosphere information
Bulychev et al. Analysis of modification of the energy method of passive ranging
Watson 3D active and passive geolocation and tracking of Unmanned Aerial Systems
Toth et al. Georeferencing in GNSS-challenged environment: Integrating UWB and IMU technologies