RU2695642C1 - Method for determining the location of a ground-based radiation source - Google Patents
Method for determining the location of a ground-based radiation source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695642C1 RU2695642C1 RU2018146547A RU2018146547A RU2695642C1 RU 2695642 C1 RU2695642 C1 RU 2695642C1 RU 2018146547 A RU2018146547 A RU 2018146547A RU 2018146547 A RU2018146547 A RU 2018146547A RU 2695642 C1 RU2695642 C1 RU 2695642C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- coordinates
- height
- direction finding
- determining
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- 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
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
- G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
- G01S1/08—Systems for determining direction or position line
-
- 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
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
-
- 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
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
- G01S5/12—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 by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
-
- 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
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения местоположения наземного источника излучения по результатам его двухмерного пеленгования с борта летательного аппарата.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to determine the location of a ground-based radiation source based on the results of its two-dimensional direction finding from an aircraft.
Известен способ многократной пеленгации наземной цели, в соответствии с которым на летательном аппарате пеленгуют цель по её радиоизлучению с измерением угла прихода радиоволн в горизонтальной плоскости, одновременно измеряют координаты точек полёта, по совокупности всех за время полёта измерений путём их обработки, исходя из обеспечения минимальной погрешности, определяют координаты источника на плоскости.There is a method of multiple direction finding of a ground target, in accordance with which a target is detected on an aircraft by its radio emission with measurement of the angle of arrival of radio waves in the horizontal plane, the coordinates of the flight points are measured simultaneously, from the totality of all during the flight measurements by processing them, based on ensuring a minimum error , determine the coordinates of the source on the plane.
Обработку результатов измерений выполняют по методу наименьших квадратов углов до линий пеленгов, при этом определяют координаты опорной точки, как точки пересечения любой пары пеленгов, угол между которыми лежит в диапазоне от 30 до 120 град, затем пеленг на опорную точку и расстояние от неё до каждого пункта пеленгования, после чего уточняют координаты по полученным результатам посредством алгебраических преобразований [Мельников Ю.П. Воздушная радиотехническая разведка (методы оценки эффективности). – М.: Радиотехника, 2005, с.148-158].Processing of the measurement results is carried out by the method of least squares of angles to the lines of bearings, while the coordinates of the reference point are determined as the intersection points of any pair of bearings, the angle between which lies in the range from 30 to 120 degrees, then the bearing to the reference point and the distance from it to each direction finding point, after which the coordinates are refined according to the results obtained through algebraic transformations [Melnikov Yu.P. Aerial radio intelligence (methods for evaluating effectiveness). - M .: Radio engineering, 2005, p.148-158].
Известен вариант обработки результатов измерений методом максимального правдоподобия, при этом координаты определяют по минимуму суммы квадратов разностей между измеренными и расчётными до мест возможного положения источника пеленгами с определением положения минимума численными методами [Рабцун А.В. Оценка максимального правдоподобия координат источников сигналов при многопозиционном пеленговании. «Радиотехника», 1987, №9, с. 9-10].There is a known variant of processing the measurement results by the maximum likelihood method, while the coordinates are determined by the minimum sum of the squares of the differences between the measured and calculated to the places of the possible position of the source bearings with determining the minimum position by numerical methods [Rabtsun A.V. Estimation of the maximum likelihood of coordinates of signal sources in multi-position direction finding. "Radio Engineering", 1987, No. 9, p. 9-10].
Под линией пеленга понимается прямая линия, проходящая через пункт пеленгования и источник радиоизлучения.Bearing line means a straight line passing through the direction finding point and the source of radio emission.
Данный способ не обеспечивает определение координат источника излучения по результатам однократного пеленгования, на линии базы пеленгования и вблизи неё при прямолинейном полёте, высоты места излучения, недостатком является также низкая точность местоопределения по причине применения угловых измерений только в одной горизонтальной плоскости.This method does not provide determination of the coordinates of the radiation source according to the results of a single direction finding, on the line of the direction finding base and near it in a straight flight, the height of the radiation site, the disadvantage is also the low accuracy of positioning due to the use of angular measurements in only one horizontal plane.
Известен способ определения координат наземного источника радиоизлучения при радиопеленговании с борта летательного аппарата, включающий периодическое пеленгование источника в азимутальной плоскости бортового пеленгатора, формирование ортогональной ей в направлении пеленга вспомогательной плоскости в нормальной земной системе координат с учётом пространственного положения летательного аппарата, затем определение линий положения источника, как линий пересечения независимых пар вспомогательных плоскостей, попарное позиционирование источника, как точек пересечения линий положения с поверхностью Земли и определение местоположения источника путём весовой обработки результатов попарного позиционирования. Точки пересечения определяют с использованием итерационной процедуры их поиска, причём шаг сходимости выбирают зависящим от изрезанности поверхности Земли в зоне радиопеленгования [RU, №2610150, G01S 1/08, G01S 5/02, опубл. 08.02.2017].A known method for determining the coordinates of a ground-based source of radio emission during direction finding from an aircraft, including periodic direction finding of a source in the azimuth plane of the direction finder, forming an auxiliary plane orthogonal to it in the direction of the bearing in the normal earth coordinate system taking into account the spatial position of the aircraft, then determining the source position lines, as the intersection lines of independent pairs of auxiliary planes, pairwise positioned Contents source as lines of intersection points with the position of the surface of the earth and locating the source by weighting pairwise ranking results. The intersection points are determined using an iterative procedure for their search, and the convergence step is selected depending on the roughness of the Earth’s surface in the direction finding zone [RU, No. 2610150,
Недостатками способа является необходимость измерений пеленгов не менее двух раз, существенные затраты на выполнение итерационных процедур, низкая точность определения координат по причинам применения угловых измерений только в одной горизонтальной плоскости и не строгих, вне заданных критериев точности, эмпирических решений, не гарантирующих положительного эффекта за пределами узких границ. Не обеспечивается определение координат на линии базы пеленгования и вблизи неё при прямолинейном полёте.The disadvantages of the method are the need to measure bearings at least twice, the significant cost of performing iterative procedures, the low accuracy of determining coordinates due to the use of angular measurements in only one horizontal plane and not strict, outside the specified accuracy criteria, empirical solutions that do not guarantee a positive effect outside narrow borders. The coordinates are not determined on the line of the direction finding base and near it during a straight flight.
Из известных наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения местоположения наземной цели, включающий двухмерное пеленгование источника с помощью пеленгатора, расположенного на летательном аппарате, синхронно с этим измерение собственных пространственных координат летательного аппарата и определение координат источника путём обработки совокупности всех за время полёта результатов измерения-пеленгования исходя из обеспечения минимальной погрешности [Уфаев В.А. Определение местоположения наземных целей по результатам двухмерного пеленгования с лётно-подъёмных средств //Антенны. 2015. Вып. 5(216). С.58-61].Of the known closest to the proposed technical essence is a method for determining the location of a ground target, including two-dimensional direction finding of a source using a direction finder located on an aircraft, simultaneously measuring the spatial coordinates of the aircraft and determining the coordinates of the source by processing all of the results during the flight direction finding measurements based on ensuring the minimum error [V. Ufaev Determining the location of ground targets based on the results of two-dimensional direction finding from flight-lifting means // Antennas. 2015. Issue. 5 (216). S.58-61].
Определение координат источника выполняют методом наименьших квадратов взвешенных расстояний до линий двухмерных пеленгов по формулам для абсциссы и ординаты соответственноThe coordinates of the source are determined by the method of least squares of the weighted distances to the lines of two-dimensional bearings using the formulas for the abscissa and ordinate, respectively
где
Известен вариант определения координат методом максимального правдоподобия как положения минимума суммы квадратов разностей между измеренными и расчётными до мест возможного положения источника составляющими векторов двухмерных пеленгов, при этом положение минимума определяют численными методами, а расчётные составляющие находят по формулам
где
Недостатками данного способа являются низкая точность определения координат в холмистой местности, вследствие исходного допущения о нахождении источника на плоской земной поверхности без учёта рельефа, отсутствие определения высоты места излучения.The disadvantages of this method are the low accuracy of determining coordinates in hilly terrain, due to the initial assumption that the source is on a flat earth surface without taking into account the relief, the lack of determining the height of the radiation site.
Техническим результатом настоящего изобретения является определение высоты места излучения и повышение точности определения координат источника на горизонтальной координатной плоскости.The technical result of the present invention is to determine the height of the radiation site and improve the accuracy of determining the coordinates of the source on the horizontal coordinate plane.
Указанный технический результат, достигается тем, что в известном способе определения местоположения наземного источника радиоизлучения, включающем двухмерное пеленгование источника с помощью пеленгатора, расположенного на летательном аппарате, синхронно с этим измерение собственных пространственных координат летательного аппарата и определение по ним и результатам пеленгования за всё время полёта координат источника в горизонтальной координатной плоскости исходя из обеспечения минимальной погрешности, согласно изобретению, до начала пеленгования определяют высоту местности в местах возможного положения источника, координаты источника определяют дополнительно с учётом этой высоты, дополнительно определяют высоту места излучения, как высоту местности в точке полученных координат источника.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for determining the location of a ground source of radio emission, including two-dimensional direction finding of a source using a direction finder located on an aircraft, simultaneously measuring the spatial coordinates of the aircraft and determining from them and direction finding results for the entire duration of the flight coordinates of the source in the horizontal coordinate plane based on ensuring the minimum error, according to the invention, up to direction finding beginnings determine the height of the terrain in places of the possible position of the source, the coordinates of the source are determined additionally taking into account this height, the height of the radiation site is additionally determined as the height of the terrain at the point of the received coordinates of the source.
Указанный технический результат, достигается также тем, что координаты источника определяют методом наименьших квадратов взвешенных расстояний от источника на заданной высоте до линий двухмерных пеленгов, при этом первоначально оценивают координаты источника при высоте места излучения равной средней высоте рельефа местности в рабочей зоне, после чего уточняют высоту по полученным координатам, координаты при уточнённой высоте и высоту по уточнённым координатам, причём абсциссу и ординату источника определяют по формулам соответственноThe specified technical result is also achieved by the fact that the coordinates of the source are determined by the method of least squares of the weighted distances from the source at a given height to the lines of two-dimensional bearings, while the source coordinates are initially estimated at the height of the radiation site equal to the average height of the terrain in the working area, and then the height is specified according to the coordinates obtained, the coordinates at the specified height and height according to the adjusted coordinates, and the abscissa and the ordinate of the source are determined by the formulas corresponding nno
где
Указанный технический результат, достигается также тем, что координаты источника определяют методом максимального правдоподобия как положение минимума суммы квадратов разностей между измеренными и расчётными до мест возможного положения источника составляющими векторов двухмерных пеленгов, при этом положение минимума определяют численными методами, а расчётные составляющие определяют по формуламThe specified technical result is also achieved by the fact that the coordinates of the source are determined by the maximum likelihood method as the minimum position of the sum of the squares of the differences between the measured and calculated components of the vectors of two-dimensional bearings to the places of the possible position of the source, while the minimum position is determined by numerical methods, and the calculated components are determined by the formulas
где
Решение технической задачи основано на учёте рельефа местности, высоты мест возможного положения источника как функции его координат на горизонтальной координатной плоскости и введении учитывающих эту информацию корректировок в операции способа-прототипа. Необходимые данные о рельефе местности содержатся в цифровых картах, например, геоинформационная система ГИС "Панорама" обеспечивает построение и использование трехмерных моделей земной поверхности [ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «ПАНОРАМА X64» (ГИС Панорама). Построение 3D модели. ПАРБ.00227-019807. http://gistoolkit.ru/download/doc/model3d.pdf].The solution to the technical problem is based on taking into account the topography of the terrain, the height of the places of the possible position of the source as a function of its coordinates on the horizontal coordinate plane, and the introduction of corrections taking into account this information in the operation of the prototype method. The necessary data on the terrain is contained in digital maps, for example, the GIS "Panorama" GIS system provides the construction and use of three-dimensional models of the earth’s surface [GEOINFORMATION SYSTEM "PANORAMA X64" (GIS Panorama). Building a 3D model. PARB.00227-019807. http://gistoolkit.ru/download/doc/model3d.pdf].
Существо корректировок состоит во введении третьей координаты, высоты места излучения и определение двухмерных пеленгов и расстояний до линии пеленгов с учётом этого фактора.The essence of the corrections consists in the introduction of the third coordinate, the height of the radiation site, and the determination of two-dimensional bearings and distances to the bearing line taking this factor into account.
Видоизменение расчётных формул способа-прототипа при определении координат методом наименьших квадратов состоит в выполнении накоплений дополнительных величин
Неопределённость высоты преодолевается последовательным её уточнением при первоначальном задаваемом значении равном средней высоте рельефа местности, когда достигаются минимальные в среднем погрешности первичного определения координат.The uncertainty of the height is overcome by its sequential refinement at the initial set value equal to the average height of the terrain, when the minimum average errors of the initial determination of coordinates are achieved.
Парадоксальность такого решения состоит в том, что с помощью операций (формул) рассчитанных на известную высоту цели, достигается требуемый эффект при неопределённости высоты.The paradox of this solution is that with the help of operations (formulas) designed for a known target height, the desired effect is achieved with height uncertainty.
Объясняется это тем, что учёт информации о высоте, относительно принятого в прототипе принципа: высота одинакова и равна нулю, позволяет точнее рассчитывать, как двухмерные пеленги, так и удаление от линий измеренных пеленгов, и как следствие, достичь технического результата: обеспечить определение высоты места излучения источника и повысить точность определения его координат.This is explained by the fact that taking into account information about the height relative to the principle adopted in the prototype: the height is the same and equal to zero, allows you to more accurately calculate both two-dimensional bearings and the distance from the measured bearings from the lines, and as a result, to achieve a technical result: to determine the height of the place radiation source and improve the accuracy of determining its coordinates.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются прилагаемыми фигурами.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the accompanying figures.
На фиг.1 представлена структурная схема информационно-измерительной системы для реализации заявленного способа;Figure 1 presents a structural diagram of an information-measuring system for implementing the inventive method;
на фиг.2 – рельеф местности по оси ординат;figure 2 - terrain along the ordinate axis;
на фиг.3 – сечение рельефа местности в рабочей зоне;figure 3 is a cross-section of the terrain in the working area;
на фиг.4 – зависимости средних квадратических погрешностей определения координат от дальности системы из одного пункта пеленгования, слева – в горизонтальной плоскости, справа по высоте;figure 4 - dependence of the mean square errors of determining the coordinates on the range of the system from one direction finding point, on the left - in the horizontal plane, on the right in height;
на фиг.5 – зависимости средних квадратических погрешностей определения координат от дальности системы из двух пунктов пеленгования, слева – в горизонтальной плоскости, справа по высоте;figure 5 - dependence of the mean square errors of determining the coordinates on the range of the system of two bearing points, left - in the horizontal plane, right height;
на фиг.6 – зависимости средних квадратических погрешностей определения координат от дальности системы из трёх пунктов пеленгования, слева – в горизонтальной плоскости, справа по высоте.figure 6 - dependence of the mean square errors of determining the coordinates of the range of the system of three bearing points, left - in the horizontal plane, right height.
Информационно-измерительная система фиг.1 содержит 1 – радиопеленгатор, 2 – бортовой навигационный комплекс, 3 – вычислитель координат, 4 –блок оценки высоты, 5 – запоминающее устройство (ЗУ) средней высоты, 6 – переключатель. Выход радиопеленгатора 1 и бортового навигационного комплекса 2, подключен соответственно к первому и второму входу вычислителя координат 3, третий вход которого соединён с выходом переключателя 6, первый вход которого подключен к выходу блока оценки высоты 4, а второй – к выходу запоминающего устройства средней высоты 5. Выход вычислителя координат 3 подключен к входу блока оценки высоты 4 и является первым выходом информационно-измерительной системы, вторым выходом которой является выход блока оценки высоты 4.The information-measuring system of FIG. 1 contains 1 — a direction finder, 2 — an on-board navigation system, 3 — a coordinate calculator, 4 — a height estimation unit, 5 — a medium-height memory (memory), 6 — a switch. The output of the
Радиопеленгатор 1 обеспечивает периодическое двухмерное пеленгование с представлением результатов в виде составляющих вектора пеленга по координатным осям. Под вектором пеленга понимается единичный вектор, направленный из места положения летательного аппарата на источник. Измерение составляющих вектора пеленга обеспечивается, например фазовым способом с помощью объёмной антенной решётки [Уфаев В.А. Определение местоположения наземных целей по результатам двухмерного пеленгования с лётно-подъёмных средств //Антенны. 2015. Вып. 5(216). С.58-61] или способами амплитудного двухмерного пеленгования [Козьмин В.А., Уфаев В.А., Уфаев А.В. Способы амплитудного двухмерного пеленгования //Антенны. 2017. Вып. 6(238). С.38-44].The
В бортовом навигационном комплексе 2 синхронно с пеленгованием измеряют собственные пространственные координаты летательного аппарата, в горизонтальной плоскости и по высоте. Центр системы координат совмещают с центром рабочей зоны на нулевом уровне высоты. Измерения выполняют известными способами и устройствами [Системы управления и бортовые цифровые вычислительные комплексы летательных аппаратов. Под ред. Н.М. Лысенко. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1990, с. 244-259].In the on-
Вычислитель координат 3 предназначен для определения координат источника в горизонтальной плоскости по результатам всех за время полёта измерений пеленгов вход 1, собственных пространственных координат летательного аппарата, вход 2 и информации о высоте места возможного положения источника, вход 3.Coordinate
Блок оценки высоты 4 обеспечивает определение высоты мест возможного положения источника исходя из его координат на горизонтальной координатной плоскости. Может быть выполнен на основе запоминающего устройства, в которое предварительно заносят информацию о рельефе местности с заданным шагом квантования координат или непосредственно в виде функционального преобразователя с реализацией функции рельефа местности по результатам предварительного преобразования цифровой картографической информации.The unit for estimating the height 4 provides a determination of the height of the places of the possible position of the source based on its coordinates on the horizontal coordinate plane. It can be performed on the basis of a storage device into which information about the terrain is preliminarily entered with a given step of quantization of coordinates or directly as a functional converter with the implementation of the terrain function based on the results of preliminary conversion of digital cartographic information.
В запоминающее устройство 5 заносят значение средней высоты местности в рабочей зоне информационно-измерительной системы.In the
Переключатель 6 обеспечивает подачу на свой выход информации или с блока оценки высоты 4 или с запоминающего устройства 5.The switch 6 provides the supply to its output information either from the unit for estimating the height 4 or from the
Функционирование информационно-измерительной системы и процесс определения местоположения наземного источника радиоизлучения происходит следующим образом.The operation of the information-measuring system and the process of determining the location of a ground source of radio emission occurs as follows.
Предварительно до начала полёта определяют высоту местности в местах возможного положения источника как функцию рельефа местности в виде зависимости
В ходе полёта с помощью бортового навигационного комплекса 2 периодически измеряют собственные пространственные координаты летательного аппарата: ординату
Синхронно с этим с помощью радиопеленгатора 1 выполняют двухмерное пеленгование с представлением результатов в виде составляющих вектора пеленга по координатным осям.Synchronously with this using the direction finding 1 perform two-dimensional direction finding with the presentation of the results in the form of components of the bearing vector along the coordinate axes.
Истинные значения составляющих по ординате, абсциссе и аппликате определяются взаимным положением летательного аппарата и источника излученияThe true values of the components in ordinate, abscissa and applicate are determined by the relative position of the aircraft and the radiation source
Измерения, отметим их скобкой сверху
Определение координат источника выполняют по результатам измерений двухмерных пеленгов и собственных координат летательного аппарата с учётом рельефа (высоты) местности исходя из обеспечения минимальной погрешности. Данную операцию осуществляют в вычислителе координат 3.The source coordinates are determined by measuring two-dimensional bearings and the aircraft’s own coordinates, taking into account the terrain (height) of the terrain, based on ensuring a minimum error. This operation is carried out in the coordinate
В соответствии с общим определением расстояния от точки до прямой в пространстве [Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. –М.: Наука, 1986, с. 205], расстояния до линии измеренного двухмерного пеленга в координатных плоскостях равныIn accordance with the general definition of the distance from a point to a straight line in space [Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Math reference. –M .: Nauka, 1986, p. 205], the distances to the line of the measured two-dimensional bearing in the coordinate planes are equal
где
Учитывая определение (2), по методу наименьших квадратов взвешенных расстояний от источника на заданной высоте до линий двухмерных пеленгов неизвестную абсциссу и ординату места положения источника определяют по формуламGiven the definition (2), by the method of least squares of the weighted distances from the source at a given height to the lines of two-dimensional bearings, the unknown abscissa and the ordinate of the source position are determined by the formulas
Исходные в операции (3) величины получают путём функционального преобразования измерений и суммирования результатов по формуламThe initial values in operation (3) are obtained by functional transformation of measurements and summing the results according to the formulas
где
Весовые коэффициенты обратно пропорциональны оценочной дисперсии расстояний (2) до линии пеленга.Weighting factors are inversely proportional to the estimated variance of the distances (2) to the bearing line.
Определение исходных в формулах (3) величин
Поскольку изначально высота места излучения неизвестна обработку выполняют поэтапно.Since initially the height of the radiation site is unknown, the processing is performed in stages.
Первоначально оценивают координаты источника на горизонтальной координатной плоскости по формулам (3) при задании высоты места излучения равной средней высоте рельефа местности рабочей зоны
Затем уточнённое значение высоты используют как задаваемую высоту места излучения и повторным преобразованием по формулам (3) уточняют горизонтальные координаты излучателя, которые выдают на выход 1 информационно-измерительной системы. Затем по ним в блоке оценки 4 по формуле (5) уточняют высоту места излучения с выдачей результата по выходу 2 системы.Then, the adjusted height value is used as the specified height of the radiation site and the horizontal coordinates of the emitter, which are output to
Координаты источника методом максимального правдоподобия определяют, как положение минимума суммы квадратов разностей между измеренными и расчётными до мест возможного положения источника составляющими векторов двухмерных пеленгов по формулеThe coordinates of the source using the maximum likelihood method determine how the minimum position of the sum of the squares of the differences between the measured and calculated to the places of the possible position of the source components of the vectors of two-dimensional bearings by the formula
В этом случае с блока оценки высоты 4 через коммутатор 6 поступают значения функции рельефа местности
Применение данного варианта обработки целесообразно при относительно слабых ограничениях на аппаратурно-вычислительные ресурсы и необходимости обеспечения минимум миниморум погрешностей определения координат.The use of this processing option is advisable with relatively weak restrictions on hardware and computing resources and the need to ensure a minimum of a minimum of coordinate determination errors.
Эффективность изобретения выражается в обеспечении определения высоты места излучения и повышении точности определения координат источника.The effectiveness of the invention is expressed in ensuring the determination of the height of the radiation site and increasing the accuracy of determining the coordinates of the source.
Количественная оценка точности выполнена моделированием применительно к холмистой местности фиг.2 с высотой холмов до 500 м в рабочей зоне 20·20 км при высоте полёта летательного аппарата 2000 м. Функция рельефа местности задавалась аналитическиA quantitative assessment of accuracy was performed by modeling in relation to the hilly terrain of Fig. 2 with a hill height of up to 500 m in the working area of 20 · 20 km at an aircraft flight altitude of 2000 m. The terrain function was set analytically
Принята высота полёта летательного аппарата 2000 м с пеленгованием в одном пункте
Оценивались средние квадратичные погрешности определения координат в горизонтальной координатной плоскости
Моделировалось двухмерное пеленгование с помощью объёмной антенной решётки минимального состава из 4-х антенн [Уфаев В.А. Определение местоположения наземных целей по результатам двухмерного пеленгования с лётно-подъёмных средств //Антенны. 2015. Вып. 5(216). С.58-61] при средней квадратической ошибке пеленгования 1 град. Измерения собственных пространственных координат летательного аппарата полагались точными.Two-dimensional direction finding was simulated using a volumetric antenna array of the minimum composition of 4 antennas [Ufaev V.A. Determining the location of ground targets based on the results of two-dimensional direction finding from flight-lifting means // Antennas. 2015. Issue. 5 (216). S.58-61] with an average square error of direction finding 1 deg. Measurements of the aircraft’s own spatial coordinates were believed to be accurate.
Результаты в виде зависимостей погрешностей определения координат от дальности места положения источника до центра рабочей зоны показаны на фиг.4, 5, 6 соответственно для
На фиг.4-6 справа, штриховой линией показаны результаты при оценивании координат методом максимального правдоподобия, а сплошной жирной линией – методом наименьших квадратов.Figure 4-6 on the right, the dashed line shows the results when estimating the coordinates using the maximum likelihood method, and the solid bold line shows the least squares method.
Анализ результатов показывает, что предлагаемый способ относительно способа-прототипа обеспечивает определение высоты места излучения и повышение точности определения горизонтальных координат источника излучения с применением метода наименьших квадратов в среднем в 1,6-2,2 раза. Применение метода максимального правдоподобия в оговоренных условиях позволяет дополнительно повысить точность на 6% -10%.Analysis of the results shows that the proposed method relative to the prototype method provides a determination of the height of the radiation site and increase the accuracy of determining the horizontal coordinates of the radiation source using the least squares method on average 1.6-2.2 times. The use of the maximum likelihood method in the specified conditions allows you to further increase the accuracy by 6% -10%.
Заявленный способ определения местоположения наземного источника радиоизлучения применим в системах радиоконтроля, радиотехнической разведки, навигации и посадки летательных аппаратов по приводным передатчикам.The claimed method for determining the location of a ground source of radio emission is applicable in systems of radio monitoring, electronic intelligence, navigation and landing of aircraft on drive transmitters.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146547A RU2695642C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method for determining the location of a ground-based radiation source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146547A RU2695642C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method for determining the location of a ground-based radiation source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695642C1 true RU2695642C1 (en) | 2019-07-25 |
Family
ID=67512164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146547A RU2695642C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method for determining the location of a ground-based radiation source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695642C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111487581A (en) * | 2020-04-20 | 2020-08-04 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | Broadband lightning VHF radiation source direction finding method based on rudder vector pattern matching |
RU2731682C1 (en) * | 2020-02-06 | 2020-09-07 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for spatial coordination of omnibearing with ground-based radio-frequency sources |
RU2752795C1 (en) * | 2020-11-16 | 2021-08-06 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Method for determining coordinates of ground target by radar system consisting of direction finder receiver and multibeam transmitter |
RU2764149C1 (en) * | 2021-06-24 | 2022-01-13 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Angle-correlation method for determining the location of ground-based sources of radio emission |
RU2809745C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-12-15 | 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) Министерстве обороны Российской Федерации | Method for finding coordinates of ground radiation source from aircraft and device for its implementation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4641143A (en) * | 1983-09-28 | 1987-02-03 | Sanders Associates, Inc. | Two-dimensional acquisition system using circular array |
US6327314B1 (en) * | 1998-04-01 | 2001-12-04 | At&T Corp. | Method and apparatus for channel estimation for multicarrier systems |
RU2288481C2 (en) * | 2005-01-11 | 2006-11-27 | 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) | Method for determining two-dimensional bearing |
US7579988B2 (en) * | 2006-06-27 | 2009-08-25 | Sony Corporation | Method, device and system for determining direction of arrival of signal |
RU106757U1 (en) * | 2011-04-29 | 2011-07-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инжнерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | SPACE-FREQUENCY MEASUREMENT DEVICE FOR DIRECTING SYSTEM ERROR |
RU2557808C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-07-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder |
-
2018
- 2018-12-26 RU RU2018146547A patent/RU2695642C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4641143A (en) * | 1983-09-28 | 1987-02-03 | Sanders Associates, Inc. | Two-dimensional acquisition system using circular array |
US6327314B1 (en) * | 1998-04-01 | 2001-12-04 | At&T Corp. | Method and apparatus for channel estimation for multicarrier systems |
RU2288481C2 (en) * | 2005-01-11 | 2006-11-27 | 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации (5 ЦНИИИ МО РФ) | Method for determining two-dimensional bearing |
US7579988B2 (en) * | 2006-06-27 | 2009-08-25 | Sony Corporation | Method, device and system for determining direction of arrival of signal |
RU106757U1 (en) * | 2011-04-29 | 2011-07-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инжнерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | SPACE-FREQUENCY MEASUREMENT DEVICE FOR DIRECTING SYSTEM ERROR |
RU2557808C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-07-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
УФАЕВ В.А. Определение местоположения наземных целей по результатам двухмерного пеленгования с летно-подъемных средств //Антенны. 2015, вып.5(216), с.58-61. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2731682C1 (en) * | 2020-02-06 | 2020-09-07 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for spatial coordination of omnibearing with ground-based radio-frequency sources |
CN111487581A (en) * | 2020-04-20 | 2020-08-04 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | Broadband lightning VHF radiation source direction finding method based on rudder vector pattern matching |
CN111487581B (en) * | 2020-04-20 | 2022-02-11 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | Broadband lightning VHF radiation source direction finding method based on rudder vector pattern matching |
RU2752795C1 (en) * | 2020-11-16 | 2021-08-06 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Method for determining coordinates of ground target by radar system consisting of direction finder receiver and multibeam transmitter |
RU2764149C1 (en) * | 2021-06-24 | 2022-01-13 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Angle-correlation method for determining the location of ground-based sources of radio emission |
RU2809745C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-12-15 | 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) Министерстве обороны Российской Федерации | Method for finding coordinates of ground radiation source from aircraft and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2695642C1 (en) | Method for determining the location of a ground-based radiation source | |
US4954837A (en) | Terrain aided passive range estimation | |
CN110646782B (en) | Satellite-borne laser on-orbit pointing calibration method based on waveform matching | |
CN102004244B (en) | Doppler direct distance measurement method | |
JP2021184280A (en) | Aircraft landing system and method | |
RU2503969C1 (en) | Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space | |
Li et al. | Performance analysis of indoor pseudolite positioning based on the unscented Kalman filter | |
RU2608583C1 (en) | Method of determining position and motion parameters of object as per measurements of angular coordinates | |
RU2567865C1 (en) | Positioning of remote object by range-and-position finders (rpf) | |
CN108594193A (en) | A kind of radar system bias estimation method based on fixed target and noncooperative target | |
RU2515469C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
CN107340529A (en) | A kind of spaceborne frequency measurement localization method, device and system | |
RU2610150C1 (en) | Method of determining ground radio-frequency source coordinates when performing on-board radio-direction finding | |
RU2559820C1 (en) | Method for navigation of moving objects | |
RU2338158C1 (en) | Method for aircraft navigation | |
RU2638177C1 (en) | Method for determining source of radio emissions coordinate from aircraft | |
RU2713193C1 (en) | Method for inter-position identification of measurement results and determination of coordinates of aerial targets in a multi-position radar system | |
RU2680969C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
CN104330077B (en) | A kind of union measuring method based on 2 points of centering models | |
RU2667115C1 (en) | Method of positioning object with azimuth cutting from first measuring point and angle of site with the range - from second | |
Liu et al. | A fast algorithm for high accuracy airborne SAR geolocation based on local linear approximation | |
RU137394U1 (en) | DEVICE FOR PROCESSING INFORMATION OF NETWORK DISTANCED IN THE SPACE OF PELENGATION POST | |
CN114047486B (en) | Radar seeker hanging flight test installation error angle calibration method and storage medium | |
RU2340874C1 (en) | Aircraft navigation method | |
RU2564552C1 (en) | Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201227 |