RU2657237C1 - One-way method of the radio frequency sources location - Google Patents

One-way method of the radio frequency sources location Download PDF

Info

Publication number
RU2657237C1
RU2657237C1 RU2016138927A RU2016138927A RU2657237C1 RU 2657237 C1 RU2657237 C1 RU 2657237C1 RU 2016138927 A RU2016138927 A RU 2016138927A RU 2016138927 A RU2016138927 A RU 2016138927A RU 2657237 C1 RU2657237 C1 RU 2657237C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinates
radio
location
srkp
iri
Prior art date
Application number
RU2016138927A
Other languages
Russian (ru)
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 RU2016138927A priority Critical patent/RU2657237C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2657237C1 publication Critical patent/RU2657237C1/en

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
    • G01S3/02—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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating

Abstract

FIELD: radio equipment and communications.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio equipment, particularly to radio monitoring systems for determining the position of radio-frequency sources (PCRFS) of the VHF-microwave bands of both digital and analog communication types, information about which is not available in the database (for example, of the state radio frequency service). Method is based on the energy principle, which consists in the radio-emitting objects field strength measuring (or calculating) in several points of space with known coordinates of their location. At that, measuring the RFS field intensity on the SRCP, and in n VP is calculated by specifying its virtual antenna coordinates and parameters, radiation pattern and suspension height. When using n VPs, they are “placed” not on the same line as the SRCP and “spaced” from it by latitude and (or) by longitude for several angular minutes. Calculation of the VP from the RFS intensity is based on the field strengths correlation dependence principle, created in given frequency range by plurality of radio emission sources located in the SRCP electromagnetic accessibility zone, and calculated for both the SRCP and all specified VIs according to certain program.
EFFECT: achieved technical result is the PCRFS determination by one stationary radio control post (SRCP) and n equal to or more than three virtual posts (VPs).
1 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения местоположения источников радиоизлучения (ИРИ), сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственных радиочастотных служб или государственных служб надзора за связью). Изобретение может быть использовано при поиске местоположения несанкционированных средств радиосвязи, как возможных источников помех связи.The invention relates to the field of radio engineering, and in particular to radio monitoring systems for determining the location of radio emission sources (IRI), information about which is not in the database (for example, state radio frequency services or state communication supervision services). The invention can be used in the search for the location of unauthorized means of radio communication, as possible sources of communication interference.

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 наличие многоканальных радиоприемников, а также необходимость в быстродействующих системах обработки информации.Known methods for determining the coordinates of the IRI, in which passive direction finders are used in an amount of at least three, the center of gravity of the region of intersection of the revealed azimuths of which at the wave arrival front is taken as the location estimate. The basic principles of operation of such direction finders are amplitude, phase, and interferometric [1, 2]. Their disadvantages include a high degree of complexity of antenna systems, switching devices and the presence of multi-channel radios, as well as the need for high-speed information processing systems.

Наличие в федеральных округах государственной радиочастотной службы взаимосвязанных через центральный пункт разветвленной сети радиоконтрольных постов, 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. Известен способ [3], заключающийся в приеме сигналов источников радиоизлучений в полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве измерителем. При перемещении измерителя измеряют уровни сигналов в n (n≥4) точках, последовательно вычисляют n уровней сигнала, по вычисленным отношениям строят n круговых линий положения и определяют координаты источников радиоизлучения как точку пересечения n круговых линий положения. Для повышения достоверности определения местоположения используют статистику.The presence in the federal districts of the state radio frequency service interconnected through a central point of an extensive network of radio monitoring posts equipped with means for receiving radio signals, measuring and processing their parameters, allows you to supplement their functions and tasks of determining the location of those IRI, information about which is not available in the database, without resorting to use complex and expensive direction finders. The known method [3], which consists in receiving signals from radio sources in the frequency band ΔF moving in space meter. When moving the meter, signal levels are measured at n (n≥4) points, n signal levels are successively calculated, n circular position lines are constructed from the calculated ratios and the coordinates of the radio emission sources are determined as the intersection point of n circular position lines. To increase the reliability of the location using statistics.

Основные недостатки прототипа:The main disadvantages of the prototype:

1. Алгоритмическая противоречивость и незавершенность его реализации во времени. Действительно, утверждение о нахождении координат источников радиоизлучения как точки пересечения n (n≥4) круговых линий положения вступает в противоречие с необходимостью уточнения этих координат статистическим путем. Так как n в формуле изобретения сверху не ограничено, то координаты ИРИ как координаты точки пересечения неограниченного количества круговых линий положения будут определяться с неограниченно высокой точностью. И, следовательно, в статистическом уточнении не нуждаются. Но, если утверждается, что необходимо статистическое уточнение местоположения, то тем самым отрицается возможность пересечения в одной точке неограниченного количества круговых линий положения. И последнее ближе к действительности, так как приборов и способов измерения с неограниченно высокой точностью не существует.1. Algorithmic inconsistency and incompleteness of its implementation in time. Indeed, the statement about finding the coordinates of the sources of radio emission as the point of intersection of n (n≥4) circular position lines contradicts the need to refine these coordinates by statistical means. Since n in the claims is not limited from above, the coordinates of the IRI as the coordinates of the intersection point of an unlimited number of circular position lines will be determined with unlimited accuracy. And, therefore, they do not need statistical refinement. But, if it is argued that a statistical refinement of the location is necessary, then the possibility of crossing at one point an unlimited number of circular position lines is denied. And the latter is closer to reality, since there are no instruments and methods of measurement with unlimited high accuracy.

2. Принципиальная трудность нахождения координат точки пересечения n (n≥4) круговых линий положения путем непосредственного решения системы уравнений, их описывающих. Действительно, общее уравнение окружности в декартовых прямоугольных координатах имеет вид: х2+y2+Ах+By+С=0.2. The fundamental difficulty of finding the coordinates of the intersection point of n (n≥4) circular position lines by directly solving the system of equations describing them. Indeed, the general equation for a circle in Cartesian coordinates, has the form: x 2 + y 2 + Ax + By + C = 0.

И при этом «все окружности, проходящие через действительные или мнимые точки пересечения двух окружностей, определяются уравнением:And at the same time, “all circles passing through real or imaginary intersection points of two circles are determined by the equation:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где λ - параметр».where λ is the parameter. "

Пусть окружности заданы уравнениями:Let circles be given by the equations:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Эта система трех уравнений любых окружностей, в том числе и Аполлония, о котором упоминается в [3], имеет одно решение, то есть окружности пересекаются в одной точке только в том случае, если детерминант системы равен нулю. А это возможно, согласно источнику [4, с. 66], если одно из трех уравнений получено из двух других указанным образом. При этом коэффициенты этого производного уравнения, пусть для определенности это будет уравнение Scd, должны определяться как:This system of three equations of any circles, including Apollonius, which was mentioned in [3], has one solution, that is, circles intersect at one point only if the determinant of the system is zero. And this is possible, according to the source [4, p. 66], if one of the three equations is obtained from the other two in the indicated manner. Moreover, the coefficients of this derivative equation, let it be the equation S cd for definiteness, should be defined as:

А3=(A1+λA2)/(1+λ), В3=(B1+λВ2)/(1+λ), C3=(C1+λС2)/(1+λ).A 3 = (A 1 + λA 2 ) / (1 + λ), B 3 = (B 1 + λ B 2 ) / (1 + λ), C 3 = (C 1 + λ C 2 ) / (1 + λ) .

Детерминант такой системыThe determinant of such a system

Figure 00000005
Figure 00000005

действительно равен нулю, а следовательно, третья окружность может пройти через точку пересечения первых двух окружностей только при строго определенной связи с ними.indeed, it is equal to zero, and therefore, the third circle can pass through the intersection point of the first two circles only with a strictly defined connection with them.

Предыдущее утверждение подкрепляется и положением, основанным на том, что дуги окружностей в окрестности точки их пересечения (или касательные к окружностям в этой точке) могут рассматриваться как три пересекающиеся прямые. В этой связи, согласно [4, с. 59, п. g], высказывание: «Для того, чтобы три прямые A1x+B1y+C1=0, А2х+В2y+С2=0, А3х+В3y+С3=0 пересекались в одной точке или были параллельны, необходимо и достаточно, чтобыThe previous statement is also supported by the statement based on the fact that arcs of circles in the neighborhood of the point of their intersection (or tangent to circles at this point) can be considered as three intersecting lines. In this regard, according to [4, p. 59, p. G], saying: “In order to have three straight lines A 1 x + B 1 y + C 1 = 0, A 2 x + B 2 y + C 2 = 0, A 3 x + B 3 y + C 3 = 0 intersected at one point or were parallel, it is necessary and sufficient that

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

т.е. чтобы левые части уравнений были линейно зависимы», - действительно подкрепляет предыдущее утверждение. Решение системы уравнений трех окружностей без наложения указанных условий может быть достигнуто, но только на других принципах, один из которых как наиболее простой предлагается авторами настоящей заявки;those. so that the left-hand sides of the equations are linearly dependent, ”it really reinforces the previous statement. The solution of the system of equations of three circles without imposing these conditions can be achieved, but only on other principles, one of which is proposed as the simplest by the authors of this application;

3. Низкая вероятность определения координат местоположения кратковременно излучающих ИРИ, работающих на одной и той же несущей частоте, например радиоэлектронные средства связи (РЭС) производственно-технологического назначения с симплексным режимом работы, так как за время перемещения в новую точку измерения может прекратить работу один и начать работу на этой же частоте другой и, естественно, с другими координатами местоположения, отличающимися от предыдущих;3. The low probability of determining the coordinates of the location of short-emitting IRIs operating at the same carrier frequency, for example, radio electronic communications (RES) for industrial and technological purposes with a simplex mode of operation, since one and one can stop working during a move to a new measurement point start working at the same frequency with a different one and, of course, with different location coordinates that are different from the previous ones;

4. Ограничение области применения только стационарными ИРИ и только теми, продолжительность излучения которых превышает время объезда мобильным измерителем четырех пунктов измерения;4. Limiting the scope to stationary IRI and only to those whose radiation duration exceeds the detour time of the four measuring points by a mobile meter;

5. Большая неопределенность, и даже принципиальная невозможность определения координат местоположения мобильных ИРИ, так как за время перемещения измерителя в новую точку для измерения уровня сигналов мобильный ИРИ может существенно изменить свое местоположение;5. Great uncertainty, and even the fundamental impossibility of determining the coordinates of the location of mobile IRI, since during the movement of the meter to a new point for measuring the signal level, the mobile IRI can significantly change its location;

6. Низкое быстродействие и высокая трудоемкость получения статистики, обусловленные большими временными затратами на перемещение мобильного измерителя между точками измерения (не менее, чем в четырех точках пространства) для получения данных об уровнях сигналов;6. Low speed and high complexity of obtaining statistics due to the large time spent on moving the mobile meter between the measurement points (at least four points in space) to obtain data on signal levels;

7. Принципиально меньшая, чем у СРКП, зона электромагнитной доступности, так как высота подвеса их антенн в 10-15 раз ниже, чем у стационарных, что обусловливает низкую эффективность способа определения местоположения ИРИ мобильным измерителем.7. Fundamentally smaller than the SRKP, the area of electromagnetic accessibility, since the height of the suspension of their antennas is 10-15 times lower than that of the stationary ones, which leads to low efficiency of the method of determining the location of IRI with a mobile meter.

Известен угломерно-корреляционный способ оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения [5]. Угломерно-корреляционный способ оценивания координат местоположения наземных источников радиоизлучения (ИРИ), заключающийся в том, что на борту самолета-пеленгатора одновременно измеряют собственные координаты местоположения x(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 качестваKnown goniometric-correlation method for estimating the location of ground-based sources of radio emission [5]. The goniometric-correlation method for estimating the coordinates of the location of ground-based sources of radio emission (IRI), which consists in measuring the position coordinates x (k), the course angle ψ (k), the IRI bearing (φ and (k)) simultaneously on the direction finding plane characterized in that the on-board computer system (BVS) splits the terrain around the IRI with roughly defined rectangular coordinates x c , z c into I × J rectangles with the coordinates of the centers x i , z i ; for each rectangle and all direction finding points, the expected bearing values are calculated, then an elementary terrain is searched for the possible location of the IRI, which corresponds to the set of measured bearings, the current location of the IRI is determined by the value of the quality functional characterizing the degree of correspondence of the current measured set of bearings and their expected calculated values, corresponding to elementary terrain, the coordinates of which are known, while as nktsionala quality used extremum mutually-correlation function realization φ and (k) and φ ij (k), determining the coincidence of the current IRI location with the measured elementary section areas whose coordinates are known, or weighted sum of squared differences of the current measured and calculated values bearings φ u ( k) and φ ij (k), while the criterion for the coincidence of the current implementation of bearings and their calculated values is the minimum of the quality functional

Figure 00000007
.
Figure 00000007
.

Недостатки этого аналога:The disadvantages of this analogue:

1. Способ рассчитан только на применение на борту самолета-пеленгатора.1. The method is designed only for use on board a direction-finding aircraft.

2. Требуется измерение собственных координат местоположения самолета-пеленгатора.2. Requires measurement of the own coordinates of the location of the aircraft-direction finder.

3. Требуется предварительное грубое определение местоположения ИРИ.3. Preliminary rough location of the IRI is required.

4. Требуется разбиение участка местности вокруг предполагаемого местоположения ИРИ.4. Requires a breakdown of the area around the intended location of the IRI.

5. Требуется измерение пеленгов на каждый участок местности возможного местоположения ИРИ.5. Requires the measurement of bearings on each plot of the terrain of a possible location of Iran.

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 и независимо от условий местности.Also known is a technical solution [6], which relates to radar, in particular to determining the location of radio emission sources. The technical result is the ability to determine the coordinates of the sources of radio emissions from a single-position ground-based radar station and regardless of terrain conditions.

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.The specified technical result is also achieved by the fact that in a radar station containing a passive detection channel, including a series-connected antenna and a receiver, as well as a coordinate calculation unit containing a series-connected device for measuring the shift of received signals in time and a coordinate calculation device.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Для определения координат источника радиоизлучения используют два канала: пассивный и активный каналы обнаружения. Вся система размещена на одной позиции.To determine the coordinates of the source of radio emission, two channels are used: passive and active detection channels. The whole system is placed in one position.

Антенна пассивного канала обнаружения направлена на источник и принимает его прямое радиоизлучение. Для измерения дальности до источника радиоизлучения с угловыми координатами εИ (угол места) и βИ (азимут) используется объект, отражающий радиоизлучение этого источника При этом с помощью активного канала обнаружения работающего в пассивном режиме, осуществляются операции поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - εО и азимута - βО) объекта, отражающего излучение, коррелированное с прямым излучением (т.е. осуществляется поиск отражающего объекта). По положению максимума взаимной корреляционной функции излучений, принятых двумя каналами обнаружения, определяют величину временного сдвига Δt этих излучений.The antenna of the passive detection channel is directed to the source and receives its direct radio emission. To measure the distance to a radio source with angular coordinates ε И (elevation angle) and β И (azimuth), an object reflecting the radio emission of this source is used.In this case, using the active detection channel operating in passive mode, the operations of search, detection and measurement of angular coordinates ( elevation angle - ε О and azimuth - β О ) of an object reflecting radiation correlated with direct radiation (i.e., a search is made for a reflecting object). By the maximum position of the mutual correlation function of the radiation received by the two detection channels, determine the value of the time shift Δ t of these emissions.

После чего осуществляется зондирование направления с координатами εO, βO и измеряется дальность R0 до объекта, при необходимости уточняются координаты εO, βO. After that, the sensing of the direction with the coordinates ε O , β O is carried out and the distance R 0 to the object is measured, if necessary, the coordinates ε O , β O are specified .

Недостатками этого аналога являются:The disadvantages of this analogue are:

1. Способ может применяться только к цифровым (дискретным) видам связи.1. The method can be applied only to digital (discrete) forms of communication.

2. Необходимы два канала: активный и пассивный, что совершенно недопустимо в военных условиях применения из за демаскировния средства.2. Two channels are needed: active and passive, which is completely unacceptable in military conditions of use due to unmasking means.

3. Необходимость измерения сдвига принимаемых сигналов во времени требует системы жесткой синхронизации.3. The need to measure the shift of the received signals in time requires a tight synchronization system.

4. Необходимо осуществлять операции поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - εO и азимута - βO) объекта, отражающего излучение.4. It is necessary to carry out operations of search, detection and measurement of angular coordinates (elevation angle - ε O and azimuth - β O ) of an object reflecting radiation.

Существенно ближе к предлагаемому способу является [7].Significantly closer to the proposed method is [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 вычисления времени расхождения 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.The method [7] relates to passive radio monitoring systems and is intended to determine the coordinates of the sources of radio waves of the VHF-microwave ranges using digital (discrete) types of signals from one RCP. The method for determining the location of the IRI is based on measuring the direction of the IRI, estimating the relative time delay, followed by calculating the coordinates of the IRI as the point of intersection of the direction line to the source and the hyperbolic position line. All measurements are made at one receiving point. In this case, the estimate of the relative time delay is determined by calculating the time of divergence of the signal arrival from the source relative to the reference time scale, formed on the basis of the estimate of the time structure of the signal of the source, the location of which is assumed to be known, determined by comparing the estimates of the difference in the time of arrival of signals from the sources with estimated location, functioning in a single synchronization system with digital (discrete) types of signals.

Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:

1). Способ распространяется только на цифровые (дискретные) виды средств 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.one). The method applies only to digital (discrete) types of communications with a clearly defined pulse repetition period of clock (cycle) synchronization, operating in a single synchronization system, the time parameters of which and the accuracy of their determination significantly affect the estimation of the relative time delay, and, consequently, the accuracy determine the coordinates of the desired IRI.

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.2) There is no decision to improve the accuracy of estimating the coordinates of the desired IRI, for example, by increasing the number of correspondents from the radio network and averaging the results of calculating the coordinates of the desired IRI for each of the radio network correspondents.

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.3) The frequency-time structure of the signal (the frequency (period) of the following pulses of clock (cycle) synchronization) must be a priori known (or accessible to estimation). Moreover, the estimation of the frequency-time structure of the signal leads to the appearance of an additional error in calculating the coordinates of the desired IRI and the appearance of additional time and hardware costs when implementing the method.

4) Область применения способа ограничивается тем, что для реализации способа необходимо иметь:4) The scope of the method is limited to the fact that for the implementation of the method it is necessary to have:

а) особое радиоприемное устройство, в котором дополнительно должен быть введен автокоррелятор,a) a special radio receiving device, in which an autocorrelator must also be introduced,

б) пеленгатор, удовлетворяющий требованиям по достаточной точности пеленгования, исходя из точности определения координат искомого ИРИ.b) a direction finder that meets the requirements for sufficient direction finding accuracy, based on the accuracy of determining the coordinates of the desired IRI.

Наиболее близким по своей технической реализуемости к заявляемому способу является способ [8], выбранный за прототип.The closest in its technical feasibility to the claimed method is the method [8], selected for the prototype.

Способ определения координат местоположения источников радиоизлучения, основанный на измерении параметров радиоизлучений в нескольких точках пространства сканирующими радиоприемными устройствами и преобразованных в систему уравнений окружностей равных отношений, отличающийся тем, что для измерения параметров радиоизлучений используют N, не менее четырех, стационарных радиоконтрольных постов, расположенных не на одной прямой, один из которых принимают за базовый, снабжая его дополнительным специальным программным обеспечением и соединяя с остальными N-1 постами линиями связи, на всех постах осуществляют квазисинхронное сканирование по заданным фиксированным частотам настройки, усредняют полученные значения уровней сигналов на каждой из сканируемых частот, а затем на базовом посту для каждого из сочетаний C4 N (сочетаний из N по 4) на основании обратно пропорциональной зависимости отношений расстояний от поста до источника радиоизлучения и соответствующих им разностей уровней сигналов, выраженных в дБ, составляют три уравнения, каждое из которых описывает окружность равных отношений, по параметрам двух любых пар которых и определяют текущее среднее значение широты и долготы местоположения источника радиоизлучения.A method for determining the location coordinates of radio emission sources, based on the measurement of radio emission parameters at several points in space by scanning radio receivers and transformed into a system of equations of circles of equal relations, characterized in that for measuring the parameters of radio emissions use N, at least four, stationary radio monitoring posts located not on one direct, one of which is taken as the base, supplying it with additional special software and with Combining the communication lines with the other N-1 posts, quasi-synchronous scanning is carried out at all posts at given fixed tuning frequencies, the obtained signal level values are averaged at each of the scanned frequencies, and then at the base post for each of the combinations C 4 N (combinations of N by 4) on the basis of the inversely proportional relationship of the relationship of the distances from the post to the source of radio emission and the corresponding differences in signal levels, expressed in dB, three equations are made, each of which describes a circle be equal ratios, the parameters for any two pairs of which define the current and the mean value of the latitude and longitude of the radio source location.

Основными недостатками прототипа являются:The main disadvantages of the prototype are:

1. Необходимость иметь не менее 4-х СРКП, требующих обеспечения радиосвязи между ними, что снижает надежность и эффективность такой системы определения КМПИРИ, а также демаскирует параметры ее функционирования и местоположение перед иностранной радиоразведкой.1. The need to have at least 4 SRKPs requiring radio communication between them, which reduces the reliability and effectiveness of such a system for determining KMPIRI, and also unmasks its functioning parameters and location before foreign radio reconnaissance.

2. Нет простого решения по повышению точности определения КМПИРИ путем, например, статистических накоплений.2. There is no simple solution to improve the accuracy of the determination of KMPIRI by, for example, statistical accumulations.

Целью настоящего изобретения является разработка способа определения координат местоположения ИРИ, включая мобильные ИРИ или радиоэлектронные средства связи производственно-технологического назначения с симплексным кратковременным режимом работы, не требующего дополнительных аппаратных затрат для его реализации на существующих радиоконтрольных постах Радиочастотной службы Российской Федерации, в котором устранены недостатки прототипа.The aim of the present invention is to develop a method for determining the coordinates of the location of the IRI, including mobile IRI or electronic communications of industrial and technological purposes with simplex short-time operation that does not require additional hardware costs for its implementation at the existing radio monitoring posts of the RF Service of the Russian Federation, which eliminated the disadvantages of the prototype .

Эта цель достигается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом: способ определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ), основанный на измерении и вычислении напряженности поля на радиоконтрольных постах в нескольких точках пространства, и отличительных:This goal is achieved using the features specified in the claims that are common with the prototype: a method for determining the coordinates of the location of radio emission sources (KMPIRI), based on the measurement and calculation of field strength at radio monitoring posts at several points in space, and distinctive:

способ, основанный на измерении и вычислении напряженности поля на радиоконтрольном посту РКП и в нескольких точках пространства, отличающийся тем, что для вычисления и измерения напряженности поля применяют один стационарный ралиоконтрольный пост (СРКП) на расстоянии нескольких угловых минут относительно него задают координаты местоположения n, более или равно 3, виртуальных постов (ВП), не лежащих с ним на одной прямой, вычисляют по специализированной программе напряженность поля в месте расположения n ВП и СРКП, создаваемую каждым из базовых источников радиоизлучения заданного диапазона частот, находящихся в зоне электромагнитной доступности (ЭМД) СРКП, устанавливают корреляционную зависимость (КЗ) между напряженностью поля для пары постов, состоящей из СРКП и каждого из n ВП, измеряют на первом напряженность поля от искомого ИРИ и по ее величине и КЗ, определяют величину напряженности поля на соответствующем ВП, а затем на РКП для каждого из сочетаний

Figure 00000008
(сочетаний из n+1 по 4) на основании зависимости отношений расстояний от СРКП или ВП до ИРИ и соответствующей ей обратно пропорциональной зависимости напряженностей сигналов, составляют систему из трех уравнений окружностей равных отношений, при решении которой и определяют текущее значение широты и долготы координат радикального центра окружностей равных отношений, являющегося одновременно и степенью точки этих окружностей и КМПИРИ, а затем корректируют полученные координаты радикального центра по калибровочной характеристике каждого из сочетаний
Figure 00000009
, представляющей зависимость вычисленных координат радикального центра от истинных координат источников радиоизлучений, известных по соответствующей базе данных применяемого СРКП, как функцию ошибки определения координат радикального центра, усредняют по всем сочетаниям
Figure 00000010
и фиксируют, как окончательные координаты местоположения искомого ИРИ.a method based on measuring and calculating the field strength at the radio monitoring post of the RCP and at several points in space, characterized in that for calculating and measuring the field strength one stationary rally monitoring post (SRKP) is used at a distance of several angular minutes relative to it, the coordinates of the location n, more than or equal to 3, virtual posts (VP) that do not lie on the same line with it, calculate, according to a specialized program, the field strength at the location of n VP and SRKP created by each of b basic sources of radio emission of a given frequency range located in the electromagnetic accessibility zone (EMD) of the SRKP, establish a correlation (KZ) between the field strength for a pair of posts consisting of SRKP and each of n VP, measure the field strength from the desired IRI on the first and magnitude and short circuit, determine the magnitude of the field strength at the corresponding airspace, and then at the RCP for each of the combinations
Figure 00000008
(combinations of n + 1 to 4) based on the relationship of the distance relations from the SRKP or VP to the IRI and the corresponding inversely proportional dependence of the signal strengths, they make up a system of three equations of circles of equal relations, the solution of which determines the current value of the latitude and longitude of the radical coordinates the center of the circles of equal relations, which is both the degree of the point of these circles and KMPIRI, and then the obtained coordinates of the radical center are adjusted according to the calibration characteristic of each a combination of
Figure 00000009
, which represents the dependence of the calculated coordinates of the radical center on the true coordinates of the sources of radio emission, known from the corresponding database of the applied SRKP, as a function of the error in determining the coordinates of the radical center, is averaged over all combinations
Figure 00000010
and fix, as the final coordinates of the location of the desired IRI.

Задача определения координат местоположения источника радиоизлучения может быть представлена в следующем виде. По известным координатам постов (не менее четырех) и полученным на этих постах результатам измерения или вычислений напряженностей сигналов необходимо вычислить географические координаты местоположения источника радиоизлучения.The task of determining the coordinates of the location of the source of radio emission can be represented in the following form. Based on the known coordinates of the posts (at least four) and the results of measurements or calculations of signal strengths obtained at these posts, it is necessary to calculate the geographical coordinates of the location of the radio source.

Для определения КМПИРИ априори должна быть известна несущая частота его радиоизлучений, что достигается (для любых методов) на этапе сканирования диапазонов или полос частот с определенным шагом радиоприемным устройством или с помощью спектроанализатора, позволяющего точнее определить значение несущей частоты в полосе радиоизлучения ИРИ.To determine the CMPIR, the carrier frequency of its radio emissions must be known a priori, which is achieved (for any methods) at the stage of scanning ranges or frequency bands with a certain step by a radio receiver or using a spectrum analyzer that allows more accurate determination of the value of the carrier frequency in the IRI emission band.

Расчет может базироваться на определенной модели распространения радиоволн, удовлетворяющей заданному диапазону частот, условиям распространения и другим требованиям, например по точности. Могут быть использованы статистические и детерминистские модели. Автоматизированный расчет, например затухания при распространении радиоволн по так называемым «кривым распространения» [1], затруднен, так как требует аппроксимации этих кривых, например, полиномом n-й степени. Расширение области применения полученных аналитических зависимостей путем калибровки их параметров с использованием цифровых карт местности (ЦКМ) требует знания трасс распространения радиоволн. Последнее делает непригодным использование таких зависимостей для целей координатометрии источников радиоизлучений, например, при поиске незаконно действующих передатчиков (НДП). Анализ статистических моделей показывает, что последние обладают рядом недостатков, в частности, это зависимость от исходных условий получения модели, невозможность применения для сред со значительной нерегулярностью, наличием лишь косвенного учета механизма многократной дифракции. Детерминистским моделям также присущи недостатки. Ограничение применения детерминистских моделей заключается в невозможности предусмотреть разнообразие условий распространения радиоволн. В последнее время используют детерминистские модели со статистической обработкой экспериментальных результатов и дальнейшей калибровкой параметров модели по этой статистике, в том числе и с использованием ЦКМ.The calculation can be based on a specific radio wave propagation model that satisfies a given frequency range, propagation conditions, and other requirements, for example, for accuracy. Statistical and deterministic models can be used. Automated calculation, for example, attenuation during the propagation of radio waves along the so-called “propagation curves” [1], is difficult, since it requires approximation of these curves, for example, by an nth degree polynomial. Expanding the scope of the obtained analytical dependencies by calibrating their parameters using digital terrain maps (CCMs) requires knowledge of the propagation paths of radio waves. The latter makes it unsuitable to use such dependencies for the purpose of coordinate measurements of radio emission sources, for example, when searching for illegally operating transmitters (NIRs). Analysis of statistical models shows that the latter have a number of drawbacks, in particular, it depends on the initial conditions for obtaining the model, the impossibility of application for media with significant irregularity, the presence of only an indirect consideration of the multiple diffraction mechanism. Deterministic models also have flaws. The limitation of the use of deterministic models lies in the impossibility of providing for a variety of propagation conditions for radio waves. Recently, deterministic models have been used with statistical processing of experimental results and further calibration of model parameters according to these statistics, including the use of CCMs.

На фигуре 1 представлена схема расположения одного стационарного поста радиоконтроля, n ВП с координатами по широте и долготе и неизвестный ИРИ.The figure 1 shows the layout of one stationary post of radio monitoring, n VP with coordinates in latitude and longitude and unknown IRI.

На фигуре 2 представлен рисунок, поясняющий расчет КМПИРИ как координат точки пересечения радикальных осей окружностей равных отношений.The figure 2 presents a figure explaining the calculation of KMPIRI as the coordinates of the intersection point of the radical axes of circles of equal relations.

Для осуществления способа используем детерминистскую модель со следующими допущениями:To implement the method, we use a deterministic model with the following assumptions:

1. Используем уравнения распространения сигналов в свободном пространстве [1].1. We use the equations of propagation of signals in free space [1].

2. Параметры и характеристики приемников постов радиотехнических измерений идентичны, а их изменения, а также изменения параметров и характеристик наблюдаемых РЭС и условий распространения сигналов на интервале измерений отсутствуют.2. The parameters and characteristics of the receivers of the posts of radio engineering measurements are identical, and there are no changes in them, as well as changes in the parameters and characteristics of the observed RES and propagation conditions of signals in the measurement interval.

3. Диаграммы направленности приемных и передающих антенн в горизонтальной плоскости круговые.3. The radiation patterns of the receiving and transmitting antennas in the horizontal plane are circular.

Для наглядности используем рисунок, фиг. 1. На фигуре 1: А - точка местоположения СРКП с географическими координатами по широте ха, и долготе yа; В, С, Д - расположение виртуальных постов с координатами xв, xс, xd и долготе yа, yв, yс, yd; Е - неизвестное местоположение ИРИ; rа, rв, rc, rd - неизвестное расстояние от СРКП и ВП до ИРИ.For clarity, we use the figure, FIG. 1. In figure 1: A is the point of location of the SRKP with geographical coordinates in latitude xa and longitude y a ; B, C, D, - the location of virtual positions in coordinates x, x c, x d and y a longitude, a y, a y, y d; E - unknown location of Iran; r a , r c , r c , r d - unknown distance from the SRKP and VP to IRI.

В основу расчета положено утверждение [8-10] о том, что КМПИРИ совпадает с радикальным центром (РЦ) окружностей равных отношений (окружностей Аполлония Пергского), являющимся одновременно и степенью точки этих окружностей, равной единице. Для получения РЦ необходимо иметь три окружности равных отношений, которые могут быть получены их четырех исходных окружностей, как окружностей положения искомого ИРИ, Эти исходные окружности своими центрами имеют точки местоположения СРКП и ВП и радиусы, обратно пропорциональные напряженностям поля в их центрах.The calculation is based on the statement [8-10] that KMPIRI coincides with the radical center (RC) of circles of equal relations (Apollonius of Perga circles), which is at the same time the degree of the point of these circles equal to unity. To obtain a RC, it is necessary to have three circles of equal relations, which can be obtained from their four source circles, such as the position circles of the desired IRI. These source circles have centers of their location SRKP and VP and radii inversely proportional to the field strengths at their centers.

Напряженность поля в любой точке изотропной среды связана [11] с мощностью излучающего объекта, в том числе и искомого ИРИ, и его расстоянием R от точки местоположения излучателя формулой:The field strength at any point of an isotropic medium is associated [11] with the power of the emitting object, including the desired IRI, and its distance R from the point of location of the emitter by the formula:

Figure 00000011
.
Figure 00000011
.

Здесь Р - мощность ИРИ в кВт, η - коэффициент полезного действия антенны, G - коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя, R - расстояние, в км.Here P is the IRI power in kW, η is the antenna efficiency, G is the antenna gain relative to the isotropic emitter, R is the distance, in km.

Выражение (5) запишем, для упрощения, в виде:We write expression (5), for simplification, in the form:

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
- эквивалентная мощность передатчика. Отсюда, для двух точек a и b, получаем:
Figure 00000014
, что отношения напряженностей в точках а и b при приеме сигналов не зависят от мощности передатчика и статистически равны отношению расстояний или отношению времен распространения от ИРИ до точек приема сигналов. Как корреляционно связаны продолжительности распространения сигналов, пропорциональные расстояниям от ИРИ до точек приема сигналов, так и напряженности в точках приема корреляционно, а не функционально, детерминировано, связаны друг с другом. Почему корреляционно, а не функционально? Трассы распространения разные, среда распространения не является изотропной. Расстояния от ИРИ до точек приема не только определяются координатами точек местоположения ИРИ и приема сигналов, но и и особенностью трассы распространения радиоволны: препятствиями, переотражениями и.т.п.Where
Figure 00000013
- equivalent transmitter power. Hence, for two points a and b, we get:
Figure 00000014
that the ratios of the intensities at points a and b when receiving signals are independent of the transmitter power and are statistically equal to the ratio of the distances or the ratio of the propagation times from the IRI to the signal receiving points. Just as the signal propagation durations are proportionally correlated, which are proportional to the distances from the IRI to the signal receiving points, the tension at the receiving points is correlated, and not functionally determined, related to each other. Why is correlation rather than functional? Distribution paths are different; the propagation medium is not isotropic. The distances from the IRI to the receiving points are not only determined by the coordinates of the IRI location points and receiving the signals, but also by the feature of the radio wave propagation path: obstacles, reflections, etc.

В предложенном способе для измерения напряженности сигналов используется только один СРКП. А остальные измерители, использующиеся в прототипе заменены на виртуальные посты (ВП). Это такие посты, в количестве n (не менее трех), местоположение которых заранее задается относительно СРКП (на расстоянии нескольких угловых минут и не расположенных на одной прямой с ним). Напряженность на этих постах вычисляется по результатам измерения напряженности на СРКП и с использованием корреляционной зависимости (КЗ), полученной в результате расчета напряженности по какой либо известной программе, например, по программе ПИАР [12]. Расчет напряженности на СРКП и всех n ВП ведется от известных радиопередатчиков, по базе данных применяемого СРКП, входящих в зону его электромагнитной доступности. На основании этих расчетов получают n корреляционных зависимостей напряженностей на каждом из n ВП от напряженности на СРКП. По результатам измерения на СРКП напряженности от искомого ИРИ определяют, используя полученные КЗ, напряженность поля на каждом из n ВП.In the proposed method for measuring signal strength, only one SRKP is used. And the remaining meters used in the prototype are replaced by virtual posts (VP). These are such posts, in an amount of n (at least three), the location of which is pre-set relative to the SRKP (at a distance of several arc minutes and not located on the same line with it). The tension at these posts is calculated based on the results of measuring the tension on the SRKP and using the correlation dependence (SC) obtained as a result of calculating the tension using any known program, for example, the PR program [12]. Calculation of the tension on the SRKP and all n VP is carried out from well-known radio transmitters, according to the database of the applied SRKP, included in the zone of its electromagnetic availability. Based on these calculations, n correlation dependences of the intensities at each of the n VPs from the tension on the SRKP are obtained. According to the results of measurements on SRKP, the intensities from the desired IRI are determined, using the obtained short-circuit, the field strength at each of n VP.

Запишем уравнения исходных окружностей положения ИРИ через их радиусы и географические координаты в виде:We write the equations of the initial circles of the position of the IRI through their radii and geographical coordinates in the form:

Figure 00000015
,
Figure 00000015
,

Figure 00000016
,
Figure 00000016
,

Figure 00000017
,
Figure 00000017
,

Figure 00000018
.
Figure 00000018
.

Найдем окружности равных отношений путем деления полученных выше уравнений:

Figure 00000019
,Find the circles of equal relations by dividing the equations obtained above:
Figure 00000019
,

Figure 00000020
,
Figure 00000020
,

Figure 00000021
,
Figure 00000021
,

где:

Figure 00000022
,
Figure 00000023
Figure 00000024
, - квадраты отношений напряженностей сигналов в точках А, В, С и Д, в дБ/мкВ/м.Where:
Figure 00000022
,
Figure 00000023
Figure 00000024
, - squared ratios of signal strengths at points A, B, C and D, in dB / μV / m.

Отношение напряженностей поля сигналов, согласно (5), делает решение задачи определения координат местоположения излучающих объектов инвариантным относительно мощности этих РЭС и снижает погрешность координатометрии от флюктуации напряженности сигналов.The ratio of the signal field strengths, according to (5), makes the solution to the problem of determining the coordinates of the location of emitting objects invariant with respect to the power of these RES and reduces the coordinate measurement error from fluctuations in signal strength.

Коэффициенты n с принятыми допущениями зависят только от взаимного расположения пунктов А, B, С и Д и наблюдаемого ИРИ. Преобразовав выражения (10)-(13) в соответствии с введенными обозначениями, получим:The coefficients n with the accepted assumptions depend only on the relative positions of points A, B, C and D and the observed IRI. Transforming expressions (10) - (13) in accordance with the notation introduced, we obtain:

Figure 00000025
,
Figure 00000025
,

Figure 00000026
,
Figure 00000026
,

Figure 00000027
,
Figure 00000027
,

где: xав, yав, Rав - координаты и радиус окружности отношений Saв,where: x ав , y ав , R ав - coordinates and radius of a circle of relations S aв ,

xвс, yвс Rвс - координаты и радиус окружности отношений Sвс,x sun , y sun R sun - coordinates and radius of the circle of relations S sun ,

xcd, ycd, Rcd - координаты и радиус окружности отношений Scd,x cd , y cd , R cd - coordinates and radius of a circle of relations S cd ,

определяются следующими соотношениями:are determined by the following relationships:

xав=(xа-xвnав 2)/(1-nав 2),x ave = (x a -x in n ave 2 ) / (1-n ave 2 ),

yав=(yа-yвnав 2)/(1-nав 2),y av = (y a -y in n av 2 ) / (1-n av 2 ),

RaB 2=nав 2[(ха-xв)2+(yа-yв)2]/(1-nав 2)2,R aB 2 = n av 2 [(x a -x c ) 2 + (y a -y c ) 2 ] / (1-n av 2 ) 2 ,

xвс=(xв-xсnвс 2)/(1-nвс 2),x sun = (x in -x with n sun 2 ) / (1-n sun 2 ),

yвс=(yв-yсnвс 2)/(1-nвс 2),y sun = (y in -y with n sun 2 ) / (1-n sun 2 ),

Rвс 2=nвс 2[(хв-xс)2+(yв-yс)2]/(1-nвс 2)2,R sun 2 = n sun 2 [(x in -x s ) 2 + (y in -y s ) 2 ] / (1-n sun 2 ) 2 ,

xcd=(xс-xdncd 2)/(1-ncd 2),x cd = (x c -x d n cd 2 ) / (1-n cd 2 ),

ycd=(yс-ydncd 2)/(1-ncd 2),y cd = (y with -y d n cd 2 ) / (1-n cd 2 ),

Rcd 2=ncd 2[(xc-xd)2+(yc-yd)2]/(1-ncd 2)2.R cd 2 = n cd 2 [(x c -x d ) 2 + (y c -y d ) 2 ] / (1-n cd 2 ) 2 .

Координаты местоположения ИРИ определяют, как координаты точки пересечения радикальных осей окружностей с указанными выше радиусами и центрами.The location coordinates of the IRI are defined as the coordinates of the intersection point of the radical axes of the circles with the above radii and centers.

Это определение поясняется рисунком на фигуре 2, где: А, В, С, Д - местоположение СРКП и ВП, Saв, Sвc, Scd - окружности равных отношений с центрами ОSав, ОSвс, ОScd и соответственно с координатами хав, yав; хвс, yвс; xcd, ycd; 1, 2 - точки пересечения окружностей Saв, Sвс с проходящей через них радикальной осью; 3, 4 - точки пересечения окружностей Sав, Scd с проходящей через них радикальной осью.This definition is illustrated by the figure in figure 2, where: A, B, C, D - the location of the SRKP and VP, Saв, Sвc, Scd - circles of equal relations with the centers О Сав , О Sвс , О Scd and, respectively, with the coordinates x ав , y av ; x sun , y sun ; x cd , y cd ; 1, 2 - points of intersection of circles Sa, Sbc with the radical axis passing through them; 3, 4 - points of intersection of circles Sav, Scd with the radical axis passing through them.

При λ=-1 уравнение (1), согласно [4, с. 66], превращается в уравнение Прямой

Figure 00000028
,For λ = -1, equation (1), according to [4, p. 66] turns into the equation Direct
Figure 00000028
,

которая называется радикальной осью двух окружностей. Для реализации этого варианта преобразуем уравнения окружностей (14)…(16) к виду (2)…(4).which is called the radical axis of two circles. To implement this option, we transform the equations of circles (14) ... (16) to the form (2) ... (4).

Теперь коэффициенты уравнений окружностей (2)…(4) принимают значения:Now the coefficients of the equations of circles (2) ... (4) take the values:

A1=-2xав, В1=-2yав, C1=xав 2+yав 2-Raв 2,A 1 = -2x av , B 1 = -2y av , C 1 = x av 2 + y av 2 -R av 2 ,

А2=-2хвс, В2=-2yвс, С2=хвс 2+yвс 2-Rвс 2,A 2 = -2x sun , B 2 = -2y sun , C 2 = x sun 2 + y sun 2 -R sun 2 ,

А3=-2xcd, В3=-2ycd, С3=xcd 2+ycd 2-Rсd 2.A 3 = -2x cd , B 3 = -2y cd , C 3 = x cd 2 + y cd 2 -R cd 2 .

Так для пары окружностей Saв и Sвc это уравнение радикальной оси имеет вид (17), а для другой пары окружностей, например, Saв и Scd получают аналогичное (12) выражение вида:So for a pair of circles S av and S cc this equation of the radical axis has the form (17), and for another pair of circles, for example, S av and S cd , an expression similar to (12) is obtained of the form:

Figure 00000029
.
Figure 00000029
.

Совместное решение уравнений (17) и (18) дает значения координат радикального центра, то есть координат местоположения ИРИ в виде:The joint solution of equations (17) and (18) gives the coordinates of the radical center, that is, the coordinates of the location of the IRI in the form:

Figure 00000030
,
Figure 00000030
,

Figure 00000031
Figure 00000031

Полученные значения координат местоположения ИРИ являются текущими для одного набора массивов напряженностей ИРИ.The obtained values of the coordinates of the location of the IRI are current for one set of arrays of intensity of the IRI.

Для повышения точности определения координат местоположения по уравнениям (19) и (20) используют статистическую обработку по нескольким массивам усредненных результатов измерений и вычислений напряженностей ИРИ. Как видно из предыдущего, каждая четверка постов, состоящая из трех ВП и одного СРКП позволяет получить три окружности равных отношений, которые дают три значения РЦ. При количестве виртуальных постов n, более трех, в статистической обработке используют результаты расчета РЦ для всех возможных сочетаний

Figure 00000032
. В качестве пояснения, приведем расчет сочетаний
Figure 00000033
для количества виртуальных постов n более трех.To increase the accuracy of determining the location coordinates according to equations (19) and (20), statistical processing is used for several arrays of averaged results of measurements and calculations of the IRI strengths. As can be seen from the previous one, each four posts, consisting of three EPs and one SRKP, allows to obtain three circles of equal relations, which give three RC values. With the number of virtual posts n, more than three, in statistical processing use the results of the calculation of the RC for all possible combinations
Figure 00000032
. As an explanation, we give the calculation of combinations
Figure 00000033
for the number of virtual posts n more than three.

Figure 00000034
Figure 00000034

Из таблицы 1 видно, что среднее значение ошибки при при одном СРКП и количестве виртуальных постов n=11 и может быть снижено по сравнению с прототипом и необходимыми для него четырьмя СРКП в 1485 раз, а среднеквадратическая ошибка - снижена более чем в 36 раз.From table 1 it can be seen that the average value of the error with one SRKP and the number of virtual posts is n = 11 and can be reduced compared to the prototype and the four necessary SRKPs for it by 1485 times, and the standard error is reduced by more than 36 times.

Кроме использования статистики, для повышения точности определения координат РЦ используют и корректировку результатов расчета по калибровочной характеристике пар постов СРКП - ВП. Для этого после вычисления напряженности поля в точках размещения n ВП и СРКП для получения КЗ, вычисляют, по рассмотренной выше методике, координаты этих же передатчиков, местоположение которых по базе данных используемого СРКП известно. В результате, получают зависимость вычисленных координат РЦ от, известных по базе данных, координат местоположения передатчиков, то есть получают, для каждой пары ВП-СРКП так называемую калибровочную характеристику (КХ). Данные этой КХ используют для корректировки результатов расчета координат РЦ. Откорректированные и усредненные координаты РЦ фиксируют уже как окончательные КМПИРИ.In addition to using statistics, to improve the accuracy of determining the coordinates of RCs, they also use the correction of calculation results for the calibration characteristic of pairs of SRKP - VP posts. To do this, after calculating the field strength at the points of location n VP and SRKP to obtain short circuit, calculate, according to the above method, the coordinates of the same transmitters, the location of which is known from the database used SRKP. As a result, the dependence of the calculated coordinates of the RC on, known from the database, the coordinates of the location of the transmitters is obtained, that is, they obtain, for each pair of VP-SRKP, the so-called calibration characteristic (KX). The data of this KX are used to adjust the results of calculating the coordinates of the RC. The corrected and averaged coordinates of the RCs are fixed already as the final KMPIR.

Реализация прототипа предусматривает выполнение следующих операций:The implementation of the prototype involves the following operations:

1. Измерение напряженности поля (уровня сигнала) на четырех постах.1. Measurement of field strength (signal level) at four posts.

2. Вычисление трех разностей отношений уровней сигналов.2. The calculation of the three differences in the relations of the signal levels.

3. Вычисление координат радикального центра.3. The calculation of the coordinates of the radical center.

4. Усреднение вычисленных значений координат радикального центра.4. Averaging the calculated coordinates of the radical center.

Реализация предложенного способа предусматривает выполнение следующих операций:Implementation of the proposed method involves the following operations:

1. Задание координат местоположения n ВП.1. Setting the coordinates of the location n VP.

2. Вычисление напряженности поля на СРКП и n ВП по специализированной программе, например, ПИАР.2. Calculation of the field strength at SRKP and n VP according to a specialized program, for example, PR.

3. Получение корреляционных зависимостей для каждого из n ВП.3. Obtaining correlation dependencies for each of n VIs.

4. Измерение на СРКП напряженности поля ИРИ.4. Measurement on SRKP field strength IRI.

5. Вычисление по измеренной на СРКП напряженности поля и корреляционным зависимостям напряженности поля искомого ИРИ на n ВП.5. Calculation of the field strength measured on the SRKP and the correlation dependences of the field strength of the desired IRI on n VP.

6. Вычисление трех квадратов отношений напряженностей поля для каждой из четверки сочетаний

Figure 00000035
.6. Calculation of three squares of field strength relations for each of the four combinations
Figure 00000035
.

7. Вычисление координат радикального центра.7. The calculation of the coordinates of the radical center.

8. Получение для каждого из сочетаний

Figure 00000036
калибровочных характеристик.8. Getting for each of the combinations
Figure 00000036
calibration characteristics.

9. Корректировка координат радикального центра по калибровочным характеристикам.9. Correction of the coordinates of the radical center according to gauge characteristics.

10. Усреднение откорректированных координат радикального центра для получения КМПИРИ.10. Averaging the corrected coordinates of the radical center to obtain KMPIRI.

Приведем таблицу 2 совпадений и отличий операций прототипа и предложенного способа.Here is a table 2 of the coincidences and differences between the operations of the prototype and the proposed method.

Figure 00000037
Figure 00000037

Предложенный способ, по принципу работы и отсутствию средств радиосвязи для своего функционирования, является пассивным, наиболее скрытным и, следовательно, наименее уязвимым для обнаружения средствами радио разведки. Способ для своей реализации является предельно минимальным по количеству оборудования, размещенном на одной позиции. Отличается от прототипа количеством вновь введенных операций и простотой алгоритма обработки. Способ позволяет без каких-либо затрат повышать точность определения КМПИРИ, увеличивая количество виртуальных постов.The proposed method, according to the principle of operation and the lack of radio communications for its functioning, is passive, the most secretive and, therefore, the least vulnerable to detection by radio intelligence. The method for its implementation is extremely minimal in the number of equipment placed at one position. It differs from the prototype in the number of newly introduced operations and the simplicity of the processing algorithm. The method allows to increase the accuracy of determining KMPIRI without any costs, increasing the number of virtual posts.

Таким образом, предложенный способ позволяет устранить недостатки прототипа и определять местоположение любых источников ИРИ, включая мобильные ИРИ или радиоэлектронные средства связи производственно-технологического назначения с симплексным кратковременным режимом работы. Отсутствие принципиальных ограничений по быстродействию, низкая стоимость внедрения способа, не требующего дополнительных аппаратных затрат для его реализации на существующих радиконтрольных постах Радиочастотной службы Российской Федерации, прозрачность алгоритма определения местоположения ИРИ как радикального центра окружностей равных отношений, свидетельствуют о высокой технико-экономической эффективности предложенного способа.Thus, the proposed method allows to eliminate the disadvantages of the prototype and determine the location of any sources of IRI, including mobile IRI or electronic communications of industrial and technological purposes with simplex short-term operation. The absence of fundamental restrictions on speed, the low cost of implementing the method, which does not require additional hardware costs for its implementation at the existing radio monitoring posts of the Radio Frequency Service of the Russian Federation, the transparency of the algorithm for determining the location of Iran as a radical center of circles of equal relations, indicate a high technical and economic efficiency of the proposed method.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник по радиоконтролю. Международный союз электросвязи. - Женева: Бюро радиосвязи. 2002. - 585 с.1. Reference for radio monitoring. International Telecommunication Union. - Geneva: Radiocommunication Bureau. 2002 .-- 585 p.

2. Корнеев И.В., Ленцман В.Л. и др. Теория и практика государственного регулирования использования радиочастот и РЭС гражданского применения. Сборник материалов курсов повышения квалификации специалистов радиочастотных центров федеральных округов. Книга 2. - СПб.: СПбГУТ. 2003.2. Korneev I.V., Lentsman V.L. and others. Theory and practice of state regulation of the use of radio frequencies and RES civilian applications. The collection of materials of continuing education courses for specialists of radio frequency centers of federal districts. Book 2. - SPb .: SPbSUT. 2003.

3. Патент RU №2306579, опубл. 20.09.2007 г.3. Patent RU No. 2306579, publ. September 20, 2007

4. Е. Корн и Т. Корн. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров. / Под ред. Арамановича И.Г. - М.: «Наука». 1968. - 720 с.4. E. Korn and T. Korn. Math reference. For scientists and engineers. / Ed. Aramanovich I.G. - M .: "Science". 1968 .-- 720 s.

5. Угломерно-корреляционный способ оценивания координат местоположения наземных источников радиоизлучения. Патент РФ №2458358. Авторы: Верб B.C., Гандурин В.А., Косогор А.А., Меркулов В.И., Миляков Д.А., Тетеруков А.Г., Чернов B.C.5. The goniometric-correlation method for estimating the location coordinates of ground-based sources of radio emission. RF patent No. 2458358. Authors: Verb B.C., Gandurin V.A., Kosogor A.A., Merkulov V.I., Milyakov D.A., Teterukov A.G., Chernov B.C.

6. Способ определения координат источника радиоизлучения и радиолокационная станция для его реализации. Патент РФ №2217773. Автор(ы): Беляев Б.Г., Голубев Г.Н., Жибинов В.А., Кисляков В.И., Лужных С.Н.6. A method for determining the coordinates of a source of radio emission and a radar station for its implementation. RF patent №2217773. Author (s): Belyaev B.G., Golubev G.N., Zhibinov V.A., Kislyakov V.I., Luzhnykh S.N.

7. Способ местоопределения источников радиоизлучений. Патент РФ №2248584 С2. Автор(ы): Лузинов В.А. (RU), Устинов К.В. (RU).7. A method for determining the sources of radio emissions. RF patent №2248584 C2. Author (s): Luzinov V.A. (RU), Ustinov K.V. (RU).

8. Способ определения координат местоположения источников радиоизлучений. Патент РФ №2423721 С2. Авторы: Логинов Ю.И., Екимов О.Б.8. A method for determining the location coordinates of radio emission sources. RF patent No. 2423721 C2. Authors: Loginov Yu.I., Ekimov OB

9. Я.П. ПОНАРИН ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ. Том 1. ПЛАНИМЕТРИЯ, ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЛОСКОСТИ. Москва. Издательство МЦНМО, 2004.9. Ya.P. PONARIN ELEMENTARY GEOMETRY. Volume 1. PLANIMETRY, PLANE TRANSFORMATIONS. Moscow. Publishing House MCNMO, 2004.

10. Логинов Ю.И. Координатометрия при радиоконтроле. Пермь, 2015 г.10. Loginov Yu.I. Coordinates during radio monitoring. Perm, 2015

11. РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R Р.525-2* (*3-я Исследовательская комиссия по радиосвязи внесла в 2000 году в настоящую Рекомендацию редакционные поправки в соответствии с Резолюцией МСЭ-R 44) Расчет ослабления в свободном пространстве.11. RECOMMENDATION ITU-R P.525-2 * (* Radiocommunication Study Group 3 introduced editorial amendments to this Recommendation in 2000 in accordance with Resolution ITU-R 44) Calculation of free space attenuation.

12. Проектирование и анализ радиосетей. Описание и инструкция по эксплуатации. Ярославль, 2009.12. Design and analysis of radio networks. Description and instruction manual. Yaroslavl, 2009.

Claims (1)

Однопозиционный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ), основанный на измерении и вычислении напряженности поля на радиоконтрольном посту РКП и в нескольких точках пространства, отличающийся тем, что для вычисления и измерения напряженности поля применяют один стационарный радиоконтрольный пост (СРКП), на расстоянии нескольких угловых минут относительно него задают координаты местоположения n≥3 виртуальных постов (ВП), не лежащих с ним на одной прямой, вычисляют напряженность поля в месте расположения n ВП и СРКП, создаваемую каждым из базовых источников радиоизлучения заданного диапазона частот, находящихся в зоне электромагнитной доступности (ЭМД) СРКП, устанавливают корреляционную зависимость (КЗ) между напряженностью поля для пары постов, состоящей из СРКП и каждого из n ВП, измеряют на первом напряженность поля от искомого ИРИ и по ее величине и КЗ определяют величину напряженности поля на соответствующем ВП, а затем на РКП для каждого из сочетаний
Figure 00000038
(сочетаний из n+1 по 4) на основании зависимости отношений расстояний от СРКП или ВП до ИРИ и соответствующих ей обратно пропорциональной зависимости напряженностей сигналов, составляют систему из трех уравнений окружностей равных отношений, при решении которой и определяют текущее значение широты и долготы координат радикального центра окружностей равных отношений, являющегося одновременно и степенью точки этих окружностей и КМПИРИ, а затем корректируют полученные координаты радикального центра по калибровочной характеристике тройки окружностей отношений, представляющей зависимость вычисленных координат радикального центра от истинных координат источников радиоизлучений, известных по соответствующей базе данных применяемого СРКП, как функцию ошибки определения координат радикального центра, усредняют по всем сочетаниям
Figure 00000039
и фиксируют как окончательные координаты местоположения искомого ИРИ.A single-position method for determining the coordinates of the location of radio emission sources (KMPIRI), based on measuring and calculating the field strength at the radio monitoring post of the RCP and at several points in space, characterized in that for calculating and measuring the field strength they use one stationary radio monitoring post (SRKP), at a distance of several angular minutes relative to it specify the coordinates of the location of n≥3 virtual posts (VP), not lying with him on the same line, calculate the field strength at the location the position of n VP and SRKP created by each of the basic sources of radio emission of a given frequency range located in the electromagnetic accessibility zone (EMD) of the SRKP, establish a correlation (SC) between the field strength for a pair of posts consisting of SRKP and each of n VP, measured on first, the field strength from the desired IRI and its magnitude and short-circuit determine the magnitude of the field strength at the corresponding airspace, and then at the RCP for each of the combinations
Figure 00000038
(combinations of n + 1 to 4) based on the relationship of the distance relations from the SRKP or VP to the IRI and the corresponding inversely proportional dependence of the signal strengths, make up a system of three equations of circles of equal relations, the solution of which determines the current value of the latitude and longitude of the radical coordinates the center of the circles of equal relations, which is both the degree of the point of these circles and KMPIRI, and then the obtained coordinates of the radical center are adjusted according to the gauge characteristic of the triple circles relations representing the dependence of the calculated coordinates from the true radical center coordinates radiation source known to those of the corresponding database used SRKP data as a function of errors in determining the coordinates of the radical center, averaged over all combinations
Figure 00000039
and fix as the final coordinates of the location of the desired IRI.
RU2016138927A 2016-10-03 2016-10-03 One-way method of the radio frequency sources location RU2657237C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138927A RU2657237C1 (en) 2016-10-03 2016-10-03 One-way method of the radio frequency sources location

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138927A RU2657237C1 (en) 2016-10-03 2016-10-03 One-way method of the radio frequency sources location

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657237C1 true RU2657237C1 (en) 2018-06-09

Family

ID=62559995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138927A RU2657237C1 (en) 2016-10-03 2016-10-03 One-way method of the radio frequency sources location

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657237C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733860C1 (en) * 2020-06-08 2020-10-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкое высшее военное инженерное ордена Жукова училище радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "ЧВВИУРЭ" МО РФ) Improved method of determining the location of a quasi-continuous radio-frequency radiation source
RU2759116C1 (en) * 2020-10-29 2021-11-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации A method for single-position determination of spatial coordinates of radio source

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882590A (en) * 1988-05-18 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Method for locating a radio frequency emitter
RU2248584C2 (en) * 2002-03-21 2005-03-20 16 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации Method for location of source of radio-frequency radiations
RU2282871C1 (en) * 2005-02-11 2006-08-27 Иркутский военный авиационный инженерный институт Helicopter passive all-round direction finder
WO2009065943A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-28 Thales Method of multi-transmitter and multi-path aoa-tdoa location comprising a sub-method for synchronizing and equalizing the receiving stations
WO2013085587A1 (en) * 2011-12-06 2013-06-13 Raytheon Company Position optimization
RU2558640C2 (en) * 2013-08-20 2015-08-10 Юрий Иванович Логинов Multiplicative difference-relative method for determination of coordinates of position of pulsed radio-frequency source
RU2593149C1 (en) * 2015-07-29 2016-07-27 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Adaptive method for passive radar location

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882590A (en) * 1988-05-18 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Method for locating a radio frequency emitter
RU2248584C2 (en) * 2002-03-21 2005-03-20 16 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации Method for location of source of radio-frequency radiations
RU2282871C1 (en) * 2005-02-11 2006-08-27 Иркутский военный авиационный инженерный институт Helicopter passive all-round direction finder
WO2009065943A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-28 Thales Method of multi-transmitter and multi-path aoa-tdoa location comprising a sub-method for synchronizing and equalizing the receiving stations
WO2013085587A1 (en) * 2011-12-06 2013-06-13 Raytheon Company Position optimization
RU2558640C2 (en) * 2013-08-20 2015-08-10 Юрий Иванович Логинов Multiplicative difference-relative method for determination of coordinates of position of pulsed radio-frequency source
RU2593149C1 (en) * 2015-07-29 2016-07-27 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Adaptive method for passive radar location

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733860C1 (en) * 2020-06-08 2020-10-07 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкое высшее военное инженерное ордена Жукова училище радиоэлектроники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВО "ЧВВИУРЭ" МО РФ) Improved method of determining the location of a quasi-continuous radio-frequency radiation source
RU2759116C1 (en) * 2020-10-29 2021-11-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации A method for single-position determination of spatial coordinates of radio source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101108749B1 (en) A method and system for locating a mobile radio receiver in a radio system with multiple transmitters
Tayebi et al. The application of ray-tracing to mobile localization using the direction of arrival and received signal strength in multipath indoor environments
CN104316903B (en) A kind of three station positioning using TDOA performance test appraisal procedures
RU2423721C2 (en) Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources
Hanssens et al. An indoor variance-based localization technique utilizing the UWB estimation of geometrical propagation parameters
RU2632922C2 (en) Multiposition passive radar complex implementing combined one-step method of determining aircraft location at stage of landing
Aomumpai et al. Optimal placement of reference nodes for wireless indoor positioning systems
RU2430385C2 (en) Method of locating radio radiation sources
Wheadon et al. Ionospheric modelling and target coordinate registration for HF sky-wave radars
RU2657237C1 (en) One-way method of the radio frequency sources location
RU2643513C1 (en) Single-position method for determining coordinates of radio-frequency source location
RU2666555C2 (en) One-position correlation goniometric relative-long-dimensional method for determining the coordinates of the location of radio emission sources
US10151823B2 (en) Method for passive approximate localization using frequency modulation and software defined radio
Ziółkowski et al. The influence of propagation environment on the accuracy of emission source bearing
RU2768011C1 (en) Method for single-step adaptive determination of coordinates of radio-frequency sources
Yaro et al. Position estimation error performance model for a minimum configuration 3-D multilateration
Cosoli et al. Accuracy of surface current mapping from High-Frequency (HF) ocean radars.
RU2668566C2 (en) One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates
RU2674248C2 (en) One-position correlation goniometric method for determining coordinates of location of radio emission sources
Matuszewski et al. Evaluation of emitter location accuracy with the modified triangulation method by means of maximum likelihood estimators
Guo et al. A novel density-based geolocation algorithm for a noncooperative radio emitter using power difference of arrival
RU2686373C2 (en) Radio frequency sources coordinates one-position correlation relative ranging location determination method
Taylor Received signal strength-based localization of non-collaborative emitters in the presence of correlated shadowing
RU2651793C1 (en) One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates
Fabrizio et al. Single site geolocation method for a linear array