RU2722617C1 - Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source - Google Patents
Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722617C1 RU2722617C1 RU2019144135A RU2019144135A RU2722617C1 RU 2722617 C1 RU2722617 C1 RU 2722617C1 RU 2019144135 A RU2019144135 A RU 2019144135A RU 2019144135 A RU2019144135 A RU 2019144135A RU 2722617 C1 RU2722617 C1 RU 2722617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- quadrature components
- stations
- components
- digital quadrature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- 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
- 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
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
-
- 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
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/5242—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi with means for platform motion or scan motion compensation, e.g. airborne MTI
-
- 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
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference 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
- G01S5/06—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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения пространственных координат фазового центра (ФЦ) антенны источника радиоизлучения (ИР), находящегося на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном, и управления его движением в зоне навигации. Радиосигнал формирует и передает источник радиоизлучения. Его принимают системой стационарных наземных станций с заданными координатами ФЦ их антенн, передают результаты принятых и обработанных на станциях радиосигналов в единый центр приема и обработки и в нем определяют пространственные координаты ФЦ антенны ИР по измеренным относительным дальностям. Реализация способа позволит, в том числе, упростить соответствующие системы позиционирования, обеспечить точность и однозначность измерения координат ФЦ антенны ИР.The invention relates to radio navigation and can be used to determine the spatial coordinates of the phase center (FC) of the antenna of a radio emission source (IR) located on an object transmitting radio signals, including a mobile one, and to control its movement in the navigation zone. A radio signal generates and transmits a source of radio emission. It is received by a system of stationary ground stations with the given coordinates of the FC of their antennas, the results of the received and processed radio signals at the stations are transmitted to a single reception and processing center, and the spatial coordinates of the FT antenna of the IR are determined in it from the measured relative ranges. The implementation of the method will allow, among other things, to simplify the corresponding positioning systems, to ensure the accuracy and uniqueness of measuring the coordinates of the FC antenna of the IR.
Известны способы определения координат ИР, основанные на применении угломерных, дальномерных, разностно и суммарно-дальномерных и комбинированных методов определения местоположения объекта с амплитудными, временными, частотными, фазовыми и импульсно-фазовыми методами измерения параметров радиосигнала (Патенты РФ №№2115137, 2213979, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660, 2430385, 2439617, 2506605, 2507529, 2510518, 2539968, 2558640, 2559813, 2567114, 2568104, 2572589, 2584976, 2597007, 2598000, 2599984, 2602506, 2617711, 2617448, 2620359, 2653506, 2657237; Патенты США №№9423502 В2, 9465099 В2, 9485629 В2, 9488735 В2, 9661604 В1, 9681267 В2, 2016/0327630 А1. 2016/0330584 А1, 2016/0337933 А1; Основы испытаний летательных аппаратов/ Е.И. Кринецкий и др. Под ред. Е.И. Кринецкого. - М.: Машиностр., 1979, с. 64-89; Радиотехнические системы/Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, с. 7, 17-18, п.п. 7.1-7.4, гл. 10.; Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.; «Радиотехника», 2008, гл. 5; Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. радио, 1979, с. 10-11, 97-100). Известные способы имеют те или иные недостатки, например, необходимость механического перемещения антенной системы, невозможность однозначного определения координат объекта, необходимость априорной информации о местоположении объекта, необходимость общей синхронизации передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов, не учитывают влияние на результат отражения радиоволн, например, от земли, не исключают случайные фазы гетеродинов, имеют недостаточные быстродействие и точность.Known methods for determining the coordinates of the IR, based on the use of goniometric, rangefinder, difference and total rangefinder and combined methods for determining the location of an object with amplitude, time, frequency, phase and pulse-phase methods for measuring the parameters of the radio signal (Patents of the Russian Federation No. 2115137, 2213979, 2258242 , 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660, 2430385, 2439617, 2506605, 2507529, 2510518, 2539968, 2558640, 2559813, 2567114, 2568104, 2572589, 2584976, 2597007, 2698, 2696051, 26962, 26968, 26962, 26962, 26962, 26962, 26968, 269. , 2653506, 2657237; US Patents Nos. 9423502 B2, 9465099 B2, 9485629 B2, 9488735 B2, 9661604 B1, 9681267 B2, 2016/0327630 A1. 2016/0330584 A1, 2016/0337933 A1; Fundamentals of Aircraft Testing / E.I. Krinetskiy et al. Edited by E.I. Krynetskiy. - M .: Mashinostr., 1979, pp. 64-89; Radio engineering systems / Yu.M. Kazarinov et al. Edited by Yu.M. Kazarinov. M .: IC "Academy", 2008, p. 7, 17-18, items 7.1-7.4, chap. 10 .; Melnikov Yu.P., Popov S.V. Radio intelligence. Methods for assessing the effectiveness of the determination of radiation sources. - M .; Radio Engineering, 2008, Ch. 5; Kinkulkin I.E. et al. Phase method for determining coordinates. - M .: Owls. radio, 1979, p. 10-11, 97-100). Known methods have certain disadvantages, for example, the need for mechanical movement of the antenna system, the impossibility of unambiguous determination of the coordinates of the object, the need for a priori information about the location of the object, the need for general synchronization of transmitting and receiving radio signals of radio objects, do not take into account the effect on the result of reflection of radio waves, for example, lands, do not exclude random phases of local oscillators, have insufficient speed and accuracy.
По критерию минимальной достаточности наиболее близким является способ определения координат ИР по патенту RU №2646595.According to the criterion of minimum sufficiency, the closest is the method of determining the coordinates of the IR according to patent RU No. 2646595.
Преимуществом заявляемого способа определения координат ФЦ антенны ИР по сравнению с известными способами является обеспечение однозначного определения пространственных координат ФЦ антенны ИР. Это достигается тем, что на объекте синхронизировано формируют и передают радиосигнал в виде четырех компонент, каждая из которых является гармоническим колебанием с заданной частотой. На каждой станции синхронизировано квадратурно принимают передаваемый с объекта радиосигнал. Потактно с заданными частотой дискретизации и количеством тактов в цикле формируют цифровые квадратурные компоненты (ЦКК). По сформированным ЦКК формируют четыре пары цифровых квадратурных компонент (К), соответствующих компонентам передаваемых радиосигналов. Затем формируют четыре пары цифровых квадратурных компонент посредством суммирования каждой из полученных К соответствующей пары. С использованием полученных таким образом цифровых квадратурных компонент формируют приведенные в способе параметры и по сформированным параметрам определяют временные задержки. Временные задержки передают в единый центр приема и обработки радиосигналов, где их корректируют, исключая известные в центре временные сдвиги, возникающие при приеме радиосигналов и их обработке на станциях. По скорректированным временным задержкам и при выполнении заданных в способе условий однозначно определяют относительные дальности до ФЦ антенны ИР от ФЦ антенн станций. И по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты ФЦ антенны ИР.An advantage of the proposed method for determining the coordinates of the FT antenna of the IR compared with the known methods is to provide an unambiguous determination of the spatial coordinates of the FT antenna of the IR. This is achieved by the fact that a radio signal in the form of four components, each of which is a harmonic oscillation with a given frequency, is generated and transmitted synchronously on the object. At each station, the radio signal transmitted from the object is synchronously quadrature received. Digital quadrature components (CKK) are formed in tact with the given sampling frequency and the number of ticks in a loop. Four pairs of digital quadrature components (K) corresponding to the components of the transmitted radio signals are formed from the generated CCCs. Then, four pairs of digital quadrature components are formed by summing each of the obtained K corresponding pairs. Using the thus obtained digital quadrature components, the parameters given in the method are formed and time delays are determined from the generated parameters. Time delays are transmitted to a single center for the reception and processing of radio signals, where they are corrected, excluding the time shifts known at the center that occur during the reception of radio signals and their processing at stations. Based on the adjusted time delays and when the conditions specified in the method are fulfilled, the relative distances to the FC antenna of the IR from the FC antenna of the stations are uniquely determined. And according to relative ranges, the spatial coordinates of the FT antenna of the IR are uniquely determined.
Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе определения по измеренным относительным дальностям координат источника радиоизлучения, находящегося на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном, передаваемые им радиосигналы принимают системой, состоящей из n-тых упорядоченно пронумерованных наземных станций, где индекс n изменяется от 1 до N и N≥4, с известными в заданной трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров их антенн, а на объекте синхронизировано формируют и передают радиосигнал в виде четырех компонент, каждая из которых является гармоническим колебанием с соответственно заданной частотой Fi=F0+(i-l)ΔF, где индекс i изменяется от 1 до 4, F0 - заданная частота, ΔF - заданный интервал между соседними i-тыми частотами, упомянутый радиосигнал синхронизировано квадратурно принимают на каждой наземной n-той станции, при этом либо осуществляют перенос его спектра посредством сдвига на частоту гетеродина, либо его не осуществляют, потактно с заданной частотой дискретизации dƒ на каждом j-ом такте, где индекс j изменяется от 0 до заданного в цикле количества тактов J, формируют соответствующие ему цифровые квадратурные компоненты In,j и по сформированным цифровым квадратурным компонентам формируют четыре пары цифровых квадратурных компонент xIn,j,i и соответствующих i-тым компонентам передаваемых радиосигналов, принимаемых на n-тых станциях, в соответствии с выражениями To achieve the specified technical result in accordance with the present invention, in the method for determining from the measured relative distance the coordinates of the source of the radio emission located on the radio signal transmitting object, including the mobile one, the radio signals transmitted by it are received by a system consisting of n-th ordered numbered ground stations, where the index n varies from 1 to N and N≥4, with the coordinates of the phase centers of their antennas known in a given three-dimensional Cartesian system, and a radio signal in the form of four components, each of which is a harmonic oscillation with a correspondingly given frequency F i = F0 + (il) ΔF, where the index i varies from 1 to 4, F0 is the specified frequency, ΔF is the specified interval between adjacent i-th frequencies, the radio signal is synchronously quadrature received at each ground nth station, while either transferring it spectrum by shifting by the frequency of the local oscillator, or it is not carried out, tactfully with a given sampling frequency dƒ at each j-th clock, where the index j changes from 0 to the number of clock cycles J specified in the cycle, the corresponding digital quadrature components I n, j are formed and four pairs of digital quadrature components xI n, j, i and corresponding to the i-th components of the transmitted radio signals received at the n-th stations, in accordance with the expressions
где ICj,i=cos(2πjƒi/dƒ), ƒi - соответственно, либо частоты, полученные из упомянутых частот Fi посредством сдвига на частоту гетеродина при указанном переносе спектра, либо частоты, равные Fi в противном случае, а где s - заданное число, для сформированных таким образом четырех пар цифровых квадратурных компонент формируют путем суммирования каждой из полученных цифровых квадратурных компонент соответствующей пары четыре пары цифровых квадратурных компонент в соответствии с выражениемwhere IC j, i = cos (2πjƒ i / dƒ), ƒ i , respectively, either the frequencies obtained from the mentioned frequencies F i by shifting by the local oscillator frequency for the indicated spectrum transfer, or frequencies equal to F i otherwise, and where s is a given number, for the four pairs of digital quadrature components thus formed, four pairs of digital quadrature components are formed by summing each of the obtained digital quadrature components of the corresponding pair in accordance with the expression
для каждого принимаемого на «-той станции сигнала последовательно с использованием ранее сформированных цифровых квадратурных компонент формируют параметры for each signal received at the "-th station, the parameters are formed sequentially using previously generated digital quadrature components
где sign(х) равно 0, если х=0, равно 1, если х>0, и равно -1, если х<0, по сформированным таким образом параметрам определяют временные задержки dtn в соответствии с выражениемwhere sign (x) is 0 if x = 0, equal to 1 if x> 0, and -1 if x <0, the time delays dt n are determined from the parameters thus formed in accordance with the expression
где atan2(x, y) равно величине угла (в радианах), образованного осью х и прямой, содержащей начало (0, 0) и точку (x, y), в интервале от -π до π, исключая (-π), передают значения dtn в единый центр приема и обработки радиосигналов по соответствующим n-тым линиям связи, в нем корректируют dtn, исключая из них известные в центре временные сдвиги, возникающие при приеме радиосигналов и их обработке на станциях, по скорректированным временным задержкам однозначно с учетом скорости распространения радиосигнала определяют относительные дальности до фазового центра антенны источника радиоизлучения от указанных фазовых центров антенн станций dn при условии, что расстояние между фазовыми центрами антенн станций для любой пары из N станций, отнесенное к скорости распространения радиосигнала и увеличенное на абсолютную величину разности известных в центре упомянутых временных сдвигов, не должно превышать значение периода Т, равного 1/ΔF, и по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны источника радиоизлучения, указанный цикл последовательных действий повторяют.where a tan2 (x, y) is equal to the angle (in radians) formed by the x axis and a straight line containing the beginning (0, 0) and point (x, y) in the range from -π to π, excluding (-π) transmit dt n values to a single center for receiving and processing radio signals via the corresponding n-th communication lines, adjust dt n in it , excluding from them the time shifts known at the center that occur when receiving radio signals and processing them at stations, unambiguously corrected time delays taking into account the propagation speed of the radio signal, the relative distances to the phase center of the antenna of the radio source from the indicated phase centers of the station antennas d n are determined, provided that the distance between the phase centers of the station antennas for any pair of N stations, referred to the propagation speed of the radio signal and increased by the absolute difference known in the center of the mentioned time shifts should not exceed the value of the period T equal to 1 / ΔF, and pr the spatial coordinates of the phase center of the antenna of the radio source, the specified sequence of sequential actions is repeated.
Совокупность всех признаков позволяет определить пространственные координаты ФЦ антенны ИР с достижением указанного технического результата.The combination of all the features allows you to determine the spatial coordinates of the FT antenna IR with the achievement of the specified technical result.
В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о способах того же назначения с указанной совокупностью признаков. Ниже изобретение описано более детально.In the current level of technology, no sources of information have been identified that would contain information about methods of the same purpose with the specified set of features. The invention is described in more detail below.
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Источник радиоизлучения находится на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном. Радиосигнал принимают системой, состоящей из n-тых упорядоченно пронумерованных наземных станций, где индекс n изменяется от 1 до N и N≥4, с известными в заданной трехмерной декартовой системе координатами ФЦ их антенн.The radiation source is located on the object transmitting the radio signals, including mobile. The radio signal is received by a system consisting of the n-th orderly numbered ground stations, where the index n varies from 1 to N and N≥4, with the coordinates of the FC of their antennas known in a given three-dimensional Cartesian system.
На объекте синхронизировано формируют и передают радиосигнал в виде четырех компонент, каждая из которых является гармоническим колебанием с соответственно заданной частотой Fi=F0+(i-1)ΔF, где индекс i изменяется от 1 до 4, F0 - заданная частота, ΔF - заданный интервал между соседними i-тыми частотами. Этот радиосигнал синхронизировано квадратурно принимают на каждой наземной n-той станции. При этом либо осуществляют перенос его спектра посредством сдвига на частоту гетеродина, либо его не осуществляют (в зависимости от располагаемой при реализации способа элементной базы и используемого частотного диапазона). Затем потактно с заданной частотой дискретизации dƒ на каждом j-том такте, где индекс j изменяется от 0 до заданного в цикле количества тактов J, формируют соответствующие ему цифровые квадратурные компоненты (ЦКК) In,j и . По сформированным ЦКК формируют четыре пары квадратурных компонент xIn,j,i и соответствующих i-тым компонентам передаваемых сигналов, принимаемых на n-тых станциях, в соответствии с выражениями (1), в которых р(j) - функция Гаусса с математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением (СКО) заданное число s позволяет изменять СКО. Для сформированных таким образом четырех пар цифровых квадратурных компонент формируют (путем суммирования по j каждой из полученных цифровых квадратурных компонент соответствующей пары) четыре пары цифровых квадратурных компонент в соответствии с выражением (2). Для каждого принимаемого на n-той станции радиосигнала последовательно с использованием ранее сформированных цифровых квадратурных компонент (2) формируют параметры (3). По сформированным таким образом параметрам (3) определяют временные задержки dtn в соответствии с выражением (4). Значения dtn передают в единый центр (ЕЦ) приема и обработки радиосигналов по соответствующим n-тым линиям связи (электрическим, оптическим и др.). В ЕЦ корректируют dtn, исключая из них известные в ЕЦ временные сдвиги, возникающие при приеме радиосигналов и их обработке на станциях. Если эти временные сдвиги одинаковые, то их можно не учитывать. По скорректированным временным задержкам однозначно с учетом скорости распространения радиосигнала определяют относительные дальности до ФЦ антенны ИР от указанных ФЦ антенн станций dn. При этом должно быть выполнено условие, что расстояние между ФЦ антенн станций для любой пары из N станций, отнесенное к скорости распространения радиосигнала и увеличенное на абсолютную величину разности известных в ЕЦ упомянутых временных сдвигов, не должно превышать значение периода Т, равного 1/ΔF. Далее по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты ФЦ антенны ИР. Указанный цикл (с количеством тактов J) последовательных действий повторяют.A radio signal in the form of four components is synchronously generated and transmitted at the object, each of which is a harmonic oscillation with a correspondingly given frequency F i = F0 + (i-1) ΔF, where index i varies from 1 to 4, F0 is the given frequency, ΔF is the given interval between adjacent i-th frequencies. This radio signal is synchronously quadrature received at each ground n-th station. In this case, either its spectrum is transferred by shifting to the local oscillator frequency, or it is not carried out (depending on the element base available in the implementation of the method and the frequency range used). Then, tactfully with a given sampling rate dƒ on each j-th measure, where the index j changes from 0 to the number of measures J specified in the cycle, the corresponding digital quadrature components (CCC) I n, j and . Four pairs of quadrature components xI n, j, i and corresponding to the ith components of the transmitted signals received at the nth stations, in accordance with expressions (1), in which p (j) is the Gaussian function with the mathematical expectation and standard deviation (RMS) a given number s allows you to change the standard deviation. For the four pairs of digital quadrature components thus formed, four pairs of digital quadrature components are formed (by summing over j of each of the obtained digital quadrature components of the corresponding pair) in accordance with expression (2). For each radio signal received at the nth station, the parameters (3) are formed sequentially using previously generated digital quadrature components (2). Using the parameters (3) thus formed, the time delays dt n are determined in accordance with expression (4). The values of dt n are transmitted to a single center (EC) for receiving and processing radio signals via the corresponding nth communication lines (electrical, optical, etc.). In the EC, dt n is corrected, excluding from them the time shifts known in the EC that occur during the reception of radio signals and their processing at stations. If these time shifts are the same, then they can be ignored. The adjusted time delays unambiguously taking into account the propagation speed of the radio signal determine the relative distances to the FC antenna IR from the specified FC antenna stations d n . In this case, the condition must be fulfilled that the distance between the FC antennas of stations for any pair of N stations, referred to the propagation speed of the radio signal and increased by the absolute value of the difference of the mentioned time shifts known in the EC, should not exceed the value of the period T equal to 1 / ΔF. Further, the spatial coordinates of the FC of the IR antenna are uniquely determined by relative ranges. The indicated cycle (with the number of measures J) of sequential actions is repeated.
В принципе, хотя это и не обязательно, значения величин ΔF, dƒ, J могут быть заданы таким образом, чтобы отношение продолжительности цикла, равной J/dƒ, к упомянутому периоду Т было целым числом. В этой ситуации определенные относительные задержки, например, для покоящегося объекта от цикла к циклу не будут изменяться во времени. Если это условие не выполняется, тогда каждая из относительных дальностей смещается на одну и ту же величину, что не влияет на точность определения координат по относительным дальностям. В принципе, можно после каждого цикла центрировать относительные дальности посредством исключения из каждой полученной в цикле относительной дальности среднего значения всех относительных дальностей, полученных в цикле, тогда относительные задержки, например, для покоящегося объекта также не будут изменяться во времени.In principle, although this is not necessary, the values of ΔF, dƒ, J can be set so that the ratio of the cycle duration equal to J / dƒ to the mentioned period T is an integer. In this situation, certain relative delays, for example, for a stationary object from cycle to cycle will not change in time. If this condition is not satisfied, then each of the relative ranges is shifted by the same amount, which does not affect the accuracy of determining the coordinates from the relative ranges. In principle, it is possible to center the relative ranges after each cycle by eliminating from each relative range obtained in the cycle the average of all the relative ranges obtained in the cycle, then the relative delays, for example, for a stationary object will also not change in time.
Представление квадратурных компонент в цифровом виде дает определенное преимущество при решении задачи за счет простоты ее программной реализации. Кроме того, входящие в выражение (1) параметры ICj,i, и р(j) могут быть вычислены заранее по заданным значениям ƒi, dƒ и J, что вычислительно упрощает формирование соответствующих квадратур и существенно сокращает объем вычислений.Digital representation of quadrature components gives a certain advantage in solving the problem due to the simplicity of its software implementation. In addition, the parameters IC j, i , included in expression (1) and p (j) can be calculated in advance from the given values of ƒ i , dƒ and J, which computationally simplifies the formation of the corresponding quadrature and significantly reduces the amount of computation.
В качестве метода определения пространственных координат ФЦ антенны ИР по измеренным относительным дальностям до него можно использовать любой из известных методов, например, из защищенных патентами RU (№№2530231, 2530239, 2530240, 2624463, 2640032) или из защищенных международными заявками в системе РСТ (WO/2015/012737, WO/2015/012733, WO/2015/012734) или из опубликованных в статьях автора (Алгоритм определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него // Нелинейный мир. 2015. №5. С. 38-41; Итерационный алгоритм определения пространственных координат объекта // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. Т. 14. №7. С. 64-69).As a method for determining the spatial coordinates of the FT antenna of an IR from measured relative distances to it, any of the known methods can be used, for example, from RU patents (No. 2530231, 2530239, 2530240, 2624463, 2640032) or protected by international applications in the PCT system ( WO / 2015/012737, WO / 2015/012733, WO / 2015/012734) or from those published in the author’s articles (Algorithm for determining the spatial coordinates of an object by relative distances to it // Non-linear World. 2015. No. 5. P. 38-41 ; An iterative algorithm for determining the spatial coordinates of an object // Information-measuring and control systems. 2016. V. 14. No. 7. P. 64-69).
Способ может найти применение для построения навигационно-посадочной системы. Перечислим основные достоинства способа:The method may find application for building a navigation and landing system. We list the main advantages of the method:
- обеспечивает однозначное определение пространственных координат ФЦ антенны ИР,- provides an unambiguous determination of the spatial coordinates of the FT antenna IR,
- между ИР и совокупностью принимающих станций не требуется общая синхронизация,- between the IR and the set of receiving stations does not require general synchronization,
- исключает влияние отраженных, например, от земли, сигналов,- eliminates the influence of reflected, for example, from the ground, signals,
- позволяет исключить случайные фазы гетеродина передатчика и гетеродинов приемников,- allows to exclude random phases of the transmitter local oscillator and receiver local oscillators,
- существенно упрощает прием и обработку радиосигналов,- greatly simplifies the reception and processing of radio signals,
- сигналы, заданные в аналитическом виде, проще формировать и преобразовывать, благодаря, в том числе, этому повышается точность измерений,- signals specified in an analytical form are easier to generate and convert, thanks to, among other things, this increases the accuracy of measurements,
- обеспечивает возможность производить измерения с использованием существующей элементной базы, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и микропроцессорной техники.- provides the ability to make measurements using the existing element base, programmable logic integrated circuits (FPGA) and microprocessor technology.
Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения координат ИР, и в других приложениях. Способ позволяет однозначно определять координаты с большой точностью и более просто по сравнению с известными способами.The effectiveness and efficiency of using the proposed method lies in the fact that it can be applied in practice for the development and improvement of radio engineering systems for determining the coordinates of IR, and in other applications. The method allows you to uniquely determine the coordinates with great accuracy and more simply compared to known methods.
Таким образом, заявляемый способ обеспечивает появление новых свойств, не достигаемых в аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны».Thus, the claimed method provides the emergence of new properties not achieved in analogues. The analysis made it possible to establish: analogues with a set of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the conformity of the claimed method to the “novelty” condition.
Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Also, the popularity of the influence of the actions provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result was not revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Таким образом, заявленное изобретение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень», а также критерию «промышленная применимость».Thus, the claimed invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step", as well as the criterion of "industrial applicability".
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144135A RU2722617C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144135A RU2722617C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2722617C1 true RU2722617C1 (en) | 2020-06-02 |
Family
ID=71067363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019144135A RU2722617C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2722617C1 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998029756A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Raytheon Company | Digital direction finding receiver |
US7002510B1 (en) * | 1987-01-28 | 2006-02-21 | Raytheon Company | Method and apparatus for air-to-air aircraft ranging |
JP2009229393A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Fujitsu Ltd | Radio determination system and radio determination method |
US8862157B2 (en) * | 2009-04-10 | 2014-10-14 | Lg Electronics Inc. | Method for determining position of user equipment and apparatus for performing same in wireless mobile communication system |
RU2594759C1 (en) * | 2015-10-28 | 2016-08-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for determining coordinates of a radio emission |
RU2646595C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Method for determining coordinates of radio source |
RU2647496C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Method of the object coordinates determining |
RU2649411C1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-04-03 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method |
RU2695807C1 (en) * | 2019-01-23 | 2019-07-29 | Акционерное общество "Национальное Радио Техническое Бюро" (АО "НРТБ") | Method of determining coordinates of a moving object along ranges |
-
2019
- 2019-12-26 RU RU2019144135A patent/RU2722617C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7002510B1 (en) * | 1987-01-28 | 2006-02-21 | Raytheon Company | Method and apparatus for air-to-air aircraft ranging |
WO1998029756A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Raytheon Company | Digital direction finding receiver |
JP2009229393A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Fujitsu Ltd | Radio determination system and radio determination method |
US8862157B2 (en) * | 2009-04-10 | 2014-10-14 | Lg Electronics Inc. | Method for determining position of user equipment and apparatus for performing same in wireless mobile communication system |
RU2594759C1 (en) * | 2015-10-28 | 2016-08-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for determining coordinates of a radio emission |
RU2649411C1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-04-03 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) | Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method |
RU2646595C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Method for determining coordinates of radio source |
RU2647496C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Method of the object coordinates determining |
RU2695807C1 (en) * | 2019-01-23 | 2019-07-29 | Акционерное общество "Национальное Радио Техническое Бюро" (АО "НРТБ") | Method of determining coordinates of a moving object along ranges |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2718593C1 (en) | Method of determining, based on measured relative distances of coordinates of an object | |
RU2723986C1 (en) | Method of determining, coordinates of an object based on measured relative distances | |
Zand et al. | A high-accuracy phase-based ranging solution with Bluetooth Low Energy (BLE) | |
US20170322294A1 (en) | System and method for enhanced point-to-point direction finding | |
RU2695807C1 (en) | Method of determining coordinates of a moving object along ranges | |
RU2624457C1 (en) | Method of determining coordinates of object | |
RU2647496C1 (en) | Method of the object coordinates determining | |
US20210215812A1 (en) | Electronic device and method for low power rf ranging | |
JPWO2012007985A1 (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
US11555881B2 (en) | Locating method for localizing at least one object using wave-based signals and locating system | |
CN108919323A (en) | A kind of distance measuring method, system, electronic equipment and readable storage medium storing program for executing | |
RU2646595C1 (en) | Method for determining coordinates of radio source | |
RU2579983C1 (en) | Method of transmitting radio signals | |
RU2742925C1 (en) | Method for determination of relative ranges from a radio source | |
RU2722617C1 (en) | Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source | |
RU2578750C1 (en) | Method of transmitting radio signals | |
RU2718618C1 (en) | Method of determining, based on measured relative ranges of coordinates of a radio-frequency source | |
RU2533202C2 (en) | Method and system for positioning of mobile terminal inside buildings based on glonass-type signal | |
RU2617448C1 (en) | Object coordinates determination method | |
RU2602432C1 (en) | Broadband phase-differential local radio navigation system | |
RU2743573C1 (en) | Method for determining relative distances to facility | |
RU2743665C1 (en) | Method for determining relative range from radio signal source | |
Panta et al. | Distance Variation Monitoring with Wireless Two-way Interferometry (Wi-Wi). | |
RU2638572C1 (en) | Method of determining coordinates of object | |
RU2640032C1 (en) | Method for determining coordinates of radio emission source |