RU2709607C1 - Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system - Google Patents
Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709607C1 RU2709607C1 RU2019100254A RU2019100254A RU2709607C1 RU 2709607 C1 RU2709607 C1 RU 2709607C1 RU 2019100254 A RU2019100254 A RU 2019100254A RU 2019100254 A RU2019100254 A RU 2019100254A RU 2709607 C1 RU2709607 C1 RU 2709607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- iri
- radio
- toac
- aircraft
- 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
- 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
- G01S3/72—Diversity systems specially adapted for direction-finding
-
- 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
- G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
-
- 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
- G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
- G01S5/145—Using a supplementary range measurement, e.g. based on pseudo-range 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
- 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
- G01S7/04—Display arrangements
- G01S7/06—Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays
- G01S7/10—Providing two-dimensional and co-ordinated display of distance and direction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиомониторинга при решении задачи скрытого определения координат источников радиоизлучений (ИРИ), в частности для определения координат ИРИ с борта летательного аппарата (ЛА).The invention relates to radio engineering and can be used in radio monitoring systems when solving the problem of covert determination of the coordinates of radio emission sources (IRI), in particular for determining the coordinates of the IRI from an aircraft (LA).
Известен способ определения местоположения пользовательского терминала с использованием двух спутников-ретрансляторов (CP) [1]. Указанный способ заключается в том, что на основе измерений временных задержек и частотных сдвигов между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы, с учетом известных координат первого и второго спутников-ретрансляторов CP1, СР2, векторов их скоростей координат узла межсетевого сопряжения (УМС) и предварительно заданных частот конвертирования рабочих частот CP1, СР2, вычисляют широту ϕПТ и долготу λ ПТ пользовательского терминала (ПТ).A known method for determining the location of a user terminal using two satellite transponders (CP) [1]. This method consists in the fact that based on measurements of time delays and frequency shifts between transmitted and received test signals of the system, taking into account the known coordinates of the first and second satellite repeaters CP 1 , CP 2 , and their velocity vectors the coordinates of the gateway node (UMC) and the predefined conversion frequencies operating frequencies CP 1 , CP 2 , calculate the latitude ϕ PT and longitude λ PT user terminal (PT).
Для реализации указанного известного способа выполняют следующие этапы:To implement the specified known method, the following steps are performed:
определяют расстояние между первым CР1 и ПТ;determine the distance between the first CP 1 and PT;
определяют расстояние между вторым СР2 и ПТ;determine the distance between the second CP 2 and PT;
измеряют модуль азимут αпт вектора скорости пользовательского терминала и его высоту h ПТ относительно земной поверхности;measure modulus azimuth α pt of the user terminal velocity vector and its height h PT relative to the earth's surface;
вычисляют в УМС доплеровские сдвиги частот и первого и второго узкополосных тестовых сигналов, обусловленные радиальными скоростями ПТ относительно CP1 и СР2, для чего предварительно определяют вероятные местоположения ПТ с учетом известных координат CP1, СР2 и определенных параметров и Doppler frequency shifts are calculated in the UMC and the first and second narrow-band test signals due to the radial speeds of the PT relative to CP 1 and CP 2 , for which the probable locations of the PT are preliminarily determined taking into account the known coordinates of CP 1 , CP 2 and certain parameters and
определяют, по меньшей мере, один из параметров: радиальную скорость перемещения первого CP1 относительно ПТ, и/или радиальную скорость перемещения второго СР2 относительно ПТ, с учетом доплеровских сдвигов частот и determine at least one of the parameters: radial velocity the movement of the first CP 1 relative to the PT, and / or radial velocity the movement of the second SR 2 relative to the PT, taking into account Doppler frequency shifts and
вычисляют широту ϕ ПТ и долготу λ ПТ ПТ.calculate the latitude ϕ PT and longitude λ PT PT.
При таком способе обеспечивается высокая точность определения координат пользовательского терминала в широком диапазоне скоростей его перемещения за счет определения частотных сдвигов сигналов системы.With this method, high accuracy is provided for determining the coordinates of the user terminal in a wide range of speeds of its movement by determining the frequency shifts of the system signals.
Недостатками аналога являются: длительное время определения координат ПТ, связанное с необходимостью проведения дополнительных измерений модуля, азимута вектора скорости ПТ и его высоты относительно земной поверхности; необходимость ответной передачи тестовых сигналов с ПТ, чьи координаты необходимо определить в УМС через СР.The disadvantages of the analogue are: a long time to determine the coordinates of the PT associated with the need for additional measurements of the module, the azimuth of the velocity vector of the PT and its height relative to the earth's surface; the need for reciprocal transmission of test signals from the PT, whose coordinates must be determined in the UMC through SR.
Известен способ определения координат ИРИ с использованием летательного аппарата [2]. Указанный способ заключается в том, что:A known method of determining the coordinates of the IRI using an aircraft [2]. The specified method is that:
выбирают 3-мерную декартову систему координат (ДСК) для производства измерений и расчетов;choose a 3-dimensional Cartesian coordinate system (DSC) for making measurements and calculations;
размещают измеритель на ЛА;place the meter on the aircraft;
перемещают указанный ЛА в пространстве;move the specified aircraft in space;
принимают радиосигнал ИРИ в заданной полосе частот ΔF;receive a radio signal IRI in a given frequency band ΔF;
измеряют и запоминают первичные координатно-информативные параметры принятого радиосигнала, в качестве которых используют амплитуды напряженности электрического поля (АНЭП), создаваемее ИРИ в точках приема;measure and remember the primary coordinate-informative parameters of the received radio signal, which are used as the amplitude of the electric field (ANEP) created by the IRI at the points of reception;
измеряют и запоминают вторичные параметры (ВП) - координаты местоположения ЛА;measure and store secondary parameters (VP) - the coordinates of the location of the aircraft;
многократно измеряют и запоминают совокупности АНЭП Еn (где n=1…N) и ВП - координаты ЛА в 3-х мерной ДСК хn, уn и zn в процессе перемещения ЛА;repeatedly measure and remember the ANEP sets E n (where n = 1 ... N) and VP are the coordinates of the aircraft in the 3-dimensional DSC x n , n and z n in the process of moving the aircraft;
вычисляют N-1 коэффициентов окружностей Апполония, как отношений АНЭП, перемноженных на обратные отношения высот ЛА в соответствующих точках измерения;calculate the N-1 coefficients of the circles of Apollonia, as the ANEP relations multiplied by the inverse ratios of the aircraft heights at the corresponding measurement points;
формируют N-1 сферических поверхностей положения (СПП) ИРИ путем построения и последующего вращения окружностей Апполония вокруг осей, соединяющих соответствующие фокусы;form N-1 spherical position surfaces (SPP) of IRI by constructing and subsequent rotation of the Apollonius circles around the axes connecting the corresponding foci;
в качестве координат ИРИ в пространстве принимают координаты точки пересечения N-1 указанных СПП ИРИ.as the coordinates of the IRI in space, take the coordinates of the intersection point N-1 of these SPP IRI.
В указанном способе компенсируется ошибка определения координат ИРИ на плоскости на основе использования СПП ИРИ, формируемых вращением окружностей Апполония вокруг осей, соединяющих соответствующие фокусы.In this method, the error in determining the coordinates of the IRI on the plane is compensated by using the SPP IRI formed by the rotation of the Apollonius circles around the axes connecting the corresponding foci.
Недостатком аналога являются длительное время определения координат ИРИ, связанное с необходимостью измерения N≥5 раз совокупности АНЭП и ВП в процессе перемещения ЛА.The disadvantage of the analogue is the long time it takes to determine the coordinates of the IRI, associated with the need to measure N≥5 times the aggregate of AED and VP in the process of moving the aircraft.
Из известных способов наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа по своей технической сущности является способ определения координат источника радиоизлучений с борта летательного аппарата [3] заключающийся в том, что: принимают радиосигналы триортогональной антенной системы (ТОАС), измеряют координаты центров и углы ориентации ТОАС в различные моменты времени, затем формируют вспомогательные плоскости положения ИРИ, определяют линии положения ИРИ как линии пересечения каждой из вспомогательных плоскостей положения ИРИ с поверхностью Земли и вычисляют координаты ИРИ в точке пересечения линий положения ИРИ.Of the known methods, the closest analogue (prototype) of the proposed method in its technical essence is a method for determining the coordinates of a source of radio emissions from an aircraft [3] consisting in that: receive radio signals of the triorthogonal antenna system (TOAS), measure the coordinates of the centers and the orientation angles of the TOAS at different points in time, then the auxiliary Iranian position planes are formed, the Iranian position lines are defined as the intersection lines of each of the auxiliary positional planes IRI with the Earth’s surface and calculate the coordinates of the IRI at the intersection of the lines of position of the IRI.
Недостатками способа прототипа являются относительно низкая точность определения координат ИРИ с борта летательного аппарата, обусловленная слабыми механической жесткостью и устойчивостью к вибрационным нагрузкам ТОАС, состоящей из антенных элементов (АЭ) в виде вибраторов.The disadvantages of the prototype method are the relatively low accuracy of determining the coordinates of the IRI from the aircraft, due to weak mechanical rigidity and resistance to vibration loads TOAC, consisting of antenna elements (AE) in the form of vibrators.
Целью изобретения является разработка способа, обеспечивающего более высокую точность определения координат ИРИ в условиях высокой вибрационной нагрузки на антенную систему (АС), априорной неопределенности относительно поляризационных и пространственных параметров радиосигналов, шумов и помех, когда налагаются ограничения на габаритные размеры пеленгаторной АС.The aim of the invention is to develop a method that provides higher accuracy in determining the coordinates of the IRI under conditions of high vibrational load on the antenna system (AS), a priori uncertainty regarding the polarization and spatial parameters of radio signals, noise and interference, when restrictions are placed on the overall dimensions of the direction-finding speaker.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения координат ИРИ с борта ЛА с использованием ТОАС, заключающийся в том, что выбирают ДСК O3X3Y3Z3 для производства измерений и расчетов, размещают измерительную аппаратуру, оснащенную ТОАС, на летательном аппарате, который перемещают в пространстве, измеряют координаты центров ТОАС О1 и О2 и углы ориентации ТОАС в моменты времени t1 и t2, выбирают дополнительные ДСК О1X1Y1Z1 и O2X2Y2Z2 для производства измерений и расчетов с учетом координат центров ТОАС и углов ориентации ТОАС в моменты времени t1 и t2, принимают аналоговый радиосигнал неизвестной поляризации ТОАС от ИРИ с неизвестными координатами в моменты времени t1 и t2, формируют совокупность аналоговых радиосигналов, зависящих от момента времени и номера антенного элемента ТОАС на которые они приняты, преобразуют совокупность принятых аналоговых радиосигналов в дискретные сигналы, с помощью которых формируют вспомогательные плоскости положения ИРИ, определяют линии положения ИРИ как линии пересечения каждой из вспомогательных плоскостей положения ИРИ с поверхностью Земли и вычисляют координаты ИРИ в точке пересечения линий положения ИРИ, в качестве ТОАС используют триортогональную рамочную антенную систему (ТОРАС).This goal is achieved by the fact that in the known method of determining the coordinates of the IRI from the aircraft using TOAS, which consists in the fact that they select DSC O 3 X 3 Y 3 Z 3 for measurements and calculations, place measuring equipment equipped with TOAS on the aircraft , which is moved in space, the coordinates of the TOAC centers О 1 and О 2 are measured and the TOAC orientation angles at time t 1 and t 2 , additional DSC О 1 X 1 Y 1 Z 1 and O 2 X 2 Y 2 Z 2 are selected for production measurements and calculations taking into account the coordinates of TOAC centers and orientation angles and TOAC at time t 1 and t 2 , receive an analog radio signal of unknown polarization TOAC from Iran with unknown coordinates at time t 1 and t 2 , form a set of analog radio signals depending on the time and number of the TOAC antenna element for which they are received, convert the totality of the received analog radio signals into discrete signals, with the help of which they form the auxiliary planes for the position of the IRI, determine the position lines of the IRI as the intersection lines of each of the auxiliary planes Nia IRI to the surface of the earth and IRI was calculated coordinates in the point of intersection of lines IRI position as TOAC used triply orthogonal loop antenna system (Torazo).
Для формирования вспомогательных плоскостей положения ИРИ Ω1 и Ω2, предварительно в моменты времени t1 и t2 измеряют с помощью ТОРАС ортогональные компоненты Нх1, Ну1, Hz1 и Нх2, Нy2, Нz2 векторов напряженности магнитного поля и принятого аналогового радиосигнала.To form auxiliary planes of the IRI position, Ω 1 and Ω 2 , previously at time t 1 and t 2, the orthogonal components Н х1 , Н у1 , H z1 and Н х2 , Н y2 , Н z2 magnetic field vectors are measured using TORAC and received analogue radio signal.
Определяют ориентацию векторов напряженности магнитного поля и в ДСК О1X1Y1Z1 и O2X2Y2Z2 соответственно путем векторного сложения ортогональных компонент Нх1, Ну1, Hz1 и Нx2, Нy2, Hz2.The orientation of the magnetic field vectors is determined and in DSC O 1 X 1 Y 1 Z 1 and O 2 X 2 Y 2 Z 2, respectively, by vector addition of the orthogonal components H x1 , H y1 , H z1 and H x2 , H y2 , H z2 .
Строят вспомогательные плоскости положения ИРИ Ω1 и Ω2 так, что бы они были перпендикулярны векторам и соответственно и проходили через начала координат О1 и О2.The auxiliary planes of the position of the IRI Ω 1 and Ω 2 are built so that they are perpendicular to the vectors and respectively, and passed through the origin O 1 and O 2 .
Строят линии положения ИРИ l1 и l2 на пересечении вспомогательных плоскостей положения ИРИ Ω1 и Ω2 с поверхностью Земли. Вычисляют координаты точки пересечения линий положения ИРИ l1 и l2 и принимают эти координаты в качестве координат ИРИ.The lines of position of the IRI l 1 and l 2 are built at the intersection of the auxiliary planes of the position of the IRI Ω 1 and Ω 2 with the Earth's surface. The coordinates of the point of intersection of the Iranian position lines l 1 and l 2 are calculated and these coordinates are taken as the coordinates of the Iran.
Благодаря указанной новой совокупности существенных признаков за счет использования ТОРАС, обладающей большей механической прочностью и устойчивостью к вибрационным нагрузкам, достигается цель изобретения: повышение точности определения координат ИРИ в условиях априорной неопределенности относительно поляризационных и пространственных параметров радиосигналов, шумов и помех, когда налагаются ограничения на габаритные размеры пеленгаторной АС.Thanks to this new set of essential features through the use of TORAS, which has greater mechanical strength and resistance to vibration loads, the objective of the invention is achieved: to increase the accuracy of determining the coordinates of the IRI under conditions of a priori uncertainty regarding the polarization and spatial parameters of radio signals, noise and interference, when dimensional restrictions are imposed dimensions of direction finding speakers.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed invention is illustrated by drawings, which show:
на фиг. 1 положение вектора Пойтинга а также векторов и в момент времени t1;in FIG. 1 position of the Poiting vector as well as vectors and at time t 1 ;
на фиг. 2 положение вектора Пойтинга а также векторов и в момент времени t2;in FIG. 2 position of the Poiting vector as well as vectors and at time t 2 ;
на фиг. 3 конфигурация ТОРАС в ДСК;in FIG. 3 TORAS configuration in DSC;
на фиг. 4 ортогональные компоненты Нх, Ну, Нz вектора напряженности магнитного поля в ДСК OXYZ;in FIG. 4 orthogonal components H x , N y , H z of the magnetic field vector in DSC OXYZ;
на фиг. 5 временные диаграммы ортогональных компонент Нх, Ну, Hz, принятых на АЭx, АЭy, АЭz ТОРАС, а также их значения Нх1, Ну1, Hz1 и Нx2, Нy2, Hz2, измеренные в моменты времени t1 и t2;in FIG. 5 time diagrams of the orthogonal components H x , H y , H z taken on AE x , AE y , AE z TORAC, as well as their values H x1 , H y1 , H z1 and H x2 , H y2 , H z2 , measured in time instants t 1 and t 2 ;
на фиг. 6 графическое представление вспомогательной плоскости Ω1 в ДСК O3X3Y3Z3;in FIG. 6 is a graphical representation of the auxiliary plane Ω 1 in the DSC O 3 X 3 Y 3 Z 3 ;
на фиг. 7 графическое представление вспомогательной плоскости Ω2 в ДСК O3X3Y3Z3;in FIG. 7 is a graphical representation of the auxiliary plane Ω 2 in the DSC O 3 X 3 Y 3 Z 3 ;
на фиг. 8 графическое представление определения координат ИРИ как пересечения линий положения ИРИ l1 и l2.in FIG. 8 is a graphical representation of determining the coordinates of the IRI as the intersection of the lines of position of the IRI l 1 and l 2 .
Определение координат ИРИ является важным составным элементом мониторинга сигналов. Достоинством системы ОМП ИРИ является скрытность при определении координат вследствие отсутствия активного излучения. Размещение технических средств системы ОМП на ЛА и в том числе на беспилотных ЛА позволяет существенно расширить зону мониторинга с возможностью осуществлять обнаружение и определение координат ИРИ в труднодоступных районах.Determining the coordinates of the IRI is an important component of signal monitoring. The advantage of the IRI OMP system is stealth in determining coordinates due to the absence of active radiation. Placing the technical means of the WMD system on aircraft, including on unmanned aircraft, can significantly expand the monitoring zone with the ability to detect and determine the coordinates of the IRI in hard-to-reach areas.
Однако использование ЛА в качестве платформы для развертывания средств радиомониторинга приводит к возникновению ряда проблем, основными из которых являются:However, the use of aircraft as a platform for the deployment of radio monitoring means leads to a number of problems, the main of which are:
увеличение уровня помех и связанное с ним снижение отношения сигнал/шум на входе бортового радиоприемного устройства;an increase in the level of interference and the associated reduction in the signal-to-noise ratio at the input of the on-board radio receiver;
ограничение массогабаритных показателей полезной нагрузки на ЛА, которые не позволяют разместить на нем эффективные антенные системы и многоканальные радиоприемные устройства;the limitation of weight and size indicators of the payload on the aircraft, which do not allow placing on it effective antenna systems and multichannel radio receivers;
нестабильность ориентации ЛА в пространстве, которая приводит к резкому увеличению ошибок пеленгования и к снижению точности определения координат ИРИ.instability of the aircraft orientation in space, which leads to a sharp increase in direction finding errors and to a decrease in the accuracy of determining the coordinates of the IRI.
Большинство способов определения координат ИРИ основано на пеленговании радиосигналов несколькими измерителями, либо одним, перемещающимся в пространстве измерителем. При этом точность пеленгования радиосигналов неизвестной поляризации классическими способами, ориентированными на обработку электромагнитного поля определенной поляризации, дает значительные погрешности пеленгования, если поляризационные характеристики пеленгаторной АС не согласованы с поляризацией падающих волн. Повышение точности пеленгования в большинстве случаев достигается увеличением базы пеленгаторной антенной системы, то есть разнесением в пространстве антенных элементов пеленгаторной антенной системы.Most of the methods for determining the coordinates of an IRI are based on direction finding of radio signals by several meters, or by one measuring instrument moving in space. In this case, the accuracy of direction finding of radio signals of unknown polarization by classical methods oriented to processing an electromagnetic field of a certain polarization gives significant direction finding errors if the polarization characteristics of the direction-finding speaker are not consistent with the polarization of the incident waves. Improving the direction finding accuracy in most cases is achieved by increasing the base of the direction-finding antenna system, that is, by spacing the antenna elements of the direction-finding antenna system in space.
Однако существует возможность определения координат ИРИ с помощью сосредоточенной АС, способной определить поляризацию радиосигнала в точке приема.However, it is possible to determine the coordinates of the IRI using a concentrated speaker capable of determining the polarization of the radio signal at the receiving point.
Поляризация электромагнитной волны является ее пространственно-временной характеристикой и определяется видом траектории, описываемой концом вектора напряженности магнитного (или электрического поля в фиксированной точке пространства.The polarization of an electromagnetic wave is its spatio-temporal characteristic and is determined by the type of trajectory described by the end of the magnetic (or electric fields at a fixed point in space.
На фиг. 1 отображены ИРИ 1 и измеритель 2 параметров электромагнитной волны в момент времени t1.In FIG. 1 shows the
На фиг. 2 отображены ИРИ 1 и измеритель 3 параметров электромагнитной волны в момент времени t2.In FIG. 2 shows
Распространение электромагнитной волны сопровождается переносом энергии. Для характеристики этого явления вводят вектор Пойтинга Он определяет направление и величину плотности потока мощности электромагнитного поля от ИРИ в каждой точке пространства.The propagation of an electromagnetic wave is accompanied by energy transfer. To characterize this phenomenon, the Poiting vector is introduced It determines the direction and magnitude of the power flux density of the electromagnetic field from the IRI at each point in space.
Вектор Пойтинга совпадает с направлением распространения электромагнитной волны и является результатом векторного произведения векторов напряженности электрического и магнитного полей, то есть образует вместе с ними правую тройку векторов.Poiting vector coincides with the direction of propagation of the electromagnetic wave and is the result of a vector product of electric intensity vectors and magnetic fields, that is, forms together with them the right triple of vectors.
На фиг. 1 и фиг. 2 отображены положения векторов Пойтинга а также векторов напряженности электрического и магнитного полей в разнесенных точках пространства в моменты времени t1 и t2 соответственно.In FIG. 1 and FIG. 2 displays the positions of the Poiting vectors as well as electric tension vectors and magnetic fields at separated points of space at time instants t 1 and t 2, respectively.
Кроме того, на фиг. 1 и фиг. 2 показана часть фазовых фронтов волны Ω'1 и Ω'2, определяемых как поверхность одинаковых фаз векторов поля или перпендикулярных направлению распространения электромагнитной волны.In addition, in FIG. 1 and FIG. Figure 2 shows a part of the phase fronts of the wave Ω ' 1 and Ω' 2 , defined as the surface of the identical phases of the field vectors or perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic wave.
Сопоставив векторы напряженностей магнитного поля и в моменты времени t1 и t2 возможно определить координаты ИРИ.Comparing the vectors of the magnetic field and at time t 1 and t 2 it is possible to determine the coordinates of the IRI.
Для измерения ортогональных компонент векторов напряженностей магнитного поля и в заявленном способе использована ТОРАС, состоящая из трех ортогональных рамочных антенн 4, 5 и 6 (см. фиг. 3), далее - антенных элементов.To measure the orthogonal components of the magnetic field vectors and In the claimed method, TORAS was used, consisting of three
В способе используют декартову систему координат OXYZ, в которой центр координат О совмещен с центром ТОРАС, оси OX, OY и OZ направленны перпендикулярно АЭ 3, 4 и 5 соответственно (см. фиг. 3).The method uses the Cartesian coordinate system OXYZ, in which the center of coordinates O is aligned with the center of TORAC, the axes OX, OY and OZ are directed perpendicular to the
Векторная сумма напряженностей магнитного поля Нх, Ну и Hz, измеренных на АЭ 4, 5 и 6 ТОРАС соответственно в произвольный момент времени будет составлять вектор напряженности магнитного поля (см. фиг. 4).The vector sum of the magnetic field strengths Н х , Н у and H z measured on the
На фиг. 5 представлен пример временных диаграмм ортогональных компонент Нх, Ну, Hz, принятого в общем случае эллиптически поляризованного аналогового радиосигнала на АЭ 4, 5 и 6 ТОРАС соответственно. В разнесенных точках пространства в моменты времени t1 и t2 измеряют и запоминают значения компонент Нх1, Ну1, Hz1 и Нx2, Нy2, Нz2 с помощью АЭ 4, 5 и 6 ТОРАС соответственно.In FIG. Figure 5 presents an example of time diagrams of the orthogonal components H x , H y , H z , adopted in the general case of an elliptically polarized analog radio signal on
Путем векторного сложения ортогональных компонент Нх1, Ну1, Hz1 и Нx2, Нy2, Нz2, определяют ориентацию векторов и в пространстве и запоминают их.By vector addition of the orthogonal components H x1 , H y1 , H z1 and H x2 , H y2 , H z2 , the orientation of the vectors and in space and remember them.
На фиг. 6 и фиг. 7 показана выбранная для производства измерений и расчетов топоцентрическая ДСК O3X3Y3Z3 в которой начало совмещено с точкой расположения наблюдателя на поверхности Земли О3, ось О3Х3 находится на пересечении плоскости местного горизонта и плоскости меридиана наблюдателя и направлена на юг, ось O3Z3 направлена по нормали к плоскости местного горизонта в сторону удаления от центра Земли О3, ось O3Y3 дополняет систему координат до правой. В выбранной ДСК O3X3Y3Z3 поверхность Земли будет представлять собой плоскость Ω3.In FIG. 6 and FIG. 7 shows the topocentric DSC O 3 X 3 Y 3 Z 3 selected for measurements and calculations in which the origin is aligned with the observer's location on the Earth’s surface O 3 , the O 3 X 3 axis is at the intersection of the plane of the local horizon and the observer’s meridian and is directed to south, the axis O 3 Z 3 is directed normal to the plane of the local horizon towards the distance from the center of the Earth O 3 , the axis O 3 Y 3 complements the coordinate system to the right. In the selected DSC O 3 X 3 Y 3 Z 3 the surface of the Earth will be a plane Ω 3 .
Плоскость Ω1 ортогональна вектору напряженности магнитного поля проходит через центр ТОРАС совмещенный с началом ДСК O1X1Y1Z1 (фиг. 6) и описывается уравнением:The plane Ω 1 is orthogonal to the magnetic field vector passes through the center TORAS combined with the beginning of the DSC O 1 X 1 Y 1 Z 1 (Fig. 6) and is described by the equation:
Hx1x+Hyly+Hzlz=0.H x1 x + H yl y + H zl z = 0.
Плоскость Ω2 ортогональна вектору напряженности магнитного поля проходит через центр ТОРАС совмещенный с началом ДСК O2X2Y2Z2 (фиг. 7) и описывается уравнением:The plane Ω 2 is orthogonal to the magnetic field vector passes through the center TORAS combined with the beginning of the DSC O 2 X 2 Y 2 Z 2 (Fig. 7) and is described by the equation:
Hx2x+Hy2y+Hz2z=0,H x2 x + H y2 y + H z2 z = 0,
Строят линию положения ИРИ l1 на пересечении плоскостей Ω1 и Ω3. Алгебраически такое построение соответствует решению системы уравнении:Build a line of position of the IRI l 1 at the intersection of the planes Ω 1 and Ω 3 . Algebraically, such a construction corresponds to the solution of the system to the equation:
Аналогично строят линию положения ИРИ l2 на пересечении плоскостей Ω2 и Ω3. Алгебраически такое построение соответствует решению системы уравнении:Similarly, construct the line of position of the IRI l 2 at the intersection of the planes Ω 2 and Ω 3 . Algebraically, such a construction corresponds to the solution of the system to the equation:
Вычисляют координаты точки пересечения линий положения ИРИ l1 и l2, решая систему уравнений:The coordinates of the point of intersection of the Iranian position lines l 1 and l 2 are calculated, solving the system of equations:
Решением данной системы будут координаты точки пересечения линий положения ИРИ l1 и l2. Полученные координаты принимают в качестве координат ИРИ.The solution to this system will be the coordinates of the point of intersection of the Iranian position lines l 1 and l 2 . The resulting coordinates are taken as the coordinates of the IRI.
Реализация заявленного способа преимущественно целесообразна при размещении ТОРАС на подвижном объекте, в частности на ЛА. При этом необходимо с высокой точностью определять координаты ЛА и углы ориентации ЛА.The implementation of the claimed method is mainly advisable when placing TORAS on a moving object, in particular on an aircraft. In this case, it is necessary to determine the coordinates of the aircraft and the orientation angles of the aircraft with high accuracy.
Имитационное моделирование заявленного способа показало повышение точности определения координат ИРИ по сравнению со способом прототипом на 10…15% (в зависимости от вибрационной нагрузки на антенные системы), в условиях априорной неопределенности относительно поляризационных и пространственных параметров радиосигналов, шумов и помех, когда налагаются ограничения на габаритные размеры пеленгаторной антенной системы, что указывает на возможность достижения указанного технического результата.Simulation of the claimed method showed an increase in the accuracy of determining the coordinates of the IRI compared to the prototype method by 10 ... 15% (depending on the vibration load on the antenna systems), under conditions of a priori uncertainty regarding the polarization and spatial parameters of radio signals, noise and interference, when restrictions are imposed on overall dimensions of the direction-finding antenna system, which indicates the possibility of achieving the specified technical result.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Волков Р.В., Саяпин В.Н., Севидов В.В. Способ определения местоположения пользовательского терминала с использованием двух спутников-ретрансляторов. Патент RU №2 605 457, опубл. 20.12.2016 Бюл. №35.1. Volkov RV, Sayapin VN, Sevidov VV A method for determining the location of a user terminal using two satellite transponders. Patent RU No. 2 605 457, publ. 12/20/2016 Bull. Number 35.
2. Агиевич С.Н., Дворников С.В., Земсков Д.С., Севидов В.В., Федоренко И.В. Способ определения координат источника радиоизлучения с использованием летательного аппарата. Патент RU №2644580, опубл. 13.02.2018, Бюл.№5.2. Agievich S.N., Dvornikov S.V., Zemskov D.S., Sevidov V.V., Fedorenko I.V. A method for determining the coordinates of a radio source using an aircraft. Patent RU No. 2644580, publ. 02/13/2018, Bull.№5.
3. Богдановский С.В., Гайдин А.П., Клишин А.В., Симонов А.Н. Способ определения координат источника радиоизлучений с борта летательного аппарата Патент RUS №2619915, опубл. 19.05.2017 Бюл. №14.3. Bogdanovsky S.V., Gaidin A.P., Klishin A.V., Simonov A.N. The method of determining the coordinates of the source of radio emissions from the aircraft Patent RUS No. 2619915, publ. 05/19/2017 Bull. Number 14.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100254A RU2709607C1 (en) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100254A RU2709607C1 (en) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2709607C1 true RU2709607C1 (en) | 2019-12-19 |
Family
ID=69007056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019100254A RU2709607C1 (en) | 2019-01-09 | 2019-01-09 | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2709607C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2741072C1 (en) * | 2020-07-27 | 2021-01-22 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal dipole antenna system |
RU2741068C1 (en) * | 2020-07-28 | 2021-01-22 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a combined tri-orthogonal antenna system |
RU2741074C1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-01-22 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal loop antenna system |
RU2755567C1 (en) * | 2020-12-24 | 2021-09-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio anti-mission systems |
RU2815168C1 (en) * | 2023-10-03 | 2024-03-12 | Сергей Валерьевич Богдановский | Method of determining object's own location in space |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6791493B1 (en) * | 2003-08-21 | 2004-09-14 | Northrop Grumman Corporation | Method for using signal frequency change to differentially resolve long baseline interferometer measurements |
WO2004113949A1 (en) * | 2003-06-23 | 2004-12-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A method for detecting the presence of radar signal emitters, an electronic support measures unit and a system for determining the position and identity of said emitters |
EP1601989A1 (en) * | 2003-02-17 | 2005-12-07 | Global Business Software Development Technologies, Inc. | System and method for locating a mobile phone |
JP2011112370A (en) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Nec Corp | Signal source search method and signal source code search system |
RU2619915C1 (en) * | 2016-06-22 | 2017-05-19 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining the source of radio emissions coordinate from the aircraft |
RU2624449C1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-07-04 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерство обороны Российской Федерации | Method of polarisation deprecition of radiosignals |
RU2644580C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-02-13 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of radio-frequency source position determination using aircraft |
RU2659184C1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Composite electrically small loop radiator with mirror symmetry of quartic and the receiving triorthogonal antenna system of hf range on its basis |
-
2019
- 2019-01-09 RU RU2019100254A patent/RU2709607C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1601989A1 (en) * | 2003-02-17 | 2005-12-07 | Global Business Software Development Technologies, Inc. | System and method for locating a mobile phone |
WO2004113949A1 (en) * | 2003-06-23 | 2004-12-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A method for detecting the presence of radar signal emitters, an electronic support measures unit and a system for determining the position and identity of said emitters |
US6791493B1 (en) * | 2003-08-21 | 2004-09-14 | Northrop Grumman Corporation | Method for using signal frequency change to differentially resolve long baseline interferometer measurements |
JP2011112370A (en) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Nec Corp | Signal source search method and signal source code search system |
RU2619915C1 (en) * | 2016-06-22 | 2017-05-19 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining the source of radio emissions coordinate from the aircraft |
RU2624449C1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-07-04 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерство обороны Российской Федерации | Method of polarisation deprecition of radiosignals |
RU2659184C1 (en) * | 2017-01-10 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Composite electrically small loop radiator with mirror symmetry of quartic and the receiving triorthogonal antenna system of hf range on its basis |
RU2644580C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-02-13 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of radio-frequency source position determination using aircraft |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2741074C1 (en) * | 2020-07-23 | 2021-01-22 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal loop antenna system |
RU2741072C1 (en) * | 2020-07-27 | 2021-01-22 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal dipole antenna system |
RU2741068C1 (en) * | 2020-07-28 | 2021-01-22 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a combined tri-orthogonal antenna system |
RU2755567C1 (en) * | 2020-12-24 | 2021-09-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio anti-mission systems |
RU2815168C1 (en) * | 2023-10-03 | 2024-03-12 | Сергей Валерьевич Богдановский | Method of determining object's own location in space |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2709607C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system | |
RU2714502C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system | |
RU2624449C1 (en) | Method of polarisation deprecition of radiosignals | |
US4996533A (en) | Single station radar ocean surface current mapper | |
WO2011002934A1 (en) | Self calibrating conformal phased array | |
CN108919174B (en) | Short wave radio direction finding system and method of irregular antenna array structure | |
US6407702B1 (en) | Method and system for obtaining direction of an electromagnetic wave | |
RU2393498C2 (en) | Method of polarisation sensitive radio signal direction finding (versions) | |
Xu et al. | Holographic radio interferometry for target tracking in dense multipath indoor environments | |
RU2643513C1 (en) | Single-position method for determining coordinates of radio-frequency source location | |
JP3621988B2 (en) | Ionosonde device | |
RU2702102C1 (en) | Method for polarization direction finding of radio signals using a tri-orthogonal antenna system | |
RU2713503C1 (en) | Method of angular superresolution in receiving digital antenna arrays | |
RU2292560C1 (en) | Mode of determination of the position of the source of radio emission | |
Boiko et al. | Design Concepts for Mobile Computing Direction Finding Systems | |
RU2741068C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a combined tri-orthogonal antenna system | |
RU2741072C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal dipole antenna system | |
RU2614035C1 (en) | One-stage method of decameter range radiation sources direction finding using phased antenna array consisting of mutually orthogonal symmetric horizontal dipoles | |
RU2385467C1 (en) | Method for spatial polarisation-sensitive localisation of multibeam radio signals | |
RU2741074C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal loop antenna system | |
RU2668566C2 (en) | One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates | |
RU2332684C1 (en) | Multi-position radio detection method and device for implementing method | |
Kelner et al. | The empirical verification of the location method based on the Doppler effect | |
RU2651587C1 (en) | Multiplicative difference-relative method for determination of coordinates of position of pulsed radio-frequency source | |
RU2534220C1 (en) | Apparatus for determining motion parameters of object |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210110 |