RU2716834C1 - Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем - Google Patents

Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем Download PDF

Info

Publication number
RU2716834C1
RU2716834C1 RU2019117177A RU2019117177A RU2716834C1 RU 2716834 C1 RU2716834 C1 RU 2716834C1 RU 2019117177 A RU2019117177 A RU 2019117177A RU 2019117177 A RU2019117177 A RU 2019117177A RU 2716834 C1 RU2716834 C1 RU 2716834C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
telecommunication systems
location
coordinates
repeater
Prior art date
Application number
RU2019117177A
Other languages
English (en)
Inventor
Георг Аршакович Газарбекьян
Роман Валентинович Емельянов
Алексей Александрович Косогор
Андрей Анатольевич Строцев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2019117177A priority Critical patent/RU2716834C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2716834C1 publication Critical patent/RU2716834C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/04—Systems determining presence of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • 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
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • 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

Abstract

Изобретение относится к области радиотехнических систем и может быть использовано, например, для пассивного определения местоположения объекта с приемником сигналов авиационных телекоммуникационных систем. Технический результат - возможность определения местоположения приемника радиосигналов на основе приема и обработки им сигналов приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, расположенных на воздушных судах. Указанный технический результат достигают за счет последовательного приема сигналов на пункте приема с неизвестными координатами от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов - приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, инициируемых источником радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной - запросчиком авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами, одновременного приема и обработки сигналов приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащих информацию об их местоположении, формирования по измеренным первичным пространственно-информационным параметрам соответствующих первичных координат - разностей расстояний между пунктом приема и «опорным» ретранслятором и между пунктом приема и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, а также определения местоположения пункта приема - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехнических систем и может быть использовано, например, для пассивного определения местоположения приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем на основе обработки этих сигналов.
Известен разностно-дальномерный способ определения местоположения объекта - источника радиоизлучения (ИРИ) (1 - Клименко Н.Н., Клименко С.В. Современное состояние теории и практики радиоинтерферометрии // Зарубежная радиоэлектроника, 1990. - №1. - С. 3-14), (2 - Патент РФ №2204145, МПК: (2006.01) G01S 3/46. Разностно-дальномерный способ пеленгования - источника радиоизлучения, Военный инженерно-космический университет. Сайбель А.Г. Публ. - 10.05.2003 г.); (3 - Патент РФ №2521084, МПК: (2006.01) G01S 3/46. Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения, ООО НПП «Новые Технологии Телекоммуникаций». Овчаренко Л.А., Панков А.В., Погорелов В.А., Потапов С.Г., Тимофеев С.С., Шуст М.П. Публ. - 27.06.2014 г.). Он заключается в приеме сигналов этого ИРИ несколькими взаимосвязанными измерительными пунктами с известными координатами, вычислении задержки времени прихода сигналов для каждой пары измерительных пунктов, формировании гиперболоида, на основе которого определяют угловое положение ИРИ.
Недостатком способа является необходимость использования не менее трех измерительных пунктов и системы связи между ними. При этом все измерения должны производиться синхронно, что влечет необходимость применения сложной системы единого времени и, следовательно, усложняет техническую реализацию. Кроме того с точки зрения объекта, координаты которого требуется определить, этот способ является активным, т.к. объект должен быть источником радиоизлучения.
Известен способ определения местоположения объекта, реализованный в навигационной аппаратуре потребителя (НАП) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) на основе приема сигналов навигационных спутников разнесенных источников навигационных сигналов (4 - ГОСТ Р 52928-2010. Система спутниковая навигационная глобальная. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2011. - 16 с.), (5 - Тяпкин В.Н., Гарин Е.Н. Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС: монография. - Красноярск: СФУ, 2012. - 260 с.). Для его реализации координаты источников должны быть известны НАП, источники должны иметь высокоточную систему единого времени. Т.е. все измерения должны производиться синхронно, что влечет необходимость применения сложной системы единого времени и, следовательно, усложняет техническую реализацию.
Известен способ определения местоположения объекта, реализованный на основе приема навигационных сигналов разнесенных ИРИ. Способ реализован, например, в таких радионавигационных системах как «Чайка» (6 - ГОСТ Р 54025-2010. Система радионавигационная «Чайка». Приемные устройств. Требования к техническим характеристикам. Методы испытаний и требуемые результаты. - М.: Стандартинформ, 2011. - 20 с.) и (7 - Быков В.И., Никитенко Ю.И. Импульсно-фазовая радионавигационная система «Лоран-С». - М.: Транспорт, 2067. - 95 с.). Способ позволяет определить местоположение объекта - приемника сигналов радионавигационных систем. При этом такая радионавигационная система должна быть реализована, а все измерения должны производиться синхронно, что влечет необходимость применения сложной системы единого времени и, следовательно, усложняет техническую реализацию.
Известен способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной (8 - Патент РФ №2670976, МПК: (2006.01) G01S 5/10. Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной, Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации. Ломанцова Ю.А., Морозов А.П., Строцев А.А., Щегров А.А. Публ. - 26.10.2018 г.), принятый за прототип. Он реализуется в виде следующей последовательности операций: на пункте приема (ПП) с известными координатами принимают сигналы ИРИ от N' одновременно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, последовательно принимают сигналы ИРИ от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, определяют характеристики ИРИ: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны, выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов, экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, измеряют первичные пространственно-информационные параметры (ППИП) первой группы, представляющие задержки времени между принятыми сигналами «опорного» ретранслятора и оставшимися одновременно облучаемыми ретрансляторами, измеряют ППИП второй группы, представляющие задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов, измеряют ППИП третьей группы, представляющие длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты первой группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым одновременно облучаемым ретранслятором, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты второй группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора, формируют для каждой из трех групп первичных координат соответствующие три группы поверхностей положения, формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, определяют местоположение ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной: если N'≥3, при дополнительном условии N''<1 - на основе пересечений линий положения первой группы, если N'≥2 и N''≥1 - на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп, если N'<2 и N''≥3 - на основе пересечений линий положения второй и третьей групп, если N'≤2 и N''<1 или если N'<2 и N''≤2 - пересечение линий положения не формируют и местоположение ИРИ не определяют.
Способ обеспечивает определение местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной на основе приема сигналов авиационных телекоммуникационных систем без развертывания многопозиционной радионавигационной системы со сложной подсистемой единого времени.
Недостатком способа-прототипа является невозможность определения местоположения ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем.
Технической проблемой является расширение арсенала технических средств определения местоположения ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем, отличающихся простой реализацией без развертывания многопозиционной радионавигационной системы со сложной подсистемой единого времени.
Для решения данной технической проблемы предлагается способ определения местоположения приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем, для реализации которого определяют характеристики ИРИ: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны, выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов, экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, измеряют ППИП, представляющие задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами оставшихся последовательно облучаемых ретрансляторов, формируют для первичных координат соответствующие поверхности положения, формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли.
Согласно изобретению, дополнительно до определения характеристик ИРИ на ПП с неизвестными координатами последовательно принимают сигналы от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов - приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, инициируемых ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной - запросчиком авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами, одновременно принимают и обрабатывают сигналы приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащие информацию об их местоположении, после измерения ППИП формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты - разности расстояний между ПП и «опорным» ретранслятором и между ПП и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, а после формирования возможных групп линий положения определяют местоположение ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем.
Техническим результатом является возможность определения местоположения приемника радиосигналов на основе приема и обработки им сигналов приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, расположенных на воздушных судах.
Указанный технический результат достигают за счет введения новых операций: последовательного приема сигналов на ПП с неизвестными координатами от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов - приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, инициируемых ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной - запросчиком авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами, одновременного приема и обработки сигналов приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащих информацию об их местоположении, выполняемых до определения характеристик ИРИ, формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат - разностей расстояний между ПП и «опорным» ретранслятором и между ПП и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, выполняемого после измерения ППИП, а также определения местоположения ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем, выполняемого после формирования возможных групп линий положения.
На фиг. приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения местоположения приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем.
Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого способа из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
Способ определения местоположения приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем реализуется следующим образом:
1. На ПП с неизвестными координатами последовательно принимают сигналы от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов - приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, инициируемых ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной - запросчиком авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами.
2. Одновременно принимают и обрабатывают сигналы приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащие информацию об их местоположении.
3. Определяют характеристики ИРИ: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны.
4. Выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов.
5. Экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны.
6. Измеряют ППИП, представляющие задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами оставшихся последовательно облучаемых ретрансляторов.
7. Формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты - разности расстояний между ПП и «опорным» ретранслятором и между ПП и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором.
8. Формируют для первичных координат соответствующие поверхности положения.
9. Формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли.
10. Определяют местоположение ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем.
Для реализации пункта 1 на ПП, координаты которого неизвестны и требуется определить, например, в геоцентрической прямоугольной экваториальной системе координат (ГПЭСК)
Figure 00000001
,
где T - знак операции транспонирования,
посредством приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем принимают сигналы последовательно облучаемых ретрансляторов Sk,
Figure 00000002
, где k - индекс ретранслятора, выбранный из группы последовательно облучаемых ретрансляторов, а N'' - количество последовательно облучаемых ретрансляторов, отвечающих выбранному ИРИ с периодической структурой и вращающейся направленной антенной.
При этом в качестве ретрансляторов рассматриваются - приемоответчики авиационных телекоммуникационных систем. Их сигналы-ответы инициируются ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной, т.е. радиолокационным запросчиком (РЛЗ) авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами. Таким РЛЗ может быть вторичный обзорный радиолокатор (9 - Руководство по вторичным обзорным радиолокационным (ВОРЛ) системам. Doc 9684. Международная организация гражданской авиации, 2004. - 257 с.). РЛЗ формирует запросную последовательность некоторой длительности, которая циклически повторяется, а его вращающаяся антенна с узкой диаграммой направленности в азимутальной плоскости излучает эту последовательность, обеспечивая пространственную селекцию. Отдельные запросы в запросной последовательности имеют содержательный смысл. Например, запрос в режиме «А» системы ВОРЛ (10 - Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации. Авиационная электросвязь. Том IV. ИКАО, 2014. - 318 с.) подразумевает получение в качестве ответа кода опознавания воздушного судна, а в режиме «С» - его барометрической высоты. Поскольку рассматриваемые РЛЗ входят в состав систем управления воздушным движением и являются стационарными сооружениями, то их координаты известны. Эти координаты могут быть представлены в ГПЭСК:
Figure 00000003
Для реализации пункта 2 одновременно с приемом сигналов приемоответчиков, инициализированных запросами РЛЗ в режимах «А» и «С», принимают и обрабатывают сигналы приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащие информацию об их местоположении. К таким сигналам относятся сигналы приемоответчиков режима «S» (11 - Технические положения, касающиеся услуг режима S и расширенного сквиттера. Doc 9871. Международная организация гражданской авиации, 2008. - 245 с.), обработка которых позволяет выделить широту
Figure 00000004
долготу
Figure 00000005
и высоту
Figure 00000006
воздушного судна с приемоответчиком. Эти координаты преобразуются в координаты ГПЭСК, например, по (12 - ГОСТ 32453-2017. Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек. М.: Стандартинформ, 2017. - 23 с.):
Figure 00000007
Для реализации пункта 3 определяют характеристики ИРИ: структуру его сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны Твр. Для этого используют принятые сигналы ретрансляторов - ответы приемоответчиков на запросы РЛЗ в режимах А» и «С». В частности, для анализа структуры сигнала определяются последовательности информационных элементов в сигналах, полученных за время облучения ретранслятора ИРИ. Структура сигнала ИРИ определяется посредством накопления статистических данных, например, в соответствии с (13 - патент РФ №2504797, МПК: (2006.01) G01S 5/00. Способ определения координат воздушных объектов при пассивной бистатической радиолокации, Министерство обороны Российской Федерации. Верещагина Г.Н., Жихарев Д.С., Козьев В.О. Публ. - 20.01.2014, бюл. №2.). После идентификации структуры сигнала ИРИ выполняется его сравнение с сигналами ИРИ, принятыми от ретрансляторов и определяется период вращения направленной антенны, например, по выражению, представленному в (13, с. 7, выражение (14)).
Для реализации пункта 4 выбирают «опорный» ретранслятор
Figure 00000008
например, по следующему правилу:
Figure 00000009
Для реализации пункта 5 сигналы «опорного» ретранслятора Sопор экстраполируются на основе данных о периоде излучения, структуре сигнала ИРИ и периоде вращения его направленной антенны для каждого последовательно облученного ретранслятора - приемоответчика авиационных телекоммуникационных систем в соответствии с процедурой, описанной, например, в (4).
Для реализации пункта 6 измеряют ППИП, которые представляют собой задержки времени λk между экстраполированным временем приема сигнала «опорного» Sопор и моментами времени приема сигналов каждого из группы последовательно облучаемых ретрансляторов Sk,
Figure 00000010
если в качестве Sопор выбирается ретранслятор S1.
Для реализации пункта 7 по измеренным ППИП формируют первичные координаты
Figure 00000011
где
Figure 00000012
если в качестве Sопор выбирается ретранслятор S1;
ξk - разность расстояний между ПП и «опорным» ретранслятором Sопор и между ПП и ретранслятором Sk из группы последовательно облучаемых ретрансляторов;
Figure 00000013
если в качестве Sопор выбирается ретранслятор S1;
Figure 00000014
- расстояние между РЛЗ и каждым ретранслятором.
Для реализации пункта 8 формируют для первичных координат {ξk}, { } - обозначение множества, соответствующие поверхности положения {Lk}.
При этом каждая поверхность положения из {Lk} является гиперболоидом с фокусами в точках ςопор и ςk, т.е. в точках местоположения «опорного» ретранслятора Sопор и соответствующего ретранслятора Sk. Для каждой точки поверхности Lk разность расстояний между ней и ретранслятором Sопор и между этой точкой и ретранслятором Sk, равна ξk. В параметрическом виде в соответствии с (14, с. 37 - Розендорн Э.Р. Теория поверхностей. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 304 с.) каждую поверхность положения Lk можно представить в виде
Figure 00000015
где ϕ, θ - криволинейные координаты на поверхности Lk, град;
Mz, My - матрицы поворота для ГПЭСК, углы поворота которых определяются относительно оси ОХ ГПЭСК вектором ςопор-ςk, если λk<0, или вектором ςk-ςопор, если λk>0.
Пункт 9 можно реализовать, например, путем составления и нахождения общего решения системы двух уравнений с тремя неизвестными или численно на основе параметрического представления поверхностей положения {Lk} и нахождения криволинейных координат на них, при которых для точки с координатами (X Y Z)T выполняется равенство
Figure 00000016
где а эл, bэл - полуоси эллипсоида в ГПЭСК.
Таким образом, линии положения можно представить в виде:
Figure 00000017
где
Figure 00000018
если в качестве Sопор выбирается ретранслятор S1,
Figure 00000019
где Взем, Lзем, Нзем - широта, долгота и высота в выбранной системе координат;
Figure 00000020
- радиус кривизны нормального сечения эллипсоида в плоскости первого вертикала;
е2=α(2-α) - квадрат первого эксцентриситета меридианного эллипса;
α - полярное сжатие земного эллипсоида (15, с. 13 - Машимов М.М. Теоретическая геодезия. - М.: Недра, 1991. - 268 с.).
Для реализации пункта 10 определение местоположения ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем получают возможные для значений N'' оценки местоположения вида:
Figure 00000021
где
Figure 00000022
и
Figure 00000023
если в качестве Sопор выбирается ретранслятор S1.
Совокупность полученных точечных единственных оценок нумеруется ρ=1, 2, …, Р:
Figure 00000024
и может быть использована для применения статистических методов с целью повышения точности итоговой оценки местоположения ПП, например, путем усреднения:
Figure 00000025
или на основе реализации процедур оценивания координат по методу наименьших квадратов (16, с. 185 - Кондратьев B.C., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. - М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.), при этом группирование измерений по комплексам условий методом наименьших квадратов позволяет соотнести положение ПП точке, равноудаленной от точек пересечения всех поверхностей положения.
Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки в последовательности его реализации от способа-прототипа, которые представлены в таблице 1.
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Из представленной таблицы 1 сравнения последовательностей реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что в предлагаемом способе относительно способа-прототипа дополнительно на ПП с неизвестными координатами последовательно принимают сигналы от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов - приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, инициируемых ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной - запросчиком авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами, одновременно принимают и обрабатывают сигналы приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащие информацию об их местоположении, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты - разности расстояний между ПП и «опорным» ретранслятором и между ПП и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, определяют местоположение ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, изображена на фигуре. В состав устройства входят:
01 - антенная система (АС);
02 - радиоприемное устройство (РПУ);
03 - устройство регистрации сигналов (УРС);
04 - декодер сигналов (ДС);
05 - блок оценки времени принятых сигналов (БОВПС);
06 - блок оценки структуры сигнала (БОСС);
07 - запоминающее устройство (ЗУ);
08 - вычислительное устройство (ВУ);
09 - блок индикации (БИ).
Выход АС 01 соединен с входом РПУ 02. Выход РПУ 02 соединен с входом УРС 03, выход которого последовательно соединен с входом ДС 04. Выход ДС 04 соединен с первыми входами БОВПС 05 и БОСС 06. Второй выход БОВПС 05 соединен с вторым входом БОСС 06, второй выход БОСС 06 соединен с вторым входом БОВПС 05. Первые выходы БОВПС 05 и БОСС 06 соединены с входом ЗУ 07, выход которого соединен с входом ВУ 08. Выход ВУ 08 соединен со входом с БИ 09.
АС 01 принимает сигнал от ретрансляторов, передает его в РПУ 02, в котором выполняется аналого-цифровое преобразование с выделением квадратурных каналов, цифровая фильтрация и получение амплитудных значений. Из РПУ 02 обработанный сигнал переходит в УРС 03 для регистрации сигнала, из которого последовательно переходит в ДС 04. В ДС 04 получают информацию из принятых сигналов, необходимую для их дальнейшей обработки. Из ДС 04 обработанная информация переходит в БОВПС 05, где происходит формирование временных зависимостей, и в БОСС 06, где определяется структура сигнала для одного периода излучения для дальнейшей экстраполяции, в БОВПС 05 и БОСС 06 осуществляется взаимообмен информации для формирования временных зависимостей и структуры сигнала. Из БОВПС 05 и БОСС 06 информация переходит в ЗУ 07, где сохраняется, и передается на ВУ 08 для дальнейшей обработки и определения местоположения ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем на основе первичных координат - разностей расстояний между ПП и «опорным» ретранслятором и между ПП и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором. Полученные данные передаются из ВУ 08 на БИ 09 для визуализации полученных результатов.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить местоположение ПП - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем на основе приема и обработки сигналов от приемоответчиков воздушных судов, что расширяет арсенал технических средств оценки местоположения объектов в случае приема только сигналов авиационных телекоммуникационных систем.

Claims (1)

  1. Способ определения местоположения приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем, при котором определяют характеристики источника радиоизлучения: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны, выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов, экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, измеряют первичные пространственно-информационные параметры, представляющие задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами оставшихся последовательно облучаемых ретрансляторов, формируют для первичных координат соответствующие поверхности положения, формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, отличающийся тем, что дополнительно до определения характеристик источника радиоизлучения на пункте приема с неизвестными координатами последовательно принимают сигналы от N'' последовательно облучаемых ретрансляторов - приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, инициируемых источником радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной - запросчиком авиационных телекоммуникационных систем с известными координатами, одновременно принимают и обрабатывают сигналы приемоответчиков авиационных телекоммуникационных систем, содержащие информацию об их местоположении, после измерения первичных пространственно-информационных параметров формируют по измеренным первичным пространственно-информационным параметрам соответствующие первичные координаты - разности расстояний между пунктом приема и «опорным» ретранслятором и между пунктом приема и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, а после формирования возможных групп линий положения определяют местоположение пункта приема - приемника сигналов авиационных телекоммуникационных систем.
RU2019117177A 2019-06-03 2019-06-03 Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем RU2716834C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117177A RU2716834C1 (ru) 2019-06-03 2019-06-03 Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117177A RU2716834C1 (ru) 2019-06-03 2019-06-03 Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716834C1 true RU2716834C1 (ru) 2020-03-17

Family

ID=69898474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117177A RU2716834C1 (ru) 2019-06-03 2019-06-03 Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716834C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744256C1 (ru) * 2020-07-07 2021-03-04 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения пространственных параметров запросчика авиационных телекоммуникационных систем по сигналам одного приемоответчика

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963653A (en) * 1997-06-19 1999-10-05 Raytheon Company Hierarchical information fusion object recognition system and method
EP0951153A1 (en) * 1997-09-19 1999-10-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mobile communication equipment
US6771706B2 (en) * 2001-03-23 2004-08-03 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for utilizing channel state information in a wireless communication system
RU2319304C2 (ru) * 2006-01-10 2008-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Комплекс бортовых средств цифровой связи
WO2011159412A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 The Boeing Company Perspective runway system
RU2635388C1 (ru) * 2016-11-08 2017-11-13 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" Комплекс бортовых средств цифровой связи
RU2670976C1 (ru) * 2017-08-01 2018-10-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963653A (en) * 1997-06-19 1999-10-05 Raytheon Company Hierarchical information fusion object recognition system and method
EP0951153A1 (en) * 1997-09-19 1999-10-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mobile communication equipment
US6771706B2 (en) * 2001-03-23 2004-08-03 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for utilizing channel state information in a wireless communication system
RU2319304C2 (ru) * 2006-01-10 2008-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Комплекс бортовых средств цифровой связи
WO2011159412A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 The Boeing Company Perspective runway system
RU2635388C1 (ru) * 2016-11-08 2017-11-13 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" Комплекс бортовых средств цифровой связи
RU2670976C1 (ru) * 2017-08-01 2018-10-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744256C1 (ru) * 2020-07-07 2021-03-04 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения пространственных параметров запросчика авиационных телекоммуникационных систем по сигналам одного приемоответчика

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7359064B1 (en) Quantum positioning systems and methods
JP2007502414A (ja) Ｔｄｏａ分散アンテナを使用したターゲットの位置特定方法及び装置
Ostroumov et al. Compatibility analysis of multi signal processing in APNT with current navigation infrastructure
WO2010138696A9 (en) System and method for passive range-aided multilateration using time lag of arrival (tloa) measurements
Jheng et al. 1090 MHz ADS-B-based wide area multilateration system for alternative positioning navigation and timing
RU2677852C1 (ru) Способ определения местоположения подвижного источника радиоизлучения, передающего свои координаты с неизвестным смещением, двухпозиционной системой с высокодинамичным измерительным пунктом
RU2584689C1 (ru) Многопозиционная система определения местоположения воздушных судов
Jiang et al. Precise indoor positioning and attitude determination using terrestrial ranging signals
RU2716834C1 (ru) Способ определения местоположения приёмника сигналов авиационных телекоммуникационных систем
RU2670976C9 (ru) Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной
Jalloul et al. DME/DME navigation using a single low-cost SDR and sequential operation
RU2388008C1 (ru) Способ определения углового положения летательного аппарата по данным приемников спутниковой навигационной системы
Stefanski Asynchronous wide area multilateration system
Nabila et al. A 3D Multilateration Using RF Burst
Kuzmenko et al. Improving the accuracy of aircraft positioning by navigational AIDS using kalman filter
Kulikov et al. Investigation of Ultra-Wide Band Local Positioning System Accuracy Using Precise Laser Equipment
di Palo et al. Time Difference of Arrival for stratospheric balloon tracking: design and development of the STRAINS Experiment
RU2653866C1 (ru) Способ определения местоположения земной станции спутниковой связи
CN109490828A (zh) 基于同源基线阵列的定位方法
Schneckenburger et al. From L-band measurements to a preliminary channel model for APNT
RU2714303C1 (ru) Разностно-дальномерный способ определения местоположения источника радиоизлучения в условиях многолучевого распространения радиоволн
Janicka et al. An example and analysis for ambiguity resolution in the indoor ZigBee positioning system
Ostroumov Passive positioning method using distance measuring equipment and automatic dependent surveillance-broadcast data
RU2744256C1 (ru) Способ определения пространственных параметров запросчика авиационных телекоммуникационных систем по сигналам одного приемоответчика
Fokin et al. Model for 5G UDN Positioning System Topology Search Using Dilution of Precision Criterion