RU2729459C1 - Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system - Google Patents

Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system Download PDF

Info

Publication number
RU2729459C1
RU2729459C1 RU2020105511A RU2020105511A RU2729459C1 RU 2729459 C1 RU2729459 C1 RU 2729459C1 RU 2020105511 A RU2020105511 A RU 2020105511A RU 2020105511 A RU2020105511 A RU 2020105511A RU 2729459 C1 RU2729459 C1 RU 2729459C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vectors
objects
coordinates
scanning
receivers
Prior art date
Application number
RU2020105511A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Клочко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority to RU2020105511A priority Critical patent/RU2729459C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729459C1 publication Critical patent/RU2729459C1/en

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
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention can be used for creation of multi-position radio systems for direction finding of objects in radio range of wavelengths at short range. Essence of invention consists in that method of determining spatial coordinates and speeds of objects scanning multi-position radio system involves placing in space several radio receivers, scanning a viewing area and mutually oriented by rotation arrays and basic vectors connecting receiver coordinate systems, forming, in one scanning period, vectors of vectors of directions to objects, distribution of said boxes as per belonging to specific objects, taking into account moments of time of formation of boxes and finding estimates of distances to objects and coordinates of velocity vectors by solving a system of equations of linear dependence of vectors, wherein an external radio transmitter is added, and scanning of antennae of receivers is carried out electronically in sequence of periods with time delay, wherein in each scanning period signals transmitted by the transmitter and received by the receivers are converted into complex spectra, selecting spectral components, amplitudes of which exceed threshold of useful signal detection and upon exceeding of threshold are determined by amplitude-phase method angular coordinates of azimuth and elevation of position of objects, after which, based on angular coordinates, vectors of direction vectors on objects in coordinate systems of receivers are found, groups are grouped according to membership of specific objects, then from coordinates of units of each group and differences of time moments of scanning make, by a certain rule, matrix A, calculating a matrix of weight coefficients W=(AA)A, where "T" and "-1" are symbols of transposition and matrix inversion, matrix W is multiplied from the left by vector B of coordinates of basic vectors and vector X=W·B of estimates of distances and coordinates of the velocity vector is obtained for each group of conjugated vectors, estimates of distances are multiplied by units and a vector of spatial coordinates of the object is obtained.EFFECT: possibility of determining coordinates of direction vectors of objects by measuring angular coordinates of objects and finding spatial coordinates of objects together with estimates of vectors of movement thereof by increasing time between scanning periods in receivers when a transmitter is available.1 cl

Description

Изобретение относится к многопозиционным радиосистемам пеленгации объектов в радиодиапазоне длин волн на малой дальности.SUBSTANCE: invention relates to multi-position radio systems for direction finding of objects in radio wavelength range at short range.

Радиосистема состоит из нескольких n (n≥2) взаимно удаленных и ориентированных в пространстве радиоприемников с антенными решетками (АР), составленными из нескольких приемных элементов, которые принимают отраженный от объектов радиосигнал. Приемники осуществляют электронное сканирование общей зоны обзора узкой диаграммой направленности антенн (ДНА) порядка 1°-3°, меняя положение линии визирования (биссектрисы ДНА) в растровом (построчном) режиме на величину заданных шагов по азимуту и углу места, составляющих определенную часть ширины ДНА.The radio system consists of several n (n≥2) mutually distant and space-oriented radio receivers with antenna arrays (AR) composed of several receiving elements that receive the radio signal reflected from objects. The receivers carry out electronic scanning of the general viewing area with a narrow antenna pattern (antenna pattern) of the order of 1 ° -3 °, changing the position of the line of sight (bisector of the antenna pattern) in the raster (line-by-line) mode by the value of the specified steps in azimuth and elevation that make up a certain part of the antenna pattern width ...

Радиопередатчик, расположенный отдельно от радиоприемников и меняющий свое положение в пространстве, посылает в отдельные моменты времени t периодический радиосигнал s(t) в сторону зоны обзора радиоприемников, в которой находятся несколько объектов наблюдения (воздушных или наземных, неподвижных или движущихся).The radio transmitter, located separately from the radio receivers and changing its position in space, sends at certain times t a periodic radio signal s (t) towards the coverage area of the radio receivers, in which there are several objects of observation (air or ground, stationary or moving).

При каждом положении линий визирования антенн, сканирующих последовательно во времени, принятые в k-х приемниках сигналы sk(t),

Figure 00000001
проходят тракт первичной обработки, преобразуются в измерительных каналах в комплексные спектры. После чего выделяются спектральные составляющие на тех частотах, на которых амплитуды превышают порог обнаружения полезного сигнала одновременно во всех каналах.At each position of the lines of sight of the antennas scanning sequentially in time, the signals s k (t) received in k-th receivers,
Figure 00000001
pass through the primary processing path, are converted in measuring channels into complex spectra. After that, spectral components are identified at those frequencies at which the amplitudes exceed the detection threshold of the useful signal simultaneously in all channels.

Задача заключается в определении пространственных координат и векторов скоростей всех объектов с учетом моментов времени tk,

Figure 00000002
начала периодов сканирования.The task is to determine the spatial coordinates and velocity vectors of all objects, taking into account the moments of time t k ,
Figure 00000002
the beginning of the scanning periods.

Известны способы [1-3] определения пространственных координат нескольких объектов в многопозиционной системе приемников. Способы основаны на распределении векторов направлений на предполагаемые объекты по принадлежности конкретным объектам, то есть нахождении сопряженных векторов. Вычисление пространственных координат объектов осуществляется через оценки дальностей до объектов, которые находятся путем решения системы уравнений линейной зависимости сопряженных векторов.Known methods [1-3] for determining the spatial coordinates of several objects in a multi-position receiver system. The methods are based on the distribution of direction vectors to the alleged objects by belonging to specific objects, that is, finding the conjugate vectors. The calculation of the spatial coordinates of objects is carried out through estimates of the distances to objects, which are found by solving a system of equations for the linear dependence of conjugate vectors.

Однако все эти способы не показывают, как находятся координаты векторов направлений на объекты. Возьмем в качестве прототипа способ определения пространственного положения, скорости и ускорения объекта в пассивной сканирующей системе видения [3], который применительно к нескольким объектам наблюдения алгоритмически сводится к следующему.However, all these methods do not show how the coordinates of the direction vectors to objects are found. Let us take as a prototype a method for determining the spatial position, velocity and acceleration of an object in a passive scanning vision system [3], which in relation to several objects of observation is algorithmically reduced to the following.

1. Размещают в пространстве несколько взаимно ориентированных приемников, сканирующих зону обзора.1. Place in space several mutually oriented receivers scanning the field of view.

2. Формируют в одном периоде сканирования орты ak(i) векторов i-x направлений на объекты

Figure 00000003
в системах координат приемников с запоминанием моментов времени tk (i) их образования.2. In one scanning period, unit vectors a k (i) of vectors of ix directions to objects are formed
Figure 00000003
in the coordinate systems of receivers with memorizing the moments of time t k (i) of their formation.

3. Записывают достаточное условие сопряжения векторов в системе координат 1-го приемника с учетом моментов времени tk(i) как систему линейных уравнений в матричной форме, неизвестными которой являются дальности rk(i) до объектов и координаты векторов скорости.3. Write down a sufficient condition for vector conjugation in the coordinate system of the 1st receiver, taking into account the time moments t k (i) as a system of linear equations in matrix form, the unknowns of which are the distances r k (i) to objects and the coordinates of the velocity vectors.

4. Распределяют орты направлений по принадлежности конкретным объектам путем проверки выполнения достаточного условия сопряжения векторов, и находят оценки дальностей

Figure 00000004
до объектов решением системы уравнений методом обратной матрицы.4. The unit vectors of the directions are distributed by belonging to specific objects by checking the fulfillment of the sufficient condition for the conjugation of vectors, and estimates of the distances are found
Figure 00000004
to objects by solving a system of equations by the inverse matrix method.

5. Умножают оценки дальностей

Figure 00000005
на орты ak(i) векторов направлений и получают оценки пространственных координат объектов
Figure 00000006
в системах координат приемников
Figure 00000007
Дополнительно составляют векторы скоростей из оценок их координат.5. Multiply range estimates
Figure 00000005
on the unit vectors a k (i) of the direction vectors and obtain estimates of the spatial coordinates of the objects
Figure 00000006
in receiver coordinate systems
Figure 00000007
Additionally, velocity vectors are made from the estimates of their coordinates.

Данный способ обладает следующими недостатками.This method has the following disadvantages.

1. Способ не показывает, как находятся координаты ортов векторов направлений на объекты.1. The method does not show how the coordinates of the unit vectors of the direction vectors to the objects are found.

2. Применительно к радиосистеме с электронным сканированием малые разности моментов времени фиксации ортов в приемниках в течение одного общего периода сканирования приводят к неустойчивости процесса обращения матрицы системы, элементы столбцов которой оказываются близкими к нулю. Это приводит к большим ошибкам оценок координат векторов скоростей. По этой причине нахождение векторов скоростей по одному периоду при электронном сканировании становится невозможным.2. As applied to a radio system with electronic scanning, small differences in the times of fixing the unit vectors in the receivers during one common scanning period lead to instability of the process of inversion of the system matrix, whose column elements turn out to be close to zero. This leads to large errors in the estimates of the coordinates of the velocity vectors. For this reason, it becomes impossible to find the velocity vectors for one period during electronic scanning.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение этих недостатков, а именно на определение координат ортов направлений на объекты за счет измерения угловых координат объектов и нахождение пространственных координат объектов вместе с оценками векторов их движения за счет увеличения времени между периодами сканирования в приемниках при наличии передатчика.The proposed technical solution is aimed at eliminating these shortcomings, namely, determining the coordinates of the unit vectors of directions to objects by measuring the angular coordinates of objects and finding the spatial coordinates of objects together with estimates of their motion vectors by increasing the time between scanning periods in receivers in the presence of a transmitter.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается применением способа определения пространственных координат и скоростей объектов сканирующей многопозиционной радиосистемой, который заключается в размещении в пространстве нескольких радиоприемников, сканирующих зону обзора и взаимно ориентированных матрицами поворота и базовыми векторами, соединяющими системы координат приемников, формировании в одном периоде сканирования ортов векторов направлений на объекты, распределении этих ортов по принадлежности конкретным объектам с учетом моментов времени образования ортов и нахождении оценок дальностей до объектов и координат векторов скоростей путем решения системы уравнений линейной зависимости векторов, отличающийся тем, что добавляют внешний радиопередатчик, и сканирование антенн приемников осуществляют электронным образом в последовательности периодов с задержкой во времени, при этом в каждом периоде сканирования сигналы, переданные передатчиком и принятые приемниками, преобразуют в комплексные спектры, выделяют спектральные составляющие, амплитуды которых превышают порог обнаружения полезного сигнала и по факту превышения порога определяют амплитудно-фазовым методом угловые координаты азимута и угла места положения объектов, после чего на основе угловых координат находят орты векторов направлений на объекты в системах координат приемников, группируют орты по принадлежности конкретным объектам, затем из координат ортов каждой группы и разностей моментов времени сканирования составляют по определенному правилу матрицу А, вычисляют матрицу весовых коэффициентов W=(ATA)-lAT, где "T" и "-1" - символы транспонирования и обращения матрицы, умножают матрицу W слева на вектор В координат базовых векторов и получают вектор X=W⋅В оценок дальностей и координат вектора скорости для каждой группы сопряженных векторов, умножают оценки дальностей на орты и получают вектор пространственных координат объекта.The technical result of the proposed technical solution is achieved by using a method for determining the spatial coordinates and velocities of objects by a scanning multi-position radio system, which consists in placing several radio receivers in space, scanning the viewing area and mutually oriented by rotation matrices and base vectors connecting the coordinate systems of the receivers, forming unit vectors in one scanning period vectors of directions to objects, the distribution of these unit vectors by belonging to specific objects, taking into account the moments of formation of unit vectors and finding estimates of distances to objects and coordinates of the vectors of velocities by solving a system of equations of linear dependence of vectors, characterized in that an external radio transmitter is added, and the scanning of receiver antennas is carried out electronically in a sequence of periods with a time delay, while in each scanning period, the signals transmitted by the transmitter and received by the receivers, are converted into complex spectra, spectral components are isolated, the amplitudes of which exceed the detection threshold of the useful signal and, upon exceeding the threshold, the angular coordinates of the azimuth and elevation of the objects are determined by the amplitude-phase method, after which, based on the angular coordinates, the unit vectors of the direction vectors to the objects in coordinate systems are found receivers, group the unit vectors according to their belonging to specific objects, then from the coordinates of the unit vectors of each group and the differences of the scanning times, they compose matrix A according to a certain rule, calculate the matrix of weight coefficients W = (A T A) -l A T , where "T" and "- 1 "- symbols of transposition and inversion of the matrix, multiply the matrix W on the left by the vector B of the coordinates of the base vectors and obtain the vector X = W⋅В of the estimates of the distances and coordinates of the velocity vector for each group of conjugate vectors, multiply the estimates of the distances by the unit vectors and obtain the vector of the spatial coordinates of the object ...

Расчетная часть. Алгоритмически способ сводится к следующему.Calculated part. Algorithmically, the method is reduced to the following.

1. Размещают в пространстве n приемников (n≥3), ориентированных матрицами Pk поворота осей координат по отношению к первому приемнику и базовыми векторами bk, соединяющими центры систем координат

Figure 00000008
Ориентацию систем координат осуществляют с помощью способа [1], где в качестве контрольных объектов используются несколько пространственно распределенных радиомаяков.1. Place n receivers (n≥3) in space, oriented by matrices P k of rotation of coordinate axes with respect to the first receiver and base vectors b k connecting the centers of coordinate systems
Figure 00000008
The orientation of the coordinate systems is carried out using the method [1], where several spatially distributed radio beacons are used as control objects.

Радиопередатчик, произвольно расположенный в пространстве относительно приемников, периодически излучает сигнал s(t) на определенной радиочастоте. В последовательности моментов времени tk периодов сканирования k-х приемников

Figure 00000009
в каждом приемнике выполняют следующие операции.A radio transmitter, randomly located in space relative to the receivers, periodically emits a signal s (t) at a certain radio frequency. In a sequence of time instants t k scanning periods of k-th receivers
Figure 00000009
in each receiver, the following operations are performed.

2. В k-м временном периоде осуществляют электронное сканирование антенной k-го приемника с узкой ДНА по угломерному пространству зоны обзора. При каждом положении линии визирования принимаемый сигнал sk(t) проходит тракт первичной обработки и преобразуются в q-x измерительных каналах

Figure 00000010
в комплексные спектры
Figure 00000011
на j-x промежуточных частотах ƒj. После чего выделяют спектральные составляющие
Figure 00000012
на тех частотах ƒjk, на которых максимум амплитуды
Figure 00000013
превышает порог обнаружения полезного сигнала одновременно во всех q-x каналах. Запоминают угловые координаты азимута ϕk(i) и угла места θk(i) по факту обнаружения каждого i-го полезного сигнала
Figure 00000014
за период сканирования зоны обзора. Тем самым находят угловые координаты объектов методом максимума амплитуды.2. In the k-th time period, an electronic scanning of the antenna of the k-th receiver with a narrow antenna pattern is carried out along the goniometric space of the viewing area. At each position of the line of sight, the received signal s k (t) passes through the primary processing path and is converted into qx measuring channels
Figure 00000010
to complex spectra
Figure 00000011
at jx intermediate frequencies ƒ j . Then the spectral components are isolated
Figure 00000012
at those frequencies ƒ jk at which the maximum amplitude
Figure 00000013
exceeds the detection threshold of a useful signal simultaneously in all qx channels. The angular coordinates of the azimuth ϕ k (i) and the elevation angle θ k (i) are memorized upon detection of each i-th useful signal
Figure 00000014
during the scanning period of the view area. Thus, the angular coordinates of objects are found by the method of maximum amplitude.

3. Для уменьшения погрешности измерения угловых координат, которая в амплитудном методе составляет половину шага сканирования Δϕ/2 и Δθ/2, дополнительно из комплексных составляющих

Figure 00000015
выделяют аргументы - фазы
Figure 00000016
в q-x каналах
Figure 00000017
и методом разности фаз находят более точные оценки угловых координат. При этом совместное применение амплитудного и фазового методов устраняет проблему неоднозначности измерения фазы за счет приема сигнала в направлении, близком к биссектрисе узкой ДНА с шириной порядка 1°-3°. Кроме того, если в зоне обзора находятся несколько объектов, не различимых по скорости и доплеровской частоте, то амплитудный метод позволяет их обнаружить.3. To reduce the measurement error of angular coordinates, which in the amplitude method is half the scanning step Δϕ / 2 and Δθ / 2, additionally from the complex components
Figure 00000015
highlight arguments - phases
Figure 00000016
in qx channels
Figure 00000017
and the phase difference method is used to find more accurate estimates of the angular coordinates. In this case, the combined application of the amplitude and phase methods eliminates the problem of ambiguity in measuring the phase by receiving a signal in a direction close to the bisector of a narrow beam pattern with a width of the order of 1 ° -3 °. In addition, if there are several objects in the field of view that are indistinguishable in speed and Doppler frequency, then the amplitude method allows them to be detected.

В случае движущихся объектов максимум амплитуд фиксируется на доплеровских частотах.In the case of moving objects, the maximum amplitudes are recorded at Doppler frequencies.

4. На основе угловых координат ϕk(i)=ϕk и θk(i)=θk определяют орты ak(i),

Figure 00000018
векторов направлений на объекты по формуле4. Based on the angular coordinates ϕ k (i) = ϕ k and θ k (i) = θ k determine the unit vectors a k (i),
Figure 00000018
vectors of directions to objects by the formula

ak(i)=(akx, aky, akz)=(cosθk sinϕk, sinθk, cosθk cos ϕk),a k (i) = (a kx , a ky , a kz ) = (cosθ k sinϕ k , sinθ k , cosθ k cos ϕ k ),

в местных системах координат Ok, Xk, Yk, Zk, где оси OkZk направлены в сторону объекта, оси OkXk и OkZk расположены в горизонтальной плоскости, ось OkYk - в вертикальной, угол ϕk отсчитывается от оси OkZk в плоскости Ok, Xk, Zk, угол θk - в вертикальной плоскости относительноin local coordinate systems O k , X k , Y k , Z k , where the O k Z k axes are directed towards the object, the O k X k and O k Z k axes are located in the horizontal plane, the O k Y k axis is in the vertical , the angle ϕ k is measured from the axis O k Z k in the plane O k , X k , Z k , the angle θ k is in the vertical plane relative to

5. Составляют неповторяющиеся комбинации из n векторов ak(ik),

Figure 00000019
ik∈{1, 2, …, m}. Для каждой группы векторов а1, а2, …, an, предположительно принадлежащих одному объекту, линейная зависимость векторов записывается в виде векторного уравнения в системе координат 1-го приемника с учетом возможного перемещения объекта на промежутке [t1, tk]:5. Make up non-repeating combinations of n vectors a k (i k ),
Figure 00000019
i k ∈ {1, 2,…, m}. For each group of vectors а 1 , а 2 , ..., a n , presumably belonging to one object, the linear dependence of the vectors is written in the form of a vector equation in the coordinate system of the 1st receiver, taking into account the possible movement of the object in the interval [t 1 , t k ]:

Figure 00000020
Figure 00000020

где rk - дальности до предполагаемого объекта; V1=(ν1x, νly, νlz)T - вектор скорости в системе координат 1-го приемника; ek - векторы ошибок сопряжения а1, а2, …, an. В матричной форме для случая n=3 векторное уравнение записывается как:

Figure 00000021
where r k is the distance to the proposed object; V 1 = (ν 1x , ν ly , ν lz ) T is the velocity vector in the coordinate system of the 1st receiver; e k - vectors of conjugation errors а 1 , а 2 ,…, a n. In matrix form for the case n = 3, the vector equation is written as:
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

По критерию минимума квадрата нормы вектора Е ошибок сопряжения:According to the criterion of the minimum squared norm of the vector E of the conjugation errors:

J=||Е||2=(АХ-В)Т(АХ-В)J = || E || 2 = (AX-B) T (AX-B)

находят МНК-оценки

Figure 00000023
дальностей и скоростей:find OLS estimates
Figure 00000023
ranges and speeds:

Figure 00000024
W=(ATA)-lAT.
Figure 00000024
W = (A T A) -l A T.

При обращении матрицы предусматривается процедура регуляризации.When the matrix is inverted, a regularization procedure is provided.

6. Выбирают m неповторяющихся комбинаций a1(i), a2(i), …, an(i) с наименьшими значениями показателей сопряжения

Figure 00000025
Figure 00000026
и вычисляют векторы оценок пространственных координат объектов
Figure 00000027
в системах координат k-х приемников. Устанавливают векторы скоростей
Figure 00000028
в системе координат 1-го приемника.6. Choose m non-repeating combinations a 1 (i), a 2 (i), ..., a n (i) with the smallest values of the coupling indices
Figure 00000025
Figure 00000026
and calculate vectors of estimates of spatial coordinates of objects
Figure 00000027
in coordinate systems of k-th receivers. Set the velocity vectors
Figure 00000028
in the coordinate system of the 1st receiver.

7. В частном случае применения двух приемников (n=2) матрица А системы уравнений уменьшается до размеров первых трех строк и двух столбцов, а вектор X содержит оценки двух дальностей. При этом скорость объектов оценивается по двум периодам наблюдения. Наоборот, при увеличении числа приемников (n>3) размеры матрицы А увеличиваются.7. In the particular case of using two receivers (n = 2), the matrix A of the system of equations is reduced to the size of the first three rows and two columns, and the vector X contains estimates of two ranges. In this case, the speed of objects is estimated by two observation periods. On the contrary, with an increase in the number of receivers (n> 3), the dimensions of the matrix A increase.

Заключение. Предложенный способ может быть использован в существующих радиосистемах пеленгации неподвижных и движущихся объектов на малой дальности с точностью определения угловых координат, характерной для амплитудно-фазовых методов. Реализация способа не требует привязки к карте местности и позволяет обнаруживать объекты, не разрешимые по доплеровской частоте, за счет лучшего пространственного разрешения объектов при сканировании зоны обзора антенной узкой ДНА.Conclusion. The proposed method can be used in existing radio systems for the direction finding of stationary and moving objects at short range with the accuracy of determining the angular coordinates, which is characteristic of amplitude-phase methods. The implementation of the method does not require binding to the terrain map and allows detecting objects that are not resolvable by the Doppler frequency, due to the better spatial resolution of objects when scanning the view area with a narrow beam antenna.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU 2682382. Способ ориентации систем координат наблюдателей в пассивной системе видения. Опубл. 19.03.19. Бюл. №8.1. Patent RU 2682382. Method for orientation of observer coordinate systems in a passive vision system. Publ. 03/19/19. Bul. No. 8.

2. Патент RU 2694023. Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты. Опубл. 08.07.2019. Бюл. №19.2. Patent RU 2694023. A method for finding conjugate vectors of directions to moving objects. Publ. 07/08/2019. Bul. No. 19.

3. Патент RU 2700275. Способ определения пространственного положения, скорости и ускорения объекта в пассивной сканирующей системе видения Опубл. 16.09.2019. Бюл. №26.3. Patent RU 2700275. Method for determining the spatial position, speed and acceleration of an object in a passive scanning vision system Publ. 16.09.2019. Bul. No. 26.

Claims (1)

Способ определения пространственных координат и скоростей объектов сканирующей многопозиционной радиосистемой, заключающийся в размещении в пространстве нескольких радиоприемников, сканирующих зону обзора и взаимно ориентированных матрицами поворота и базовыми векторами, соединяющими системы координат приемников, формировании в одном периоде сканирования ортов векторов направлений на объекты, распределении этих ортов по принадлежности конкретным объектам с учетом моментов времени образования ортов и нахождении оценок дальностей до объектов и координат векторов скоростей путем решения системы уравнений линейной зависимости векторов, отличающийся тем, что добавляют внешний радиопередатчик, и сканирование антенн приемников осуществляют электронным образом в последовательности периодов с задержкой во времени, при этом в каждом периоде сканирования сигналы, переданные передатчиком и принятые приемниками, преобразуют в комплексные спектры, выделяют спектральные составляющие, амплитуды которых превышают порог обнаружения полезного сигнала и по факту превышения порога определяют амплитудно-фазовым методом угловые координаты азимута и угла места положения объектов, после чего на основе угловых координат находят орты векторов направлений на объекты в системах координат приемников, группируют орты по принадлежности конкретным объектам, затем из координат ортов каждой группы и разностей моментов времени сканирования составляют по определенному правилу матрицу А, вычисляют матрицу весовых коэффициентов W=(ATA)-1AT, где “T” и “-1” - символы транспонирования и обращения матрицы, умножают матрицу W слева на вектор В координат базовых векторов и получают вектор X=W⋅В оценок дальностей и координат вектора скорости для каждой группы сопряженных векторов, умножают оценки дальностей на орты и получают вектор пространственных координат объекта.A method for determining the spatial coordinates and velocities of objects by a scanning multi-position radio system, which consists in placing several radio receivers in space, scanning the viewing area and mutually oriented by rotation matrices and base vectors connecting the coordinate systems of the receivers, forming unit vectors of direction vectors to objects in one scanning period, distributing these unit vectors by belonging to specific objects, taking into account the moments of time of formation of unit vectors and finding estimates of distances to objects and coordinates of velocity vectors by solving a system of equations of linear dependence of vectors, characterized in that an external radio transmitter is added, and scanning of receiver antennas is carried out electronically in a sequence of periods with a time delay , while in each scanning period the signals transmitted by the transmitter and received by the receivers are converted into complex spectra, spectral components are separated, the amplitudes of which x exceed the detection threshold of the useful signal and upon exceeding the threshold, the angular coordinates of the azimuth and the elevation of the objects are determined by the amplitude-phase method, after which, on the basis of the angular coordinates, the unit vectors of the direction vectors to the objects in the receiver coordinate systems are found, the unit vectors are grouped by belonging to specific objects, then from the coordinates of the unit vectors of each group and the differences of the scanning times, they compose the matrix A according to a certain rule, calculate the matrix of weight coefficients W = (A T A) -1 A T , where “T” and “-1” are symbols of transposition and matrix inversion, multiply the matrix W on the left by the vector B coordinates of the base vectors and obtain the vector X = W⋅В of the estimates of the ranges and coordinates of the velocity vector for each group of conjugate vectors, multiply the estimates of the distances by the unit vectors and obtain the vector of the spatial coordinates of the object.
RU2020105511A 2020-02-05 2020-02-05 Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system RU2729459C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105511A RU2729459C1 (en) 2020-02-05 2020-02-05 Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105511A RU2729459C1 (en) 2020-02-05 2020-02-05 Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729459C1 true RU2729459C1 (en) 2020-08-06

Family

ID=72085282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105511A RU2729459C1 (en) 2020-02-05 2020-02-05 Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729459C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766569C1 (en) * 2021-05-31 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for monitoring moving objects with multi-position receiver system
RU2803325C1 (en) * 2022-10-28 2023-09-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for determining coordinates and velocity vectors of several objects by a system of doppler receivers

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998028634A2 (en) * 1996-12-04 1998-07-02 Olivetti Research Limited Detection system for determining positional and other information about objects
US20040233102A1 (en) * 2001-05-04 2004-11-25 Baugh Kevin W. System and method for narrowband pre-detection signal processing for passive coherent location applications
WO2011149738A1 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 Wellington Robert J Determining spatial orientation information of a body from multiple electromagnetic signals
US20140050052A1 (en) * 2012-08-17 2014-02-20 Au Optronics Corp. Method and system for detecting spatial position of indicator object by using sound wave
RU2682382C1 (en) * 2018-04-02 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Observers in the passive vision system coordinate systems orientation method
RU2694023C1 (en) * 2018-07-11 2019-07-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of finding conjugate direction vectors on moving objects
RU2700275C1 (en) * 2018-11-12 2019-09-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of determining spatial position, speed and acceleration of an object in a passive scanning vision system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998028634A2 (en) * 1996-12-04 1998-07-02 Olivetti Research Limited Detection system for determining positional and other information about objects
US20040233102A1 (en) * 2001-05-04 2004-11-25 Baugh Kevin W. System and method for narrowband pre-detection signal processing for passive coherent location applications
WO2011149738A1 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 Wellington Robert J Determining spatial orientation information of a body from multiple electromagnetic signals
US20140050052A1 (en) * 2012-08-17 2014-02-20 Au Optronics Corp. Method and system for detecting spatial position of indicator object by using sound wave
RU2682382C1 (en) * 2018-04-02 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Observers in the passive vision system coordinate systems orientation method
RU2694023C1 (en) * 2018-07-11 2019-07-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of finding conjugate direction vectors on moving objects
RU2700275C1 (en) * 2018-11-12 2019-09-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of determining spatial position, speed and acceleration of an object in a passive scanning vision system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766569C1 (en) * 2021-05-31 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for monitoring moving objects with multi-position receiver system
RU2803325C1 (en) * 2022-10-28 2023-09-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for determining coordinates and velocity vectors of several objects by a system of doppler receivers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6920198B2 (en) An imaging radar sensor that measures objects in the vertical direction by forming a digital beam in the horizontal direction and comparing the phases of offset transmitters.
JP2021183985A (en) Mimo radar sensor for automobile
US4321601A (en) Three dimensional, azimuth-correcting mapping radar
US5659318A (en) Interferometric SAR processor for elevation
US11454702B2 (en) Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device
US4996533A (en) Single station radar ocean surface current mapper
JPH045156B2 (en)
RU2373551C1 (en) Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets
Nenashev et al. Formation of radar image the earth's surface in the front zone review two-position systems airborne radar
Ummenhofer et al. Direction of arrival estimation techniques for passive radar based 3D target localization
RU2713498C1 (en) Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects
RU2729459C1 (en) Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system
RU2275649C2 (en) Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources
JP6324108B2 (en) Synthetic aperture radar equipment
RU2569843C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth's surface in on-board doppler radar station with linear antenna array
RU2368918C1 (en) Method of forming three-dimensional surface images based on onboard radio-thermal locator
RU2379707C1 (en) Method for surface observation by onboard radio-ir-radar connected with radar
RU2572357C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth's surface in on-board four-channel doppler radar set
Weishaupt et al. Calibration and signal processing of polarimetric radar data in automotive applications
RU2483324C1 (en) Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface
RU2539558C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth's surface and air environment using antenna array
RU2316786C1 (en) Mode of observation over the surface and air situation on a multi-channel radar basis
RU2719631C1 (en) Method of determining spatial coordinates of a moving object by a passive radio system
RU2316019C1 (en) Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar
RU2726321C1 (en) Method of determining spatial position and speed in a group of objects by a system of doppler receivers