RU2643780C1 - Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения - Google Patents

Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения Download PDF

Info

Publication number
RU2643780C1
RU2643780C1 RU2016135739A RU2016135739A RU2643780C1 RU 2643780 C1 RU2643780 C1 RU 2643780C1 RU 2016135739 A RU2016135739 A RU 2016135739A RU 2016135739 A RU2016135739 A RU 2016135739A RU 2643780 C1 RU2643780 C1 RU 2643780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rcp
coordinates
location
iri
radio
Prior art date
Application number
RU2016135739A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Иванович Логинов
Светлана Юрьевна Портнаго
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс"
Priority to RU2016135739A priority Critical patent/RU2643780C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2643780C1 publication Critical patent/RU2643780C1/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
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/04—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using angle 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
    • 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
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/20—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves whereby multiple time-around echoes are used or eliminated
    • 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
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • 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
    • G01S3/02—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 radio waves
    • G01S3/74—Multi-channel systems specially adapted for direction-finding, i.e. having a single antenna system capable of giving simultaneous indications of the directions of different signals
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы). Достигаемый технический результат - определение КМПИРИ одним постом радиоконтроля (РКП) и n, равно или более двух, виртуальных постов (ВП) без применения пеленгаторов и радиоприемников с автокорреляторами. Указанный результат достигается тем, что в основе способа лежит энергетический принцип, заключающийся в измерении (или вычислении) напряженности поля ИРИ и в нескольких точках пространства с известными координатами их местоположения. При этом напряженность поля ИРИ на РКП измеряют, а в дополнительной точке (точках) вычисляют. В качестве дополнительной точки в способе предложен виртуальный пост (ВП), координаты которого и параметры его виртуальной антенны (диаграмма направленности и высота подвеса) задаются. При использовании n ВП их размещают не на одной прямой с РКП и «отстоят» от него по широте и (или) по долготе на несколько угловых минут. Вычисление напряженности на ВП основано на принципе корреляционной зависимости (КЗ) напряженностей полей, создаваемых множеством источников радиоизлучения в заданном диапазоне частот, находящихся согласно базе данных в зоне электромагнитной доступности РКП и вычисляемых как для РКП, так и для всех заданных ВП по определенной программе.1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучении (ИРИ) относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения местоположения источников радиоизлучения УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, размещенных как на Земле, так и в пространстве, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы или государственной службы надзора за связью). Изобретение может быть использовано также при поиске местоположения средств радиосвязи как возможных источников помех связи.
Известны способы определения координат ИРИ, в которых используются пассивные пеленгаторы в количестве не менее трех, центр тяжести области пересечения выявленных азимутов которых на фронт прихода волны принимается за оценку местоположения. Основными принципами работы таких пеленгаторов являются амплитудные, фазовые и интерферометрические [1, 2]. К их недостаткам следует отнести высокую степень сложности антенных систем, коммутационных устройств и необходимость применения многоканальных радиоприемников.
Наличие в федеральных округах государственной радиочастотной службы взаимосвязанных через центральный пункт разветвленной сети радиоконтрольных постов (РКП), оборудованных средствами приема радиосигналов, измерения и обработки их параметров, позволяет дополнить их функции и задачами определения местоположения тех ИРИ, сведения о которых отсутствуют в базе данных, не прибегая к использованию сложных и дорогостоящих пеленгаторов.
Из других известных способов и устройств близкими аналогами предлагаемого способа по технической сущности и предназначенными для использования при радиоконтроле могут быть [3, 4]. Способ [3] основан на приеме сигналов тремя антеннами, образующими две пары измерительных баз, измерении разностей времени прихода сигналов ИРИ и детерминированных вычислений искомых координат.
К недостаткам способа следует отнести:
1) Большое количество антенн.
2) Способ не ориентирован на использование РКП.
3) Измерительные базы для вычисления разности времен прихода сигналов ИРИ парами антенн существенно ограничивают разнос этих антенн, не говоря о нецелесообразности и большой технической сложности реализации способа.
Разнесенный разностно-дальномерный пеленгатор [4], состоящий из двух периферийных пунктов, центрального и системы единого времени. Периферийные пункты предназначены для приема, хранения, обработки сигналов и передачи фрагментов сигналов на ЦП, на котором вычисляется разность времени прихода сигналов. В системе единого времени применяется хронизатор, представляющий привязанный к шкале единого времени хранитель шкалы текущего времени (часы), предназначенный для привязки записываемых в ЗУ значений уровня сигнала к значению времени приема.
Данному пеленгатору свойственны следующие недостатки:
1. Не адаптирован к РКП, используемым в филиалах федеральных округов государственной радиочастотной службы или государственной службы надзора за связью.
2. Большое количество специализированных пеленгационных (но не радиоконтрольных) постов.
3. Необоснованное и нераскрытое (хотя бы до функциональной схемы) применение системы единого времени на ЦП и хронизаторов на ПП, синхронизированных с системой единого времени.
4. Необходимость в наличии радиоканалов с большой пропускной способностью (до 625 Мбод) для передачи даже фрагментов сигналов с ПП1 и ПП2 на ЦП.
5. Для организации радиоканала необходимы радиопередающие устройства и получение разрешения на их работу в определенных условиях эксплуатации.
Известен угломерно-корреляционный способ оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения [5], заключающийся в том, что на борту самолета-пеленгатора одновременно измеряют собственные координаты местоположения х(k), угол курса ψ(k), пеленг ИРИ (φи(k)), отличающийся тем, что бортовая вычислительная система (БВС) осуществляет разбиение участка местности вокруг ИРИ с грубо определенными прямоугольными координатами xц, zц на I×J прямоугольников с координатами центров xi, zi; для каждого прямоугольника и всех точек пеленгации рассчитывают ожидаемые значения пеленгов, затем осуществляют поиск элементарного участка местности возможного местоположения ИРИ, которому соответствует совокупность измеренных значений пеленгов, определяют текущее местоположение ИРИ по величине функционала качества, характеризующего степень соответствия текущей измеренной совокупности пеленгов и их ожидаемых расчетных значений, соответствующих элементарным участкам местности, координаты которых известны. При этом в качестве функционала качества используется экстремум взаимно-корреляционной функции реализации φи(k) и φij(k), определяющий совпадение текущего местоположения ИРИ с измеренным элементарным участком местности, координаты которого известны, или взвешенные суммы квадратов разностей текущих измеренных и расчетных значений пеленгов φи(k) и φij(k). При этом критерием совпадения текущей реализации пеленгов и их расчетных значений является минимум функционала
Figure 00000001
, качества.
Недостатки этого аналога:
1. Способ рассчитан только на применение на борту самолета-пеленгатора.
2. Требуется измерение собственных координат местоположения самолета-пеленгатора.
3. Требуется предварительное грубое определение местоположения ИРИ.
4. Требуется разбиение участка местности вокруг предполагаемого местоположения ИРИ.
5. Требуется измерение пеленгов на каждый участок местности возможного местоположения ИРИ.
6. Не применим для определения координат местоположения ИРИ в пространстве.
Известно также техническое решение [6], которое относится к радиолокации, в частности, к определению местоположения источников радиоизлучений. Техническим результатом является обеспечение возможности определения координат источников радиоизлучений однопозиционной наземной радиолокационной станцией независимо от условий местности.
Указанный технический результат достигается также тем, что в радиолокационной станции, содержащей пассивный канал обнаружения, включающий последовательно соединенные антенну и приемник, а также блок вычисления координат, содержащий последовательно соединенные устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени и устройство вычисления координат. Суть предлагаемого способа состоит в следующем.
Для определения координат источника радиоизлучения используют два канала: пассивный и активный каналы обнаружения. Вся система размещена на одной позиции. Антенна пассивного канала обнаружения направлена на источник и принимает его прямое радиоизлучение. Для измерения дальности до источника радиоизлучения с угловыми координатами ∈И (угол места) и βИ (азимут) используется объект, отражающий радиоизлучение этого источника При этом с помощью активного канала обнаружения, работающего в пассивном режиме, осуществляют операции поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - ∈О и азимута - βО) объекта, отражающего излучение, коррелированное с прямым излучением (т.е. осуществляют поиск отражающего объекта). По положению максимума взаимной корреляционной функции излучений, принятых двумя каналами обнаружения, определяют величину временного сдвига Δt этих излучений.
После чего осуществляют зондирование направления с координатами ∈O, βO и измеряют дальность R0 до объекта, при необходимости уточняют координаты ∈O, βO.
Недостатками этого аналога являются:
1. Способ может применяться только к цифровым (дискретным) видам связи.
2. Необходимы два канала: активный и пассивный, что совершенно недопустимо в военных условиях применения из-за демаскирования средства.
3. Необходимость измерения сдвига принимаемых сигналов во времени требует системы жесткой синхронизации.
4. Необходимость осуществления операций поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - ∈O и азимута - βO) объекта, отражающего излучение. При наличии множественных рассредоточенных в пространстве перемещающихся объектов, как, например, отражателей при постановке пассивных помех комплексам радиоэлектронного противодействия, способ оказывается неработоспособным.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип предлагаемого способа, является [7].
Способ [7] относится к пассивным системам радиоконтроля и предназначен для определения координат источников радиоизлучений УКВ-СВЧ диапазонов, использующих цифровые (дискретные) виды сигналов из одного РКП. Способ определения местоположения ИРИ основан на измерении направления на ИРИ, оценке относительной временной задержки, с последующим вычислением координат ИРИ, как точки пересечения линии направления на источник и гиперболической линии положения. Все измерения производятся на одном приемном пункте. При этом оценка относительной временной задержки определяется путем определения расхождения времени прихода сигнала от источника относительно опорной временной шкалы, сформированной на основе оценки временной структуры сигнала источника, местоположение которого полагается известным, определяемой на основе сравнения оценок расхождения времени прихода сигналов по времени от источников с известным и оцениваемым местоположением, функционирующих в единой системе синхронизации цифровыми (дискретными) видами сигналов.
Недостатками прототипа являются:
1. Способ распространяется только на цифровые (дискретные) виды связи с четко выраженным периодом следования импульсов тактовой (цикловой) синхронизации, функционирующие в единой системе синхронизации, временные параметры которой и точность их определения существенно влияют на оценку относительной временной задержки, а следовательно, и точность определения координат искомого ИРИ.
2. Отсутствует решение по повышению точности оценки определения координат искомого ИРИ, например, путем увеличении числа корреспондентов из состава радиосети и усреднения результатов вычисления координат искомого ИРИ применительно к каждому из корреспондентов радиосети.
3. Должна быть априорно известна (либо доступна оцениванию) частотно-временная структура сигнала (частота (период) следования импульсов тактовой (цикловой) синхронизации). При этом оценивание частотно-временной структуры сигнала приводит к появлению дополнительной погрешности вычисления координат искомого ИРИ и появлению дополнительных временных и аппаратурных затрат при внедрении способа.
4. Область применения способа ограничивается наземными средствами связи.
5. Область применения способа ограничивается тем, что для реализации способа необходимо иметь:
а) особое радиоприемное устройство, в котором дополнительно должен быть введен автокоррелятор,
б) пеленгатор, удовлетворяющий требованиям по достаточной точности пеленгования исходя из точности определения координат искомого ИРИ.
Целью настоящего изобретения является разработка способа, обеспечивающего определение координат местоположения ИРИ УКВ-СВЧ диапазонов из одного РКП без недостатков, присущих прототипу.
Эта цель достигается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом: способ определения координат местоположения ИРИ, основанный на измерении параметров искомого ИРИ на одном РКП и вычислении тех же параметров для постов, местоположение которых полагается известным, и отличительных признаков, состоящих в том, что используют энергетический принцип, являющийся основой как цифровых, так и аналоговых видов связи, измеряют напряженность поля искомого ИРИ и пеленг на него, задают координаты местоположения n виртуальных постов (ВП), в количестве не менее двух, не лежащих с ним на одной прямой и находящихся на расстоянии нескольких угловых минут относительно РКП, разбивают зону электромагнитной доступности вокруг РКП на k пеленгационных сегментов, вычисляют по специализированной программе [8], или аналогичной ей, напряженность поля в месте расположения РКП и n ВП, создаваемую каждым из источников радиоизлучения заданного диапазона частот, известных по соответствующей базе данных используемого РКП, устанавливают корреляционную зависимость между напряженностью поля на каждом из n ВП и напряженностью поля на РКП, измеряют на последнем напряженность поля от искомого ИРИ и по ее величине и корреляционной зависимости определяют напряженность поля на соответствующем ВП. Вычисляют n отношений напряженности поля РКП к напряженности поля ВП. Для пеленгационных сегментов с максимальным коэффициентом корреляции осуществляют поиск координат местоположения источника радиоизлучения. Для чего: задают координаты местоположения пробной точки (ПТ) как текущего местоположения искомого ИРИ, составляют
Figure 00000002
и
Figure 00000003
мультипликативных функций, представляющих сочетания, взятые по два и по три, из вычисленных
Figure 00000004
разностей парных сочетаний (n+1) отношений расстояний от n ВП к расстоянию РКП до местоположения ПТ и вычисленных
Figure 00000004
парных сочетаний (n+1) обратных отношений напряженностей поля сигналов искомого ИРИ, соответствующих этим расстояниям, а затем равномерно или дихотомически или методом наискорейшего спуска или другим методом изменяют значение каждой из координат ПТ при неизменных значениях ее двух других и находят точки экстремумов М2 или перегиба М3 мультипликативных функций местоположения ПТ, координаты которых по всем М2 и M3 сочетаниям корректируют по калибровочным характеристикам пар РКП-ВП, представляющим зависимости разности вычисленных координат ПТ и истинных координат источников радиоизлучений, известных по соответствующей базе данных используемого РКП, как функции ошибки определения координат ПТ, а потом усредняют последние и фиксируют после этого их как окончательные координаты местоположения искомого ИРИ,
отличающийся по п. 1 тем, что по измеренному пеленгу и координатам местоположения РКП составляют уравнение линии наклонной дальности и ПТ перемещают по ней, а предварительные координаты местоположения ПТ на этой прямой задают при максимальном расстоянии от РКП в соответствии с зоной его электромагнитной доступности.
Исходными условиями для реализации способа однопозиционного определения координат местоположения ИРИ являются:
1. Пространство распространения радиоволн принимают за свободное.
2. Антенны искомых источников радиоизлучения являются ненаправленными.
3. Условия измерения и местоположение искомого ИРИ за время проведения измерений и вычисления координат его местоположения не изменяются.
Эти условия, в большинстве случаев, выполняются и не ограничивают применение способа.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг. 1 - расположение РКП, ВП, ИРИ,
фиг. 2 - корреляционная зависимость напряженности поля на одном из ВП и напряженностью поля на РКП,
фиг. 3 - первый вид мультипликативных функций F2 попарных произведений разностей отношений,
фиг. 4 - второй вид мультипликативных функций F3 произведений трех разностей отношений,
фиг. 5 - калибровочная характеристика способа по широте,
фиг. 6 - калибровочная характеристика способа по долготе,
фиг. 7 - размещение РКП, ВП, проекции наклонной дальности на плоскость хоу, начальное, промежуточное и конечное положение ПТ,
фиг. 8 - проекция наклонной дальности на плоскость xoz,
В основе способа лежит энергетический принцип, заключающийся в измерении (или вычислении) напряженности поля ИРИ в нескольких точках пространства с известными координатами их местоположения. При этом напряженность поля ИРИ на РКП измеряют, а в дополнительной точке (точках) вычисляют. В качестве дополнительной точки в способе предложен виртуальный пост (ВП), координаты которого и параметры его виртуальной антенны (диаграмма направленности и высота подвеса) задаются. При использовании n ВП они размещают не на одной прямой с РКП и отстоят от него на несколько угловых минут. Вычисление напряженности на ВП основано на принципе корреляционной зависимости (КЗ) напряженности поля на них, создаваемой в заданном диапазоне частот некоторым множеством источников радиоизлучения, находящихся согласно базе данных в зоне электромагнитной доступности РКП, от напряженности поля на РКП, по одной определенной программе, например ПИАР [8]. При этом диаграмма направленности виртуальной антенны и высота ее подвеса для расчета напряженности на ВП выбираются такими же, как и на РКП. Основное влияние на КЗ оказывает расстояние и характер трассы распространения радиоволн при прохождении до точек их приема. В качестве примера, на фиг. 2 приведена КЗ напряженностей поля между РКП и одним из ВП. Определение же координат местоположения ИРИ основано на мультипликативном разностно-относительном принципе при сканировании по пространству положения пробной точки (ПТ) как текущего возможного местоположения искомого ИРИ и фиксации такого ее положения, при котором мультипликативные функции F2 (фиг. 3) достигают экстремума или мультипликативные функции F3 (фиг. 4) достигают точки перегиба.
Рассмотрим подробнее получение, указанных выше, мультипликативных функций, используемых при поиске координат местоположения ИРИ. После задания исходного положения ПТ, путем присвоения ей координат, вычисляют расстояния от i-гo местоположения ПТ, до каждой j-й точки, включая один РКП и все n ВП (j=n+1), по формуле
Figure 00000005
. Затем вычисляют попарные отношения этих расстояний. Обозначив РКП цифрой 1, а цифрами 2, 3, 4…n номера соответствующих ВП, представим эти отношения расстояний в виде, например,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
и т.д. Таких отношений может быть получено
Figure 00000009
отношений. Аналогичные отношения составляют и для отношений напряженностей полей, в которых индекс i, для различения с расстояниями, опущен:
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
и т.д. Всего может быть также составлено
Figure 00000013
отношений. Полученные отношения сравнивают путем вычитания и получают функцию F попарных разностей отношений расстояний и обратных им отношений напряженностей. Например, эту разность для РКП и ВП1 определяют как F12=(n12i-n21). Для ВП2 и ВП3 - как F23=(n23i-n32). Таких функций F попарных разностей отношений расстояний и обратных им отношений напряженностей поля их комбинаций всего может быть составлено
Figure 00000014
функций. Из этих попарных разностей отношений составляют первый вид мультипликативных функций F2 попарных произведений разностей отношений Например, для пары РКП и ВП2 и пары ВП2 и ВП3: F2,12.23=F12⋅F23.
Для пары РКП и ВП2 и пары РКП и ВП3 - F2,12.13=F12⋅F13 и т д.
Всего может быть составлено
Figure 00000015
функций F2, для которых, с целью определения координат местоположения искомого ИРИ, находят их экстремумы. Примеры графического отображения таких функций приведены на фиг. 3. Составляют также функции F3 произведения трех разностей отношений, четырех - F4, пяти - F5 и т.д. Например, для РКП, ВП2 и ВП3: F3,12.23.31=F12⋅F23⋅F31, Всего может быть составлено
Figure 00000016
функций F3, для которых находят их точки перегиба. Пример графического отображения таких функций приведен на фиг. 4. Координаты местоположения искомого ИРИ при этом могут вычисляться методом последовательного приближения, методом наискорейшего спуска или по методу дихотомии, например методу поразрядного уравновешивания или другим методом. Для использования, например, метода поразрядного уравновешивания априори должны быть известны диапазоны D значений искомых величин. Эти диапазоны обычно известны исходя из известных параметров зоны электромагнитной доступности используемых РКП. В соответствии с алгоритмом поразрядного уравновешивания, первоначально, путем присвоения, пробной точке (ПТ) задают, в качестве координат начального ее местоположения (см. фиг. 1), среднее из диапазона D значение определяемой величины (например, широты) при фиксированных, но лежащих в известных диапазонах значений долготы и высоты. Если значение мультипликативной функции окажется меньше нуля, то к первоначальному значению широты местоположения ПТ добавляют 1/4 часть диапазона по широте. В противном случае из первоначального значения широты вычитают 1/4 часть диапазона ее значения. Затем опять производят вычисление расстояний от нового положения ПТ до РКП и ВП и оценку результатов сравнения, как описано выше. При этом добавляют (или вычитают) уже 1/8 часть диапазона, затем 1/16 часть и т.д. Такие итерации продолжают до тех пор, пока результат сравнения не окажется по модулю меньше заранее заданного значения погрешности дискретизации каждого параметра местоположения
Figure 00000017
, где m - количество итераций.
После определения промежуточного положения ПТ (см. фиг. 1) с координатой по широте, ближайшей к широте местоположения искомого ИРИ, приступают к вычислению по такому же алгоритму следующей координаты местоположения ПТ-долготы и высоты.
Найденные координаты всех точек экстремумов
Figure 00000018
и перегиба
Figure 00000019
мультипликативных функций по всем M2 и М3 сочетаниям представляют координаты конечного положения ПТ. Эти координаты корректируют по калибровочным характеристикам (КХ) пар РКП - ВП. Калибровочные характеристики представляет зависимость разности истинных значений широт, долгот и высот местоположения источников радиоизлучений, известных по соответствующей базе данных, так называемых базовых ИРИ, и вычисленных значений тех же параметров для тех же источников радиоизлучений, полученных в точках экстремума и перегиба мультипликативных функций как функцию ошибки определения координат. Калибровочные характеристики получают для всех пар РКП - ВП всех k пеленгационных сегментов. На фиг. 5 показан пример КХ по широте, а на фиг. 6 - по долготе. После корректировки координат конечного положения ПТ координаты усредняют по всем точкам экстремума и перегиба и фиксируют уже как окончательные координаты местоположения ПТ. То есть фиксируют как искомые координаты местоположения ИРИ.
За счет усреднения повышают точность определения координат, которая существенно зависит от общего количества усреднений М=М2+М3, определяемого количеством ВП. Для оценки точности определения координат приведем таблицу количества усреднений для различного количества ВП.
Figure 00000020
Из таблицы видно, что, в отличие от прототипа, оценки среднего линейного и среднеквадратического отклонения вычисляемых координат могут быть, существенно улучшены. Например, при n=10 точность среднего линейного отклонения повышают в 220 раз, а среднеквадратического отклонения - примерно в 15 раз, чем при однократном вычислении в прототипе.
Примечание. При использовании, дополнительно,
Figure 00000021
мультипликативных функций, например, при n=10 точность среднего линейного отклонения повышается в 550 раз, а среднеквадратического отклонения - более чем в 23 раза, а при использовании
Figure 00000022
- в 1012 и 32 раза соответственно.
Итак, алгоритмически, способ по п. 1 формулы изобретения предусматривает выполнение следующих операций:
1. На РКП изменяют напряженность поля искомого ИРИ.
2. Разбивают зону электромагнитной доступности РКП на k пеленгационных сегментов с шириной каждого, не превышающей удвоенную среднюю ошибку определения пеленга, используемой для этой цели ЛПАС, задавая предельные значения координат сегментов.
3. Задают координаты n ВП, при n не менее 2, не лежащих на одной прямой с РКП и находящихся от него на расстоянии нескольких угловых минут.
4. Вычисляют напряженности поля на РКП и в каждом ВП от источников излучения, находящихся в каждом из k пеленгационных сегментов согласно базе данных РКП, используя программу [8] или ей подобную.
5. Устанавливают корреляционную зависимость и калибровочную характеристику пар РКП-ВП между вычисленными напряженностями поля на РКП и в точке размещения каждого из n ВП по всем k пеленгационным сегментам.
6. По измеренной на РКП напряженности поля искомого ИРИ и корреляционным зависимостям определяют напряженность поля на каждом из n ВП.
7. Вычисляют отношения напряженностей поля
Figure 00000023
во всех комбинациях.
8. Выбирают метод определения координат местоположения искомого ИРИ: метод последовательного приближения, дихотомический (описанный выше) или метод наискорейшего спуска, или любой другой.
9. Задают первоначальные координаты местоположении ПТ как точки возможного местоположения искомого ИРИ.
10. Вычисляют расстояния Riркп от i-й точки местоположения ПТ до РКП и расстояния Rij до j-го ВПj.
11. Вычисляют отношения расстояний
Figure 00000024
, во всех комбинациях.
12. Составляют
Figure 00000025
и
Figure 00000026
мультипликативных уравнений, представляющих произведения разностей отношений расстояний от РКП или ВП до ПТ и соответствующих обратных отношений напряженностей поля, взятых в сочетаниях по два и по три.
13. Вычисляют, в соответствии с выбранным методом, координаты местоположения ПТ до достижения мультипликативными уравнениями точек экстремума или перегиба, используя в качестве напряженности поля на РКП и ВП значения, полученные в п. 1 и п. 6.
14. Найденные координаты всех точек экстремумов М2 или перегиба М3 мультипликативных функций по всем М2 и М3 сочетаниям корректируют по калибровочным характеристикам пар РКП-ВП.
15. Откалиброванные координаты местоположения искомого ИРИ усредняют по всем М=М2+M3 сочетаниям мультипликативных функций и фиксируют как окончательные координаты местоположения искомого источника радиоизлучения.
Реализация способа по п. 2 формулы изобретения поясняется фиг. 7, на которой показана линии горизонтальной дальности как проекция линии наклонной дальности на горизонтальную плоскость xoy, размещение РКП и ВП, расположенные вокруг него на расстоянии нескольких угловых минут, начальное, одно промежуточное и конечное положение ПТ, а также прямые, связывающие два ВП, выбранные для пояснения принципа работы, с РКП и начальным, промежуточным и конечным положением ПТ. Под линией наклонной дальности в радиолокации понимают линию, соединяющую местоположение радиолокатора (в нашем случае РКП) с целью (ИРИ). Первоначально, как и указано выше при описании способа по п. 1, задается положение ПТ с максимальным ее удалением от РКП, в соответствии с зоной его электромагнитной доступности, по линии горизонтальной дальности. Затем на линии горизонтальной дальности отыскивается любым методом, в том числе численным методом, например, делением пополам, такое положение ПТ, при котором мультипликативная функция, представляющая, в различных сочетаниях по два и по три, произведения разностей отношений, подробно описанных выше в п. 1, не достигнет точек экстремума или перегиба. Таким образом, в отличие от п. 1, ПТ перемещается не по всему пространству возможных положений искомого ИРИ, а только по линии наклонной дальности, описываемой системой из двух уравнений:
Figure 00000027
заданной координатами местоположения РКП (xa, ya) и измеренным пеленгом на ИРИ (азимутом ϕ и углом возвышения γ). Первое уравнение системы описывает горизонтальную дальность как проекцию на горизонтальную плоскость xоу линии наклонной дальности с азимутом ϕ и углом возвышения γ и позволяет вычислить одну из координат ПТ по найденной другой координате для М2 точек экстремумов или для M3 точек перегиба мультипликативных функций, например, вычислить широту при найденной долготе или, наоборот, вычислить долготу по найденной широте. Второе же уравнение описывает прямую возвышения, показанную на фиг. 8, как проекцию на вертикальную плоскость xoz линии наклонной дальности и позволяет вычислить высоту z местоположения ИРИ по найденной или вычисленной до этого одной из координат (например, долготе). Такой способ существенно сокращает время определения координат местоположения ИРИ по сравнению с поиском координат по всему пространству возможного местоположения ИРИ, изложенным в описании по п. 1 формулы настоящего изобретения. Например, для определения координат с точностью один метр, при размере объема пространства возможного местоположения ИРИ равного 16×16×16 кМ, необходимо выполнить 4⋅1012 последовательных перемещений с определением в каждом положении ПТ М2 точек экстремумов или M3 точек перегиба мультипликативных функций. При поиске координат местоположения ИРИ по пространству дихотомическим методом с той же точностью потребуется выполнить не более 3⋅14=42 перемещений ПТ, при поиске с использованием линии наклонной дальности - только 14 перемещений.
Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги и наиболее близкий из них - прототип, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа определения координат местоположения ИРИ, отсутствуют и, следовательно, заявляемый способ обладает свойством новизны.
Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого способа, показало, что он не следует явным образом из уровня техники, из которого не выявлена также известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение указанного результата, что позволяет считать заявляемый объект соответствующим уровню патентоспособности "изобретательский уровень".
Источники информации
1. Сборник материалов курсов повышения квалификации специалистов радиочастотных центров федеральных округов. Книга 2. - СПб.: СПбГУТ, 2003.
2. Липатников В.А., Соломатин А.И., Терентьев А.В. Радиопеленгация. Теория и практика. - Спб. ВАС, 2006 г. - 356 с.
3. Разностно-дальномерный способ пеленгования источника радиоизлучения. Патент РФ №2325666, С2. Авторы: Сайбель А.Г., Сидоров П.А.
4. Разнесенный разностно-дальномерный пеленгатор. Патент РФ №2382378, С1. Авторы: Ивасенко А.В., Сайбель А.Г., Хохлов П.Ю.
5. Угломерно-корреляционный способ определения местоположения наземных источников радиоизлучения. Патент РФ №2458358, С1. Авторы: Верба В.С, Гандурин В.А., Косогор А.А., Меркулов В.И., Миляков Д.А., Тетеруков А.Г., Чернов В.С.
6. Способ определения координат источника радиоизлучения и радиолокационная станция для его реализации. Патент РФ 2217773 С1. Авторы: Беляев Б.Г., Голубев Г.Н., Жибинов В.А., Кисляков В.И., Лужных С.П.
7. Способ местоопределения источников радиоизлучений. Патент РФ №2248584 С2. Автор(ы): Лузинов В.А. (RU), Устинов К.В. (RU)
8. Проектирование и анализ радиосетей. Описание и инструкция по эксплуатации. - Ярославль, 2009.

Claims (2)

1. Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения, основанный на измерении параметров искомого источника радиоизлучений (ИРИ) на одном радиоконтрольном посту (РКП) и вычислении тех же параметров в точках, местоположение которых полагается известным, отличающийся тем, что используют энергетический принцип, являющийся основой как цифровых, так и аналоговых видов связи, измеряют напряженность поля искомого ИРИ и пеленг на него, применяя РКП с логопериодической поворотной антенной системой (ЛПАС), на расстоянии нескольких угловых минут относительно РКП задают координаты местоположения n, более или равно 2, виртуальных постов (ВП), не лежащих с ним на одной прямой, разбивают зону электромагнитной доступности вокруг РКП на k пеленгационных сегментов, вычисляют напряженность поля в месте расположения n ВП и РКП, создаваемую каждым из источников радиоизлучения заданного диапазона частот, известных по соответствующей базе данных используемого РКП и находящихся в k пеленгационных сегментах, устанавливают для них корреляционную зависимость между вычисленной напряженностью поля на каждом из n ВП и напряженностью поля на РКП, измеряют на РКП напряженность поля от искомого ИРИ и по ее величине, для пеленгационных сегментов с максимальным коэффициентом корреляции, вычисляют величину напряженности поля на каждом из n ВП, вычисляют
Figure 00000028
парных сочетаний отношений напряженностей для n ВП и РКП, а затем осуществляют поиск координат местоположения источника радиоизлучения по всей зоне электромагнитной доступности РКП, для чего: задают координаты местоположения пробной точки (ПТ) как текущего местоположения искомого ИРИ, составляют
Figure 00000029
и
Figure 00000030
мультипликативных функций, представляющих сочетания, взятые по два и по три из N парных сочетаний разностей отношений расстояний от n ВП и РКП до местоположения ПТ и соответствующих сочетаний обратных отношений напряженностей для n ВП и РКП искомого ИРИ, а затем равномерно или дихотомически или методом наискорейшего спуска изменяют значение каждой из координат ПТ при неизменных значениях ее двух других координат каждой ПТ и находят точки экстремумов М2 или перегиба М3 мультипликативных функций местоположения ПТ, координаты которой по всем М2 и М3 сочетаниям корректируют по калибровочным характеристикам пар РКП-ВП, представляющим зависимости разности вычисленных координат ПТ и истинных координат источников радиоизлучений, известных по соответствующей базе данных используемого РКП, как функцию ошибки определения координат ПТ, а потом усредняют последние и фиксируют после этого их как окончательные координаты местоположения искомого ИРИ,
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по измеренному пеленгу и координатам местоположения РКП составляют уравнение линии наклонной дальности и ПТ перемещают по ней, а предварительные координаты местоположения ПТ на этой прямой задают при максимальном расстоянии от РКП в соответствии с зоной его электромагнитной доступности.
RU2016135739A 2016-09-02 2016-09-02 Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения RU2643780C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135739A RU2643780C1 (ru) 2016-09-02 2016-09-02 Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135739A RU2643780C1 (ru) 2016-09-02 2016-09-02 Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643780C1 true RU2643780C1 (ru) 2018-02-06

Family

ID=61173446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016135739A RU2643780C1 (ru) 2016-09-02 2016-09-02 Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643780C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6646602B2 (en) * 2002-03-05 2003-11-11 Raytheon Company Technique for robust characterization of weak RF emitters and accurate time difference of arrival estimation for passive ranging of RF emitters
RU2232402C2 (ru) * 2002-09-16 2004-07-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Способ определения дальности до источников радиоизлучений и скорости сближения с ними в однопозиционных радиолокационных системах
EP1471364A2 (en) * 2003-04-21 2004-10-27 Northrop Grumman Corporation A method of passively estimating an emitter's position and velocity using bearings-only without requiring observer acceleration
WO2004112949A2 (fr) * 2003-06-19 2004-12-29 Fillon Investissement Armoire modulaire pour le stockage et l’entrainement de pots agitateurs
RU2248584C2 (ru) * 2002-03-21 2005-03-20 16 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации Способ местоопределения источников радиоизлучений
RU2408895C2 (ru) * 2009-03-18 2011-01-10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН Способ локализации источников электромагнитного излучения декаметрового диапазона
RU2014112383A (ru) * 2014-03-31 2015-10-10 Александр Вадимович Рудинский Однопозиционный пассивный радиоэлектронный комплекс для определения горизонтальных координат, элементов движения цели и коэффициента километрического затухания электромагнитного излучения цели

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6646602B2 (en) * 2002-03-05 2003-11-11 Raytheon Company Technique for robust characterization of weak RF emitters and accurate time difference of arrival estimation for passive ranging of RF emitters
RU2248584C2 (ru) * 2002-03-21 2005-03-20 16 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации Способ местоопределения источников радиоизлучений
RU2232402C2 (ru) * 2002-09-16 2004-07-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Способ определения дальности до источников радиоизлучений и скорости сближения с ними в однопозиционных радиолокационных системах
EP1471364A2 (en) * 2003-04-21 2004-10-27 Northrop Grumman Corporation A method of passively estimating an emitter's position and velocity using bearings-only without requiring observer acceleration
WO2004112949A2 (fr) * 2003-06-19 2004-12-29 Fillon Investissement Armoire modulaire pour le stockage et l’entrainement de pots agitateurs
RU2408895C2 (ru) * 2009-03-18 2011-01-10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН Способ локализации источников электромагнитного излучения декаметрового диапазона
RU2014112383A (ru) * 2014-03-31 2015-10-10 Александр Вадимович Рудинский Однопозиционный пассивный радиоэлектронный комплекс для определения горизонтальных координат, элементов движения цели и коэффициента километрического затухания электромагнитного излучения цели

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2529355C2 (ru) Способ определения пространственного распределения ионосферных неоднородностей
RU2562613C2 (ru) Дихотомический мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источника импульсного радиоизлучения
Wheadon et al. Ionospheric modelling and target coordinate registration for HF sky-wave radars
RU2643513C1 (ru) Однопозиционный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2657237C1 (ru) Однопозиционный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2666555C2 (ru) Однопозиционный корреляционный угломерный относительно-дальномерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2668566C2 (ru) Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2572357C1 (ru) Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс
Yaro et al. Position estimation error performance model for a minimum configuration 3-D multilateration
RU2768011C1 (ru) Способ одноэтапного адаптивного определения координат источников радиоизлучений
RU2643780C1 (ru) Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2670976C9 (ru) Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной
Nabila et al. A 3D Multilateration Using RF Burst
Cuccoli et al. Coordinate registration method based on sea/land transitions identification for over-the-horizon sky-wave radar: Numerical model and basic performance requirements
RU2674248C2 (ru) Однопозиционный корреляционный угломерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
RU2647495C1 (ru) Мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источника импульсного радиоизлучения
RU2651793C1 (ru) Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучений
RU2651796C1 (ru) Однопозиционный корреляционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучений
Kaiser et al. Multistatic passive coherent location using multilateration techniques
RU2687240C1 (ru) Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации
RU2651587C1 (ru) Мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источника импульсного радиоизлучения
RU2671828C2 (ru) Однопозиционный угломерно-дальномерный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
Wang et al. Passive TDOA and DOA based HF geolocation without ionosphere information
RU2643154C1 (ru) Однопозиционный мультипликативный виртуально-реальный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения
Fokin et al. Model for 5G UDN Positioning System Topology Search Using Dilution of Precision Criterion

Legal Events

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

Effective date: 20180903

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190513

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200903

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210617