RU2658679C1 - Vehicle location automatic determination method by radar reference points - Google Patents
Vehicle location automatic determination method by radar reference points Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658679C1 RU2658679C1 RU2017132606A RU2017132606A RU2658679C1 RU 2658679 C1 RU2658679 C1 RU 2658679C1 RU 2017132606 A RU2017132606 A RU 2017132606A RU 2017132606 A RU2017132606 A RU 2017132606A RU 2658679 C1 RU2658679 C1 RU 2658679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar
- polygons
- vehicle
- targets
- landmarks
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
-
- 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
- G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения информации о местонахождении транспортного средства (ТС) и может быть использовано для навигации транспортных средств, преимущественно - инструментальной навигации морских и речных судов с помощью электронных картографических информационных систем и навигационных радиолокаторов с функцией автоматического захвата и сопровождения радиолокационных целей.The invention relates to methods for obtaining information about the location of a vehicle (TS) and can be used to navigate vehicles, mainly instrumental navigation of sea and river vessels using electronic cartographic information systems and navigation radars with the function of automatically capturing and tracking radar targets.
Общеизвестно, что в настоящее время основным способом определения географических координат судна в морской навигации является использование глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В связи с известными уязвимостями ГНСС, приводящими к снижению точности определения места судна или невозможности получения координат и авариям судов по этой причине, стандарты Международной Морской организации (IMO) обоснованно требуют дублирование обсерваций независимыми способами [Резолюция IMO MSC.232]. Конвенция IMO STCW с поправками 2010 года также требует при несении ходовой вахты определять место судна альтернативными методами. В практике морской навигации используются различные альтернативные способы определения места судна, основанные на измерении направлений и/или дистанций до береговых ориентиров, а также определение места астрономическими способами по небесным ориентирам, например: [Навигация. Баранов Ю.К. Гаврюк М.И. и др. СПб.: Издательство «Лань», 1997.], [Математические основы судовождения Кожухов В.П. и др. М.: Транспорт, 1993], [The American practical navigator, Nathaniel Bowditch, National imagery and mapping agency, 2002]. Большинство этих способов, за исключением ГНСС и радионавигационных систем берегового базирования, требует участия человека для опознания берегового ориентира и выполнения измерений.It is well known that at present, the main way to determine the geographical coordinates of a ship in marine navigation is to use global navigation satellite systems (GNSS). Due to the known GNSS vulnerabilities that lead to a decrease in the accuracy of determining the position of the vessel or the inability to obtain coordinates and ship accidents for this reason, the standards of the International Maritime Organization (IMO) justifiably require duplication of observations by independent methods [IMO Resolution MSC.232]. The 2010 IMO STCW Convention, as amended, also requires the use of alternate methods to determine the position of a vessel when maintaining a watch. In the practice of maritime navigation, various alternative methods are used to determine the position of the vessel, based on measuring directions and / or distances to coastal landmarks, as well as determining the location by astronomical methods from celestial landmarks, for example: [Navigation. Baranov Yu.K. Gavryuk M.I. and other St. Petersburg: Publishing House "Lan", 1997.], [Mathematical Foundations of Navigation Kozhukhov V.P. et al. M: Transport, 1993], [The American practical navigator, Nathaniel Bowditch, National imagery and mapping agency, 2002]. Most of these methods, with the exception of GNSS and coast-based radionavigation systems, require the participation of a person to identify a coastal landmark and take measurements.
Известен, например, способ определения места судна по трем расстояниям, заключающийся в том, что измеряют расстояния посредством судовых радиолокационных средств от судна до береговых ориентиров, имеющих известное положение на плоскости, при этом используют три береговых ориентира, определяют расстояния между береговыми ориентирами, минимизируют сумму квадратичных ошибок измерений расстояний от судна до береговых ориентиров путем нахождения минимума квадратов погрешностей измерений, при этом местоположение судна на плоскости определяют путем использования трех полученных значений расстояний от судна до береговых ориентиров с минимизированной суммой квадратичных ошибок и расстояний между ориентирами (патент RU 2353947, МПК G01S 5/14, опубл. 27.04.2009 г.).For example, there is a known method for determining the position of a ship by three distances, which consists in measuring distances by ship’s radar from the ship to coastal landmarks that have a known position on the plane, using three coastal landmarks, determining the distance between coastal landmarks, and minimizing the amount quadratic errors of measurements of distances from the vessel to coastal landmarks by finding the minimum of squares of measurement errors, while the location of the vessel on the plane shared by using the three obtained values of the distances from the vessel to the coastal landmarks with a minimized sum of quadratic errors and the distances between the landmarks (patent RU 2353947, IPC G01S 5/14, published on April 27, 2009).
Помимо возможных ошибок в опознавании ориентира, приводящих к грубым ошибкам определения места судна, этот способ не позволяет автоматизировать определение места судна и. соответственно, не может являться полноценной альтернативой ГНСС.In addition to possible errors in identifying a reference point, leading to gross errors in determining the position of the vessel, this method does not allow to automate the determination of the position of the vessel and. accordingly, it cannot be a full-fledged alternative to GNSS.
Близким по технической сущности к заявляемому является способ определения местоположения самолета по радиолокационным ориентирам, описанный в патенте US 5661486 А (МПК G08G 5/04; G01S 13/95, опубл. 1997-08-26), включающий прием данных счислимого места ТС, курсоуказателя, радиолокационных целей и их навигационных параметров от навигационного радиолокатора, выбор данных радиолокационных ориентиров из базы данных в зоне возможного обнаружения радиолокатором с учетом погрешности счислимого места ТС, опознавание ориентиров, вычисление координат местоположения транспортного средства и поправки курсоуказателя. Опознавание (идентификация) ориентиров производится по критерию максимальной корреляции между радиолокационными сигнатурами ориентиров из базы данных и сигнатур, принятых радиолокатором сигналов, отраженных от наземных объектов. Дальнейшее вычисление координат самолета и поправки курсоуказателя производится по минимум трем ориентирам, используя их координаты из базы данных и измеренные радиолокатором пеленги и дистанции до этих ориентиров.Close in technical essence to the claimed is a method for determining the location of an aircraft by radar, described in patent US 5661486 A (IPC G08G 5/04; G01S 13/95, publ. 1997-08-26), including the reception of data from the vehicle’s numbering position, direction indicator , radar targets and their navigation parameters from the navigation radar, selection of radar data from the database in the area of possible radar detection, taking into account the error of the vehicle’s numbered position, identification of landmarks, calculation of location coordinates Nia vehicle lightbar amendment. Identification (identification) of landmarks is carried out according to the criterion of maximum correlation between the radar signatures of landmarks from the database and the signatures received by the radar of signals reflected from ground objects. Further calculation of the coordinates of the aircraft and corrections of the direction indicator is carried out according to at least three landmarks, using their coordinates from the database and the bearings measured by the radar and the distance to these landmarks.
Недостаток прототипа заключается в том, что радиолокационный образ ориентира может изменяться во времени, например - из-за воздействия окружающей среды, загрязнения или частичного повреждения отражающей поверхности, что потребует постоянного мониторинга радиолокационных сигнатур для обеспечения надежной идентификации радиолокационных ориентиров на фоне ложных целей с подобными радиолокационными образами.The disadvantage of the prototype is that the radar image of the landmark may change over time, for example, due to environmental influences, pollution or partial damage to the reflective surface, which will require constant monitoring of radar signatures to ensure reliable identification of radar landmarks against false targets with similar radar images.
Задачей изобретения является создание способа автоматического определения местоположения транспортного средства по радиолокационным ориентирам дополнительно к ГНСС или вместо ГНСС в случае ее отказа или деградации, без использования радиолокационных сигнатур ориентиров.The objective of the invention is to provide a method for automatically determining the location of a vehicle using radar landmarks in addition to GNSS or instead of GNSS in the event of its failure or degradation, without the use of radar signature landmarks.
Технический результат - надежная идентификация радиолокационных целей за счет исключения влияния погрешности счислимого места ТС и систематической ошибки курсоуказателя на результаты опознавания целей.EFFECT: reliable identification of radar targets due to elimination of the influence of the error on the vehicle’s number and the systematic error of the direction indicator on the results of target recognition.
Задача решается, а технический результат достигается способом определения местоположения транспортного средства (ТС) по радиолокационным ориентирам, включающим прием данных счислимого места ТС, курсоуказателя, радиолокационных целей и их навигационных параметров от навигационного радиолокатора, выбор данных радиолокационных ориентиров из базы данных в зоне возможного обнаружения радиолокатором с учетом погрешности счислимого места ТС, опознавание ориентиров, вычисление координат местоположения транспортного средства и поправку курсоуказателя. В отличие от прототипа рассчитывают область видимости ориентиров как окружность с центром в точке счислимого места ТС и радиусом, равным выбранному диапазону радиолокатора, увеличенному на три среднеквадратические погрешности счислимого места ТС, затем рассчитывают зоны поиска целей как касательные по пеленгам и дистанциям к окружностям с радиусом, равным трем среднеквадратическим погрешностям счислимого места ТС, с центрами в точках с координатами радиолокационных ориентиров, а после приема данных о неподвижных точечных целях от радиолокатора выполняют автоматическое групповое опознавание радиолокационных целей, соответствующих выбранным радиолокационным ориентирам с известными географическими координатами путем нахождения соответствия между полигонами, образуемыми наблюдаемыми точечными неподвижными целями, и базовыми полигонами, вершинами которых являются радиолокационные ориентиры, для чего строят набор базовых треугольных полигонов, каждый из которых образован тремя радиолокационными ориентирами, вычисляют параметры внутренней геометрии полигонов, после чего, используя все наблюденные точечные неподвижные цели, аналогично строят набор треугольных наблюденных полигонов, образованных целями с измеренными навигационными параметрами относительно фактического места ТС, вычисляют параметры внутренней геометрии полигонов и далее для каждого базового полигона ищут соответствующий ему наблюденный полигон по критерию Q минимума квадрата разностей однотипных параметров внутренней геометрии полигона The problem is solved, and the technical result is achieved by the method of determining the location of the vehicle (TS) using radar landmarks, including receiving data from the vehicle’s number, position indicator, radar targets and their navigation parameters from the navigation radar, selecting radar data from the database in the area of possible radar detection taking into account the error of the vehicle’s numbered position, identification of landmarks, calculation of vehicle location coordinates and correction ursoukazatelya. In contrast to the prototype, the area of visibility of landmarks is calculated as a circle centered at the point of the vehicle’s number of radii and a radius equal to the selected range of the radar, increased by three standard errors of the vehicle’s number of radars, then target search areas are calculated as tangent by bearings and distances to circles with a radius, equal to three root mean square errors of the vehicle’s calculated position, with centers at points with the coordinates of the radar landmarks, and after receiving data on fixed point targets from radars perform automatic group identification of radar targets corresponding to selected radar landmarks with known geographical coordinates by finding a correspondence between the polygons formed by the observed pointless fixed targets and the base polygons whose vertices are radar landmarks, for which purpose a set of basic triangular polygons is formed, each of which is formed three radar landmarks, calculate the parameters of the internal geometry of the polygons then, using all the observed fixed point targets, similarly build a set of triangular observed polygons formed by targets with measured navigation parameters relative to the actual location of the vehicle, calculate the parameters of the internal geometry of the polygons, and then for each basic polygon look for the corresponding observed polygon according to the criterion Q of minimum square differences of the same type of parameters of the internal geometry of the polygon
Q=(Пij-Pik)2⇒min,Q = (P ij -P ik ) 2⇒min,
где:Where:
Пij - значение i-го параметра внутренней геометрии базового полигона j;П ij is the value of the i-th parameter of the internal geometry of the base polygon j;
Pik - значение i-го параметра внутренней геометрии полигона k, образованного наблюдаемыми неподвижными целями, P ik is the value of the ith parameter of the internal geometry of the polygon k formed by observable stationary targets,
после чего устанавливают соответствие вершин базовых и выбранных наблюденных полигонов, отбраковывают ошибочные параметры и вычисляют координаты ТС по известным координатам ориентиров - вершинам базовых полигонов и измеренным радиолокатором навигационным параметрам, при этом всю последовательность действий повторяют после каждого оборота антенны радиолокатора, причем по серии обсерваций предвычисляют следующее счислимое место и его среднеквадратическую погрешность, а также - поправку курсоуказателя. Согласно изобретению параметры внутренней геометрии полигонов включают длины сторон, углы в вершинах, периметр или площадь, отношение максимальной стороны к минимальной.after which they establish the correspondence of the vertices of the base and selected observed polygons, discard erroneous parameters and calculate the coordinates of the vehicle using the known coordinates of the landmarks - the vertices of the basic polygons and the navigation parameters measured by the radar, and the whole sequence of actions is repeated after each revolution of the radar antenna, and the following is calculated from a series of observations countable place and its standard error, as well as the correction of the direction indicator. According to the invention, the parameters of the internal geometry of the polygons include the lengths of the sides, the angles at the vertices, the perimeter or area, the ratio of the maximum side to the minimum.
Технический результат достигается за счет того, что в качестве анализируемых параметров базовых полигонов и полигонов, образованных наблюдаемыми неподвижными целями, используют только параметры внутренней геометрии полигонов, не связанные с географическим положением ориентиров: длины сторон, углы в вершинах, периметр или площадь, отношение максимальной стороны к минимальной. Способ не использует радиолокационные сигнатуры ориентиров, которые трудно поддерживать в актуальном состоянии для полей ориентиров значительной протяженности.The technical result is achieved due to the fact that as the analyzed parameters of the basic polygons and polygons formed by observable fixed targets, only the parameters of the internal geometry of the polygons that are not related to the geographical position of the landmarks are used: side lengths, angles at the vertices, perimeter or area, maximum side ratio to the minimum. The method does not use landmark radar signatures that are difficult to keep up to date for landmark fields of considerable length.
Сущность поясняется рисунками, где:The essence is illustrated by drawings, where:
На фиг. 1 - приведен пример отображения на электронной карте позиции судна, картированных радиолокационных ориентиров и точечных неподвижных целей, наблюдаемых с помощью радиолокатора; показано взаимное расположение счислимого и фактического места ТС (судна), радиолокационных ориентиров, зон поиска целей вокруг радиолокационных ориентиров и наблюдаемых точечных неподвижных целей при отображении на электронной карте с привязкой к счислимому месту ТС, имеющему погрешность М.In FIG. 1 - an example of displaying on a electronic map the position of a vessel, mapped radar landmarks and point stationary targets observed using radar; the relative position of the calculated and actual place of the vehicle (vessel), radar landmarks, target search areas around the radar landmarks and observed fixed stationary targets is shown when displayed on an electronic map with reference to the calculated number of the vehicle with an error M.
На фиг. 2 - проиллюстрирован пример осуществления изобретения в отдельном навигационном процессоре.In FIG. 2 illustrates an example embodiment of the invention in a separate navigation processor.
На фиг. 1 показано:In FIG. 1 shows:
Рс - счислимое место ТС,RS - reckoning place of the vehicle,
М - средняя квадратическая погрешность (СКП) счислимого места ТС,M is the mean square error (SKP) of the calculated place of the vehicle,
Ра - фактическое (искомое) место ТС,Ra - the actual (desired) place of the vehicle,
А, В, С, D - радиолокационные ориентиры с известными географическими координатами, которые могут наблюдаться из счислимого места Рс при выбранной шкале дальности радиолокатора,A, B, C, D - radar landmarks with known geographical coordinates, which can be observed from the number of places Pc at the selected scale of the radar range,
а, с, d, е, f, g, k - точечные неподвижные цели, наблюдаемые и автоматически сопровождаемые с помощью радиолокатора с функцией САРП, с измеренными радиолокатором навигационными параметрами (пеленги и дистанции) относительно искомого (фактического) места ТС,a, c, d, e, f, g, k - fixed stationary targets observed and automatically followed by a radar with the ARPA function, with the navigation parameters (bearings and distances) measured by the radar relative to the desired (actual) vehicle location,
b - условное место не обнаруженной цели - радиолокационного ориентира В,b - conditional place of an undetected target - a radar reference point B,
Z - зона видимости ориентиров, соответствующая выбранной шкале дальности РЛС, увеличенной на 2-3М (М - СКП счислимого места).Z - the zone of visibility of landmarks corresponding to the selected radar range scale increased by 2-3M (M - UPC of countable position).
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Рассчитывают область видимости ориентиров как окружность с центром в точке счислимого места ТС и радиусом, равным выбранному диапазону радиолокатора, увеличенному на 3СКП счислимого места ТС. Из каталога радиолокационных ориентиров выбирают ориентиры, находящиеся в этой области. Рассчитывают области поиска точечных неподвижных целей, ограниченные касательными по пеленгам и дистанциям из счислимого места ТС к окружностям с радиусом, равным 3СКП счислимого места ТС, с центрами в точках с координатами радиолокационных ориентиров. От навигационного радиолокатора принимают данные радиолокационных целей и их навигационных параметров, обнаруженных в зонах поиска целей, от курсоуказателя - значение курса, вводят координаты счислимого места ТС и его СКП. После приема данных выполняют автоматическое групповое опознавание радиолокационных целей, соответствующих выбранным радиолокационным ориентирам с известными географическими координатами путем нахождения соответствия между полигонами, образуемыми наблюдаемыми точечными неподвижными целями, и базовыми полигонами, вершинами которых являются радиолокационные ориентиры, для чего строят набор базовых треугольных полигонов, каждый из которых образован тремя радиолокационными ориентирами, вычисляют параметры внутренней геометрии полигонов, после чего, используя все наблюденные точечные неподвижные цели, аналогично строят набор треугольных наблюденных полигонов, образованных целями с измеренными навигационными параметрами относительно фактического места ТС, вычисляют параметры внутренней геометрии полигонов и далее для каждого базового полигона ищут соответствующий ему наблюденный полигон по критерию Q минимума квадрата разностей однотипных параметров внутренней геометрии полигона The area of visibility of the landmarks is calculated as a circle centered at the point of the vehicle’s reckoning place and with a radius equal to the selected radar range, increased by 3SCP of the vehicle’s reckoning place. From the catalog of radar landmarks select landmarks located in this area. The search areas for fixed stationary targets limited by tangents in bearings and distances from the vehicle’s number to the circles with a radius equal to 3 SSC of the vehicle’s number to be counted, with centers at the points with the coordinates of the radar, are calculated. Data from radar targets and their navigation parameters found in target search zones are received from the navigation radar, the course value is received from the direction indicator, the coordinates of the vehicle’s numbered place and its SKP are entered. After receiving the data, automatic group identification of radar targets corresponding to the selected radar landmarks with known geographical coordinates is performed by finding a correspondence between the polygons formed by the observed pointless fixed targets and the base polygons whose vertices are the radar landmarks, for which a set of basic triangular polygons is constructed, each of which which is formed by three radar landmarks, calculate the parameters of the internal geometry from ligons, after which, using all the observed fixed point targets, similarly build a set of triangular observed polygons formed by targets with measured navigation parameters relative to the actual location of the vehicle, calculate the parameters of the internal geometry of the polygons and then look for the corresponding observed polygon for each base polygon using the minimum Q criterion the square of the differences of the same type of internal geometry of the polygon
Q=(Пij-Pik)2⇒min,Q = (П ij -P ik ) 2 ⇒min,
где:Where:
Пij - значение i-го параметра внутренней геометрии базового полигона j;П ij is the value of the i-th parameter of the internal geometry of the base polygon j;
Pik - значение i-го параметра внутренней геометрии полигона k, образованного наблюдаемыми неподвижными целями, P ik is the value of the ith parameter of the internal geometry of the polygon k formed by observable stationary targets,
после чего устанавливают соответствие вершин базовых и выбранных наблюденных полигонов, отбраковывают ошибочные параметры и вычисляют координаты ТС по известным координатам ориентиров - вершинам базовых полигонов и измеренным радиолокатором навигационным параметрам, при этом всю последовательность действий повторяют после каждого оборота антенны радиолокатора, причем по серии обсерваций предвычисляют следующее счислимое место и его среднеквадратическую погрешность, а также - поправку курсоуказателя. Параметры внутренней геометрии полигонов включают длины сторон, углы в вершинах, периметр или площадь, отношение максимальной стороны к минимальной.after which they establish the correspondence of the vertices of the base and selected observed polygons, discard erroneous parameters and calculate the coordinates of the vehicle using the known coordinates of the landmarks - the vertices of the basic polygons and the navigation parameters measured by the radar, and the whole sequence of actions is repeated after each revolution of the radar antenna, and the following is calculated from a series of observations countable place and its standard error, as well as the correction of the direction indicator. The parameters of the internal geometry of the polygons include the lengths of the sides, the angles at the vertices, the perimeter or area, the ratio of the maximum side to the minimum.
Осуществление изобретения возможно путем реализации способа в следующих системах и устройствах:The implementation of the invention is possible by implementing the method in the following systems and devices:
- реализации способа в программном обеспечении навигационных радиолокаторов, имеющих функцию автоматического захвата и сопровождения точечных ориентиров, приема данных курсоуказателя, ГНСС, лага и загрузки данных каталога радиолокационных ориентиров;- the implementation of the method in the software of navigation radars having the function of automatically capturing and tracking point landmarks, receiving data from a direction indicator, GNSS, lag and loading data from a catalog of radar landmarks;
- реализации способа в программном обеспечении электронных картографических навигационных информационных систем (ЭКНИС), интегрированных навигационных систем (ИНС), имеющих функции приема данных от системы автоматической радиолокационной прокладки (САРП), курсоуказателя, лага, ГНСС, загрузки и отображения электронных навигационных карт и каталога радиолокационных ориентиров;- the implementation of the method in the software of electronic cartographic navigation information systems (ECDIS), integrated navigation systems (ANNs) having the functions of receiving data from the automatic radar plotting system (SARP), direction indicator, lag, GNSS, loading and displaying electronic navigational charts and a catalog of radar reference points;
- реализации способа в программном обеспечении отдельного навигационного процессора, принимающего данные от курсоуказателя, радиолокатора и других навигационных датчиков.- the implementation of the method in the software of a separate navigation processor that receives data from the direction indicator, radar and other navigation sensors.
Для применения предлагаемого способа определяющим условием является наличие поля радиолокационных ориентиров, обеспечивающего непрерывное нахождение минимум 3-х ориентиров в зоне видимости радиолокатора. Радиолокационными ориентирами являются картированные «точечные» естественные объекты с высокой отражающей способностью, искусственные сооружения, радиолокационные пассивные отражатели или активные радиолокационные ответчики с известными координатами.For the application of the proposed method, the determining condition is the presence of a field of radar landmarks, ensuring the continuous presence of at least 3 landmarks in the visibility range of the radar. Radar landmarks are mapped "point" natural objects with high reflectivity, artificial structures, passive radar reflectors or active radar transponders with known coordinates.
Пример конкретного осуществления способа.An example of a specific implementation of the method.
Множество радиолокационных ориентиров m-А, В, С, D образуют совокупность треугольных полигонов ABC, ACD, ABD, DBC (фиг. 1), по координатам вершин которых рассчитываются параметры внутренней геометрии каждого полигона: длины сторон, углы в вершинах, периметр или площадь и отношение максимальной стороны к минимальной. Данные параметры зависят только от внутренней геометрии полигонов. Количество типов параметров, используемых в расчетах, обозначим "r".Many radar landmarks m-A, B, C, D form a set of triangular polygons ABC, ACD, ABD, DBC (Fig. 1), the coordinates of the vertices of which calculate the parameters of the internal geometry of each polygon: side lengths, angles at the vertices, perimeter or area and the ratio of the maximum side to the minimum. These parameters depend only on the internal geometry of the polygons. The number of types of parameters used in the calculations is denoted by "r".
С целью устойчивости способа к возможным расхождениям между составом каталога ориентиров и фактическим присутствием (наблюдением) ориентира на местности в момент обсервации (на фиг. 1 - не обнаруженная цель «b»), способ предусматривает построение всех возможных базовых минимальных (треугольных) полигонов с ориентирами в вершинах и, соответственно, всех возможных треугольных полигонов с наблюдаемыми целями в вершинах.In order to ensure the stability of the method against possible discrepancies between the composition of the catalog of landmarks and the actual presence (observation) of a landmark on the terrain at the time of observation (in Fig. 1 - undetected target “b”), the method provides for the construction of all possible basic minimum (triangular) polygons with landmarks at the vertices and, accordingly, of all possible triangular polygons with observable targets at the vertices.
Наблюдаемые неподвижные точечные радиолокационные цели а, с, d, е, f, g, k…n имеют измеренные навигационные параметры (пеленг и расстояние) относительно искомого (фактического) места ТС Ра. Для последующих расчетов навигационные параметры целей принимаются измеренными из счислимого места Рс и преобразуются в прямоугольные координаты в системе координат, связанной со счислимым местом ТС.Observed fixed point radar targets a, c, d, e, f, g, k ... n have measured navigation parameters (bearing and distance) relative to the sought (actual) location of the vehicle Ra. For subsequent calculations, the navigation parameters of the targets are taken measured from the reckoning place Pc and are converted into rectangular coordinates in the coordinate system associated with the reckoning place of the vehicle.
Множество целей n включает как цели - отражения от известных (картированных) радиолокационных ориентиров, так и отражения от элементов местности и/или искусственных конструкций, координаты которых не известны и которые не могут служить ориентирами для автоматического определения места ТС (ложные цели). На фиг. 1 условная цель «b», соответствующая ориентиру В, не обнаружена (например - уровень помех не позволяет устойчиво сопровождать эту цель, либо - ориентир отсутствует, а каталог на момент обсервации не откорректирован).The set of targets n includes both targets - reflections from known (mapped) radar landmarks, and reflections from terrain elements and / or artificial structures whose coordinates are not known and which cannot serve as landmarks for automatically locating vehicles (false targets). In FIG. 1, the conditional target “b” corresponding to the reference point B was not found (for example, the level of interference does not allow to stably follow this target, or the reference point is absent, and the catalog was not adjusted at the time of observation).
Полученные точки в прямоугольной локальной системе координат образуют множество Cn 3 треугольных полигонов: egk, egc, egd, egf, ega, gkc, gkd, gkf, gka, kcd, kcf, kca, cdf, cda…, где Cn 3 - количество сочетаний n целей по 3. В общем случае, при отображении радиолокационного изображения на электронной карте, наблюдаемые цели будут смещены и развернуты относительно картированных радиолокационных ориентиров вследствие погрешностей счислимого места ТС и поправки курсоуказателя.The obtained points in a rectangular local coordinate system form a set of C n 3 triangular polygons: egk, egc, egd, egf, ega, gkc, gkd, gkf, gka, kcd, kcf, kca, cdf, cda ..., where C n 3 is the number combinations of n targets according to 3. In general, when displaying a radar image on an electronic map, the observed targets will be shifted and deployed relative to the mapped radar landmarks due to errors in the vehicle’s numbered position and course indicator corrections.
В каждом цикле обсерваций, с дискретностью, примерно соответствующей полному обороту антенны радиолокатора, для всех треугольных полигонов, образованных целями а, с, d, е, f, g, k, рассчитываются параметры внутренней геометрии каждого полигона: длины сторон, углы в вершинах, периметр или площадь, отношение максимальной стороны к минимальной. Данные параметры зависят только от внутренней геометрии полигонов, что позволяет провести сравнение базовых полигонов и полигонов, образованных наблюдаемыми целями.In each observation cycle, with a discreteness approximately corresponding to the full revolution of the radar antenna, for all triangular polygons formed by targets a, c, d, e, f, g, k, the parameters of the internal geometry of each polygon are calculated: lengths of sides, angles at the vertices, perimeter or area, the ratio of the maximum side to the minimum. These parameters depend only on the internal geometry of the polygons, which allows a comparison of the base polygons and polygons formed by the observed targets.
Для каждого из базовых полигонов ABC, ACD, ABD, DBC выполняется автоматический поиск соответствующего ему полигона из множества полигонов egk, egc, egd, egf, ega, gkc, gkd, gkf, gka, kcd, kcf, kca, cdf, cda, …, удовлетворяющего условию: For each of the base polygons ABC, ACD, ABD, DBC, an automatic search is performed for the corresponding polygon from the set of polygons egk, egc, egd, egf, ega, gkc, gkd, gkf, gka, kcd, kcf, kca, cdf, cda, ... satisfying the condition:
Q=(Пij-Pik)2⇒min,Q = (П ij -P ik ) 2 ⇒min,
где:Where:
Пij - значение i-го параметра внутренней геометрии базового полигона j;П ij is the value of the i-th parameter of the internal geometry of the base polygon j;
Pik - значение i-го параметра внутренней геометрии полигона k, образованного наблюдаемыми неподвижными целями.P ik is the value of the ith parameter of the internal geometry of the polygon k formed by the observed stationary targets.
r - количество типов параметров внутренней геометрии полигона,r is the number of types of parameters of the internal geometry of the polygon,
r=>i>=1 - тип параметра внутренней геометрии полигона (периметр, отношение сторон и т.п.);r => i> = 1 - type of parameter of the internal geometry of the polygon (perimeter, aspect ratio, etc.);
m, n, - количество базовых полигонов и, соответственно, полигонов, образованных наблюдаемыми целями в текущей выборке;m, n, is the number of base polygons and, accordingly, polygons formed by observable targets in the current sample;
m=>j>=1 - номер базового полигона в текущей выборке,m => j> = 1 - number of the base polygon in the current selection,
n=>k>=1 - номер полигона, образованного наблюдаемыми целями в текущей выборке.n => k> = 1 - the number of the polygon formed by observable targets in the current sample.
В результате этого анализа в приведенном примере выбрали базовый полигон ACD, образованный радиолокационными ориентирами А, С и D с известными географическими координатами, и соответствующий ему полигон cda, образованный целями а, с и d, с измеренными навигационными параметрами относительно фактического места ТС. Далее устанавливается взаимное соответствие между вершинами этих полигонов.As a result of this analysis, in the above example, we chose the base ACD polygon formed by the radar landmarks A, C and D with known geographical coordinates, and the corresponding cda polygon formed by targets a, c and d, with measured navigation parameters relative to the actual location of the vehicle. Next, the mutual correspondence between the vertices of these polygons is established.
На заключительном этапе вычисляются координаты транспортного средства по известным координатам опознанных радиолокационных ориентиров и их измеренным навигационным параметрам относительно ТС (дистанциям и пеленгам), а также - оцениваются систематические погрешности в измерениях расстояния и курсоуказании.At the final stage, the coordinates of the vehicle are calculated from the known coordinates of the identified radar landmarks and their measured navigation parameters relative to the vehicle (distances and bearings), and systematic errors in distance measurements and course guidance are estimated.
Таким образом, заявляемый способ позволяет автоматически определять местоположение транспортного средства по радиолокационным ориентирам дополнительно к ГНСС или вместо ГНСС в случае ее отказа или деградации, без использования радиолокационных сигнатур ориентиров.Thus, the inventive method allows you to automatically determine the location of the vehicle by radar guidelines in addition to GNSS or instead of GNSS in the event of its failure or degradation, without the use of radar signatures of landmarks.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132606A RU2658679C1 (en) | 2017-09-18 | 2017-09-18 | Vehicle location automatic determination method by radar reference points |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132606A RU2658679C1 (en) | 2017-09-18 | 2017-09-18 | Vehicle location automatic determination method by radar reference points |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658679C1 true RU2658679C1 (en) | 2018-06-22 |
Family
ID=62713514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132606A RU2658679C1 (en) | 2017-09-18 | 2017-09-18 | Vehicle location automatic determination method by radar reference points |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658679C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111856440A (en) * | 2020-07-21 | 2020-10-30 | 北京百度网讯科技有限公司 | Position detection method, device, equipment and readable storage medium |
| RU2762999C1 (en) * | 2020-07-09 | 2021-12-24 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики", (АО "ЦНИИАГ") | Method for increasing the accuracy of determining the coordinates of an object by a radio engineering range measuring system |
| WO2023067325A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
| WO2023067328A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
| WO2023067330A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
| WO2023067326A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184993C2 (en) * | 1994-04-15 | 2002-07-10 | Секстант Авьоник | Auxiliary alighting gear |
| US20100188280A1 (en) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | Honeywell International Inc. | Systems and methods for determining location of an airborne vehicle using radar images |
| RU2445576C1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of determining position of ground-based mobile objects |
| WO2015043579A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-02 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Determination of the position of a vehicle on or above a planet surface |
| RU2580332C1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологии Распознавания" | Method for determination of geographic coordinates of vehicles |
| RU2015153225A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-16 | Частное образовательное учреждение высшего образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | METHOD FOR INCREASING THE ACCURACY OF LOCATION OF A LAND MOBILE OBJECT AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
-
2017
- 2017-09-18 RU RU2017132606A patent/RU2658679C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184993C2 (en) * | 1994-04-15 | 2002-07-10 | Секстант Авьоник | Auxiliary alighting gear |
| US20100188280A1 (en) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | Honeywell International Inc. | Systems and methods for determining location of an airborne vehicle using radar images |
| RU2445576C1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of determining position of ground-based mobile objects |
| WO2015043579A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-02 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Determination of the position of a vehicle on or above a planet surface |
| RU2580332C1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологии Распознавания" | Method for determination of geographic coordinates of vehicles |
| RU2015153225A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-16 | Частное образовательное учреждение высшего образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | METHOD FOR INCREASING THE ACCURACY OF LOCATION OF A LAND MOBILE OBJECT AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762999C1 (en) * | 2020-07-09 | 2021-12-24 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики", (АО "ЦНИИАГ") | Method for increasing the accuracy of determining the coordinates of an object by a radio engineering range measuring system |
| CN111856440A (en) * | 2020-07-21 | 2020-10-30 | 北京百度网讯科技有限公司 | Position detection method, device, equipment and readable storage medium |
| US11874369B2 (en) | 2020-07-21 | 2024-01-16 | Apollo Intelligent Connectivity (Beijing) Technology Co., Ltd. | Location detection method, apparatus, device and readable storage medium |
| CN111856440B (en) * | 2020-07-21 | 2024-04-05 | 阿波罗智联(北京)科技有限公司 | Position detection method, device, equipment and readable storage medium |
| WO2023067325A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
| WO2023067328A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
| WO2023067330A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
| WO2023067326A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Oxbotica Limited | Method and apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2658679C1 (en) | Vehicle location automatic determination method by radar reference points | |
| Armitage et al. | Using the interferometric capabilities of the ESA CryoSat-2 mission to improve the accuracy of sea ice freeboard retrievals | |
| EP0649034B1 (en) | SAR/GPS inertial method of range measurement | |
| US6233522B1 (en) | Aircraft position validation using radar and digital terrain elevation database | |
| US10228456B2 (en) | Determination of the position of a vehicle on or above a planet surface | |
| CN110082753A (en) | The method for determining vehicle location | |
| US7840075B2 (en) | Marine radar system with three-dimensional memory | |
| US20100109935A1 (en) | Method for Processing Signals of an Airborne Radar with Correction of the Error in the Radar Beam Pointing Angle and Corresponding Device | |
| US7446705B1 (en) | Method and apparatus for determining parameters for a parametric expression characterizing the phase of an acquired signal | |
| EP3239740A1 (en) | Orientation angle calculation device, orientation angle calculation method, and orientation angle calculation program | |
| JP2021184280A (en) | Aircraft landing system and method | |
| CN110018450A (en) | AIS is associated with calibration method with radar angular system deviation | |
| EP4024087A2 (en) | Gnss signal spoofing detection via bearing and/or range sensor observations | |
| Edson et al. | LiDAR elevation and DEM errors in forested settings | |
| RU2568937C2 (en) | Space navigation system and method | |
| Werner et al. | SAR geocoding and multi-sensor image registration | |
| RU2684733C2 (en) | Method for determining position of object with cut from two measuring points in azimuth, elevation angle and distance | |
| Shin et al. | A study on airborne LiDAR calibration and operation techniques for bathymetric survey | |
| WO2015194966A1 (en) | Method and system for quality control and correction of position data from navigation satellites in areas with obstructing objects | |
| Oh et al. | A new method to calculate relative distance of closest terrain point using interferometric radar altimeter output in real flight environment | |
| ERDEM et al. | An Investigation of Gross Error Angle in a Connecting Traverse with a+-200 gon Difference | |
| Simonetto et al. | 3D extraction from airborne SAR imagery | |
| Świerczyński et al. | Determination of the precise observed ship’s position using the traffic control systems and applying the geodesic estimation methods | |
| KR101969863B1 (en) | Method and apparatus for simulating of GPS receiver observation environment based on DSM | |
| KR102509575B1 (en) | True position determine method using bearing based line of position |