RU2734108C1 - Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources - Google Patents

Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources Download PDF

Info

Publication number
RU2734108C1
RU2734108C1 RU2019137291A RU2019137291A RU2734108C1 RU 2734108 C1 RU2734108 C1 RU 2734108C1 RU 2019137291 A RU2019137291 A RU 2019137291A RU 2019137291 A RU2019137291 A RU 2019137291A RU 2734108 C1 RU2734108 C1 RU 2734108C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
spacecraft
earth
aircraft
coordinates
Prior art date
Application number
RU2019137291A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ефим Миронович Сыроелов
Павел Борисович Попов
Original Assignee
Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
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 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" filed Critical Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
Priority to RU2019137291A priority Critical patent/RU2734108C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734108C1 publication Critical patent/RU2734108C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-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
    • G01S5/06Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to radio direction-finding, specifically to determining location of radio-frequency sources (RFS). In the method of determining coordinates of radio-frequency sources located in a given region of the Earth, emitting a periodic sequence of signals, in a given region of the Earth, a spatial multi-position system for determining coordinates by means of receiving equipment of one spacecraft (SC) or aircraft (AC) moving in space and conducting monitoring of the specified area of the Earth. That is ensured by calculating the arrival time of the same individual fragments of the emitted periodic signal sequence in the receiving equipment of the spacecraft (or aircraft) by interpolation in time of said fragments received at spaced points of the spacecraft orbit (or AC). Then, receiving equipment of one spacecraft is used to process signal fragments and, as per difference between actual pulses arrival times and calculated pulses positions on time axis, determining the coordinates of the radio-frequency source on the surface of the earth by a radio-dimensional method.
EFFECT: technical result consists in simplification of the process of determining spatial coordinates of an object using a system of space or aircraft radio-electronic probing of the surface of the Earth.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиопеленгации, а именно к определению местоположения объектов - источников радиоизлучения (ИРИ).The invention relates to the field of radio direction finding, namely, to determine the location of objects - sources of radio emission (IRI).

Основным методом местоопределения ИРИ является пеленгационный. Этот метод обладает высокой разрешающей способностью, достоверностью и оперативностью при обработке больших потоков сигналов, принимаемых со всей области радиовидимости, однако имеет не очень высокие точностные характеристики, особенно при удалении ИРИ от подспутниковой точки.The main method for locating the IRI is direction finding. This method has a high resolution, reliability and efficiency when processing large streams of signals received from the entire radio visibility range, but it does not have very high accuracy characteristics, especially when the SIR is removed from the sub-satellite point.

Известен «Способ определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу» (патент RU 2172495 C1, приоритет от 06.05.2000, МПК G01S 5/00, G01S 5/06). В способе принимают сигнал от искомой земной станции (ЗС) на приемной земной станции (ПрЗС), измеряют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для всей трассы «ЗС - спутник - ПЗС» в соответствующие моменты времени ti с шагом Δt, обрабатывают их. На основе обработки вычисляют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник». Общее число Q измеренных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник - ПЗС» и вычисленных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник» выбирают из условия

Figure 00000001
а значение Δt выбирают в пределах от 30 до 6000 с. Запоминают упомянутые значения Q и соответствующие им моменты времени ti. Вычисляют размер максимальной пеленгационной базы (ПБ), причем ПБ являются различные пары точек орбиты спутника, запоминают его. Группируют попарно все возможные сочетания ПБ на интервале упомянутых Q значений с шагом n=ΔT/Δt, где ΔT - временной шаг формирования ПБ. Сравнивают размеры ПБ в сгруппированных парах с пороговым значением, выделяют пары ПБ, в которых обе ПБ не короче порогового значения. Измеряют угол между ПБ в выделенных парах ПБ, сравнивают измеренный угол с пороговым значением. Выбирают пары ПБ, в которых измеренный угол не менее порогового значения, и для каждой из выбранных пар ПБ интегрируют на соответствующем каждой ПБ интервале времени запомненные значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник». Определяют разностно-дальномерным способом местоположение ЗС. Далее запоминают координаты ЗС, усредняют запомненные координаты, а результат усреднения определяют как окончательное местоположение ЗС. Недостатком способа является высокий уровень погрешности при определении координат. На практике сложно обеспечить приемлемую точность данных измерений угла между ПБ в выделенных парах ПБ.Known "Method for determining the location of a satellite earth station by a relayed signal" (patent RU 2172495 C1, priority from 06/05/2000, IPC G01S 5/00, G01S 5/06). In the method, a signal from the desired earth station (ES) is received at the receiving earth station (WGS), the values of the Doppler shift of the signal carrier frequency are measured for the entire path "ZS - satellite - MES" at the appropriate times t i with a step of Δt, and they are processed. On the basis of the processing, the values of the Doppler shift of the signal carrier frequency are calculated for the path "ЗС - satellite". The total number Q of the measured values of the Doppler shift of the signal frequency for the path "ЗС - satellite - СЗС" and the calculated values of the Doppler shift of the signal frequency for the path "ЗС - satellite" is selected from the condition
Figure 00000001
and the value of Δt is selected in the range from 30 to 6000 s. The mentioned values of Q and the corresponding moments of time t i are stored . The size of the maximum direction finding base (PB) is calculated, and the PB are different pairs of satellite orbit points, and it is stored. All possible PB combinations are grouped in pairs on the interval of the mentioned Q values with a step n = ΔT / Δt, where ΔT is the time step of PB formation. The sizes of PB in grouped pairs are compared with the threshold value, pairs of PBs are distinguished in which both PBs are not shorter than the threshold value. Measure the angle between the PB in the selected pairs of PB, compare the measured angle with the threshold value. PB pairs are selected in which the measured angle is not less than the threshold value, and for each of the selected PB pairs, the stored values of the Doppler shift of the signal carrier frequency for the "GS - satellite" path are integrated at the corresponding time interval for each PB. The location of the ES is determined by the differential-ranging method. Further, the coordinates of the ES are stored, the stored coordinates are averaged, and the averaging result is determined as the final location of the ES. The disadvantage of this method is the high level of error in determining the coordinates. In practice, it is difficult to ensure an acceptable accuracy of measurement data for the angle between PBs in selected pairs of PBs.

Известен «Угломестно-временной доплеровский способ определения координат аварийного объекта», принятый заявителем за прототип (патент RU 2302645 C1, приоритет от 16.02.2006, МПК G01S 5/02, H04B 7/185, B64G 3/00, G01C 21/00). Реализация разностно-дальномерного метода определения координат источников излучения радиоволн (ИИР) в прототипе осуществляется при организации одномоментного приема сигнала от ИИР с использованием баллистически связанной группировки из двух или трех космических аппаратов или, соответственно, группировкой летательных аппаратов. Предлагаемый способ заключается в измерении частоты Доплера беззапросным методом при появлении сигнала передатчика аварийного объекта в поле зрения приемной антенны космического аппарата. Предлагаемый способ может быть использован на космических аппаратах, находящихся на орбите искусственного спутника Земли, кромке геостационарной, стабилизируемых вращением вдоль вертикальной оси. Недостатками таких систем являются: высокая стоимость, постоянные изменения размеров баз в реальном полете, проблемы с устранением неоднозначности при приеме сигналов, особенно при увеличении размеров баз, сложность в организации управления процессами наблюдения и др.Known "Angular-time Doppler method for determining the coordinates of an emergency object", adopted by the applicant for a prototype (patent RU 2302645 C1, priority from 16.02.2006, IPC G01S 5/02, H04B 7/185, B64G 3/00, G01C 21/00) ... The implementation of the differential-rangefinder method for determining the coordinates of radio wave radiation sources (RRS) in the prototype is carried out when organizing a single-stage signal reception from RRS using a ballistically coupled constellation of two or three spacecraft or, respectively, a constellation of aircraft. The proposed method consists in measuring the Doppler frequency by a non-query method when the signal from the transmitter of the emergency object appears in the field of view of the receiving antenna of the spacecraft. The proposed method can be used on spacecraft in orbit of an artificial Earth satellite, the edge of the geostationary, stabilized by rotation along the vertical axis. The disadvantages of such systems are: high cost, constant changes in the size of the bases in real flight, problems with the elimination of ambiguity when receiving signals, especially with an increase in the size of the bases, the complexity in organizing the control of observation processes, etc.

Разностно-дальномерный метод (РДМ) местоопределения требует измерения времен прихода (либо их разностей) одного и того же сигнала в три (не обязательно различные) точки пространства по различным путям.Differential rangefinder (RDM) positioning method requires measuring the arrival times (or their differences) of the same signal at three (not necessarily different) points in space along different paths.

При этом в предположении, что сигнал распространяется в пространстве прямолинейно со скоростью света, разности времен приема сигнала пересчитываются в разности расстояний от точек приема до ИРИ.In this case, under the assumption that the signal propagates in space in a rectilinear manner at the speed of light, the differences in the signal reception times are recalculated in the difference in the distances from the reception points to the IRI.

Однако в зоне радиовидимости ИРИ имеется, как правило, только один КА (или ЛА) данной системы, и в некоторых случаях, в условиях многократного приема сигналов от неподвижного источника лишь одним приемником, размещенным на перемещающемся КА (или ЛА), может быть применен «квази-разностно-дальномерный» метод (квази-РДМ) определения местоположения источника радиоизлучения.However, as a rule, there is only one spacecraft (or aircraft) of this system in the radio visibility zone of the IRI, and in some cases, under conditions of multiple reception of signals from a stationary source, only one receiver located on a moving spacecraft (or aircraft) can be used. quasi-difference-rangefinder "method (quasi-RDM) for determining the location of a radio emission source.

Применение квази-РДМ становится возможным, если излучение радиосигналов источником носит настолько регулярный характер, что, зная моменты излучения одного или нескольких сигналов, можно с большой точностью предсказывать моменты излучения последующих сигналов в течение длительного периода времени. Основываясь на этих предсказаниях можно «квази-синхронизировать» сигналы, полученные в разные моменты времени в разнесенных точках траектории КА (или ЛА), и рассчитать соответствующие этим точкам разности расстояний до ИРИ.The use of quasi-RDM becomes possible if the emission of radio signals by the source is so regular that, knowing the moments of emission of one or several signals, it is possible to predict with high accuracy the moments of emission of subsequent signals over a long period of time. Based on these predictions, it is possible to "quasi-synchronize" the signals received at different points in time at the spaced points of the spacecraft (or aircraft) trajectory, and to calculate the difference in distances to the ERS corresponding to these points.

Простейший пример регулярного излучения - это периодическая последовательность сигналов, излучаемая с постоянным периодом Т. Для определения момента излучения очередного сигнала достаточно знать момент излучения одного (любого) из предыдущих сигналов и число сигналов, выпущенных в промежутке между ними.The simplest example of regular radiation is a periodic sequence of signals emitted with a constant period T. To determine the moment of emission of the next signal, it is enough to know the moment of emission of one (any) of the previous signals and the number of signals emitted in the interval between them.

Реально ряд радиоэлектронных средств использует сигналы с изменяющимися по определенному закону межимпульсными интервалами (т.н. «вобуляция периода»). В более сложном случае ИРИ осуществляет вобуляцию периода повторения сигналов, когда временные интервалы между соседними сигналами периодически повторяются: Т1, Т2, …, ТК, Т1, Т2. Такая последовательность может быть разбита на К периодических подпоследовательностей, каждая из которых имеет периодIn reality, a number of radio electronic devices use signals with interpulse intervals varying according to a certain law (the so-called "period wobble"). In a more complex case, the IRI performs wobbling of the signal repetition period, when the time intervals between adjacent signals are periodically repeated: T 1 , T 2 , ..., T K , T 1 , T 2 . Such a sequence can be split into K periodic subsequences, each of which has a period

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, решение задачи местоопределения ИИР с вобуляцией периода повторения сигналов может быть сведено к решению более простой задачи, ориентированной на излучение сигналов с постоянным периодом.Thus, the solution to the problem of positioning the RRI with wobbling of the signal repetition period can be reduced to solving a simpler problem focused on the emission of signals with a constant period.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении процесса определения пространственных координат объекта с помощью системы космического или авиационного радиоэлектронного зондирования поверхности Земного шара, при этом используется только один КА (или ЛА) вместо многопозиционного пеленга с несколькими КА, и создании все более простых, дешевых, доступных технологий радиовидения, обеспечивающих их более широкое применение в различных практических задачах дистанционного зондирования Земли.The technical result of the claimed invention is to simplify the process of determining the spatial coordinates of an object using a system of space or aviation electronic sounding of the Earth's surface, while using only one spacecraft (or aircraft) instead of a multi-position bearing with several spacecraft, and creating increasingly simple, cheap, affordable radio-imaging technologies, ensuring their wider application in various practical problems of remote sensing of the Earth.

Для этого предлагается способ определения координат источников радиоизлучения (ИРИ), расположенных в заданном районе Земли, излучающих периодическую последовательность сигналов, заключающийся в том, что в заданном районе Земли создают во времени пространственную многопозиционную систему определения координат, отличающийся тем, что пространственную многопозиционную систему определения координат создают посредством приемной аппаратуры одного космического (КА) или летательного аппарата (ЛА), перемещающегося в пространстве и ведущего наблюдение за заданным районом Земли, для этого вычисляют время прихода в приемную аппаратуру КА (или ЛА) одних и тех же отдельных фрагментов излучаемой периодической последовательности сигналов путем интерполирования по времени этих фрагментов, принятых в разнесенных точках орбиты КА (или ЛА), обрабатывают приемной аппаратурой одного космического аппарата фрагменты сигналов, и, по разности между временами прихода реальных импульсов и вычисленными положениями импульсов на оси времени, определяют координаты ИРИ на поверхности земного шара радиодальномерным методом.For this, a method is proposed for determining the coordinates of radio emission sources (IRS) located in a given region of the Earth, emitting a periodic sequence of signals, which consists in the fact that in a given region of the Earth a spatial multipositional coordinate determination system is created in time, characterized in that the spatial multipositional coordinate determination system created by means of the receiving equipment of one spacecraft (SC) or aircraft (AC), moving in space and conducting observation of a given area of the Earth, for this, the time of arrival in the receiving equipment of the SC (or aircraft) of the same individual fragments of the emitted periodic signal sequence is calculated by time interpolation of these fragments received at the spaced points of the spacecraft orbit (or aircraft), the signal fragments are processed by the receiving equipment of one spacecraft, and, according to the difference between the arrival times of real pulses and the calculated positions pulses on the time axis, determine the coordinates of the IRI on the surface of the earth using the radio range method.

Источник, расположенный на поверхности Земли, излучает периодическую последовательность сигналов (возможно, с пропусками фрагментов этой последовательности).A source located on the Earth's surface emits a periodic sequence of signals (possibly with missing fragments of this sequence).

Приемник сигналов, расположенный на борту КА (или ЛА), перемещается в пространстве и принимает сигналы от источника. В моменты приема каждого сигнала измеряются, с определенной точностью, координаты (широта, долгота, высота) КА (или ЛА) и время приема сигнала. При этом принимаются либо все излучаемые сигналы (с небольшими пропусками, связанными с ошибками или помехами приема), либо отдельные «пачки», состоящие из нескольких последовательных сигналов.A signal receiver located on board a spacecraft (or aircraft) moves in space and receives signals from a source. At the moments of receiving each signal, the coordinates (latitude, longitude, altitude) of the spacecraft (or aircraft) and the time of signal reception are measured, with a certain accuracy. In this case, either all emitted signals are received (with small gaps associated with errors or reception interference), or individual "bursts" consisting of several successive signals.

Имитировать разнесенные в пространстве измерения времени приема одного и того же сигнала при использовании одного и того же КА (или ЛА) можно, если сигнал можно интерполировать по времени (например, если он имеет периодические повторения одних и тех же фрагментов, так что, определив времена прихода этих фрагментов в разнесенных точках орбиты КА (или ЛА), можно вычислить времена прихода одного и того же фрагмента сигнала в этих точках орбиты).It is possible to simulate spaced apart measurements of the reception time of the same signal when using the same spacecraft (or aircraft) if the signal can be interpolated in time (for example, if it has periodic repetitions of the same fragments, so that by determining the times the arrival of these fragments at spaced points of the spacecraft orbit (or aircraft), it is possible to calculate the arrival times of the same signal fragment at these points of the orbit).

Основной частью исходной информации для алгоритма определения местоположения ИРИ являются результаты измерения параметров сигналов, принятых аппаратурой, установленной на КА (или ЛА) в процессе его полета, а также навигационных данных о местоположении КА (или ЛА) в моменты приема сигналов.The main part of the initial information for the algorithm for determining the position of the IRR is the results of measuring the parameters of the signals received by the equipment installed on the spacecraft (or aircraft) during its flight, as well as navigation data on the location of the spacecraft (or aircraft) at the moments of receiving signals.

Другую часть исходной информации составляет набор параметров, позволяющих выделить из всего множества принятых сигналов сигналы от одного и того же ИРИ. В первую очередь, это набор свойственных ИРИ радиотехнических параметров. Возможно также наличие априорной информации о районе его местоположения. В частности, эта информация может быть получена в результате радиопеленгации, произведенной путем обработки данных того же сеанса наблюдения, либо одного из предшествующих ему.Another part of the initial information is a set of parameters that make it possible to select from the entire set of received signals signals from the same IRI. First of all, it is a set of radio technical parameters inherent to the IRI. It is also possible that there is a priori information about the area of its location. In particular, this information can be obtained as a result of radio direction finding, produced by processing data from the same observation session, or one of the preceding ones.

В любом случае, задаются границы зоны наблюдения, в пределах которой заведомо размещен источник радиоизлучения.In any case, the boundaries of the observation area are set, within which the radio emission source is deliberately located.

Способ определения пространственных координат источников радиоизлучения состоит в создании во времени пространственной многопозиционной системы за счет движения по орбите одного КА (или ЛА). КА (или ЛА) ведет наблюдение за заданным районом Земли, осуществляет прием и обработку сигналов ИРИ. Далее вычисляются разности между временами прихода реальных импульсов и вычисленными положениями импульсов на оси времени, где должны были находиться импульсы, если бы КА (или ЛА) не перемещался относительно ИИР.The method for determining the spatial coordinates of radio emission sources consists in creating a spatial multi-position system in time due to the movement in the orbit of one spacecraft (or aircraft). The spacecraft (or aircraft) monitors the given area of the Earth, receives and processes the signals from the IRR. Next, the differences between the arrival times of real pulses and the calculated positions of the pulses on the time axis are calculated, where the pulses should have been if the spacecraft (or aircraft) did not move relative to the IRR.

Обработка полученной на КА (или ЛА) в процессе полета информации может быть произведена как на борту КА (или ЛА), так и на наземном комплексе приема и обработки переданной информации.The information received on the spacecraft (or aircraft) during the flight can be processed both on board the spacecraft (or aircraft) and at the ground complex for receiving and processing the transmitted information.

На фиг. 1 показана схема создания во времени пространственной многопозиционной системы группой из нескольких КА.FIG. 1 shows a diagram of the creation in time of a spatial multi-position system by a group of several spacecraft.

На фиг.2 показана схема создания во времени пространственной многопозиционной системы одним КА. Здесь:Figure 2 shows a diagram of the creation in time of a spatial multi-position system by one spacecraft. Here:

1. Положение космического аппарата в момент времени t1 - КА(t1).1. Position of the spacecraft at time t 1 - SC (t 1 ).

2. Положение космического аппарата в момент времени t2 - КА(t2).2. The position of the spacecraft at time t 2 - SC (t 2 ).

3. Положение космического аппарата в момент времени t3 - КА(t3).3. The position of the spacecraft at time t 3 - SC (t 3 ).

4. Источник радиоизлучения - ИРИ.4. The source of radio emission - IRI.

Заявляемый способ определения пространственных координат объекта осуществляется следующим образом (фиг. 2):The claimed method for determining the spatial coordinates of an object is carried out as follows (Fig. 2):

- создается во времени пространственная многопозиционная система за счет движения по орбите одного КА (или ЛА);- a spatial multi-position system is created in time due to the orbital motion of one spacecraft (or aircraft);

- вычисляются разности времен прихода Δti между реальными импульсами и вычисленными положениями импульсов на оси времени, где должны были находиться импульсы, если бы КА (или ЛА) не перемещался относительно ИРИ;- the time differences of arrival Δt i are calculated between the real pulses and the calculated positions of the pulses on the time axis, where the pulses should have been if the spacecraft (or aircraft) did not move relative to the IRR;

- вычисленные значения разностей хода Δti используются так же, как в традиционном РДМ.- the calculated values of the path differences Δt i are used in the same way as in the traditional RDM.

Для реализации РДМ с помощью программного обеспечения необходимо выделить класс ИРИ, сигналы которых имеют периодическую структуру, научиться отождествлять разнесенные по времени излучения фрагменты одного и того же ИРИ (с использованием координат, полученных пеленгационным методом, и радиотехнических параметров сигналов), а также оценить погрешности вычисления Δti по формулеTo implement RDM using software, it is necessary to select the class of IRI, the signals of which have a periodic structure, to learn to identify fragments of the same IRR spaced in time of radiation (using coordinates obtained by the direction finding method and radio technical parameters of signals), and also to evaluate the calculation errors Δt i by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где Т - период следования импульсов;where T is the pulse repetition period;

ni - целое количество периодов Т, прошедшее за интервал [ti ti+1].n i is an integer number of periods T that have passed over the interval [t i t i + 1 ].

Вычисленные значения разностей хода Δti используются так же, как в традиционном РДМ.The calculated values of the path differences Δt i are used in the same way as in the traditional RDM.

Формула (1) определяется точностью знания Т и величиной n. К такому классу можно отнести некоторых абонентов спутниковых систем связи и некоторые радиолокационные станции.Formula (1) is determined by the accuracy of knowledge of T and the value of n. This class includes some subscribers of satellite communications systems and some radar stations.

Рассмотрим возможности уточнения координат для импульсных ИРИ по результатам приема сигналов в одном сеансе наблюдения КА (или ЛА). При целевом планировании наблюдения совокупность наблюдений за сеанс одного и того же ИРИ представляет собой группу фрагментов сигнала, принятых в моменты времени t1, t2, … tn∈[tн.с. tк.с.], здесьLet us consider the possibilities of specifying the coordinates for pulsed ERS based on the results of signal reception in one session of the spacecraft (or aircraft) observation. In case of target planning of observation, the set of observations for a session of the same IRI is a group of signal fragments received at times t 1 , t 2 , ... t n ∈ [t n.s. t c.c. ], here

- tн.с. - время начала сеанса наблюдения;- t n.s. - start time of the observation session;

- tк.c. - время окончания сеанса наблюдения.- t c.c. - time of the end of the observation session.

Фрагмент сигнала импульсного ИРИ с номером i (i=1, 2, …) представляет собой пачку из некоторого количества импульсов, и пусть ti - время приема первого из них.A fragment of the signal of a pulsed IRI with the number i (i = 1, 2, ...) is a burst of a number of pulses, and let t i be the time of reception of the first of them.

По каждой группе импульсов с использованием пеленгационного метода определяется оценка координат (широты, долготы), радиотехнические параметры сигнала: несущая частота, длительность импульсов, временные интервалы между ними и др. Этой информации вполне достаточно, чтобы произвести группирование потока фрагментов сигналов по принадлежности одному источнику излучения.For each group of pulses using the direction finding method, an estimate of coordinates (latitude, longitude), radio technical parameters of the signal are determined: carrier frequency, pulse duration, time intervals between them, etc. This information is sufficient to group the flow of signal fragments according to belonging to one radiation source ...

Достаточно большая часть современных ИРИ обладает определенной периодичностью излучений, заключающейся в посылке группы импульсов с постоянной, жестко заданной последовательностью интервалов между ними Т1, Т2, …, TK. В этом случае при известных значениях Т1, Т2,,TK возникает возможность вычисления интервала времени, прошедшего между излучениями одноименных импульсов в разных пачках, принятых в различных точках пространства (в тех, где находился КА или ЛА в момент приема).A fairly large part of modern IRI has a certain periodicity of radiation, which consists in sending a group of pulses with a constant, strictly specified sequence of intervals between them T 1 , T 2 , ..., T K. In this case, with known values of T 1 , T 2 , ... , T K , it becomes possible to calculate the time interval between the emissions of the same pulses in different packs received at different points in space (in those where the spacecraft or aircraft was at the time of reception).

Таким образом, при реализации определения времени приема фрагментов сигналов с точностью 10-5 с, интервалов между импульсами примерно 10-7 с и точности местоопределения центра масс КА (или ЛА) порядка 300 м путем использования разностно-дальномерного метода возможно уточнение координат импульсных ИРИ, работающих периодическим излучением пачек импульсов, до величины порядка единиц км на дальности от подспутниковой точки до 3000 км, чего не может дать пеленгационный метод.Thus, when realizing the determination of the reception time of signal fragments with an accuracy of 10 -5 s, the intervals between pulses of about 10 -7 s, and the accuracy of the positioning of the center of mass of the spacecraft (or aircraft) of the order of 300 m by using the differential-rangefinder method, it is possible to refine the coordinates of the pulsed SIR, operating with periodic radiation of packets of pulses, up to a value of the order of a few kilometers at a distance from the sub-satellite point up to 3000 km, which the direction finding method cannot provide.

Алгоритм уточнения координат импульсных ИРИ должен состоять из следующих этапов:The algorithm for specifying the coordinates of pulsed IRI should consist of the following stages:

1. Идентификация сигналов ИРИ, принадлежащих одному источнику, принятых в разные моменты времени ti, tj, производится по следующему критерию1. Identification of signals of IRR belonging to one source, received at different times t i , t j , is carried out according to the following criterion

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь:Here:

Figure 00000005
- вектора измеренных координат i-ого и j-ого сигналов;
Figure 00000005
- vectors of measured coordinates of the i-th and j-th signals;

Qi, Qj - корреляционные матрицы измеренных координат i-ого и j-ого сигналов;Q i , Q j - correlation matrices of the measured coordinates of the i-th and j-th signals;

Figure 00000006
- пороговое значение для идентификации сигналов от одного ИРИ
Figure 00000007
Figure 00000006
- threshold value for identifying signals from one IRI
Figure 00000007

ϕi, ϕj - широта;ϕ i , ϕ j - latitude;

λj, λj - долгота.λ j , λ j - longitude.

2. Путем корреляционной обработки всех последовательностей {T1 i, T2 i, … TK i} оценивается период повторения пачек импульсов T.2. By correlation processing of all sequences {T 1 i , T 2 i , ... T K i }, the repetition period of the bursts of pulses T is estimated.

3. Определяются усредненные координаты

Figure 00000008
для
Figure 00000009
отождествившихся отметок по формуле3. The averaged coordinates are determined
Figure 00000008
for
Figure 00000009
identified marks by the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

4. Вычисляются:4. Calculated:

- дальности d1, d2, …, dn от точки

Figure 00000011
до точек расположения КА (или ЛА) в моменты времени t1, t2, …, tn приема идентифицированных между собой сигналов
Figure 00000012
где xi yi, zi - координаты КА (или ЛА) в момент измерения i-ого фрагмента сигнала; а х0, у0, z0 - декартовы гринвичские координаты точки
Figure 00000013
;- distances d 1 , d 2 , ..., d n from the point
Figure 00000011
to the points of location of the spacecraft (or aircraft) at times t 1 , t 2 , ..., t n of receiving signals identified among themselves
Figure 00000012
where x i y i , z i - coordinates of the spacecraft (or aircraft) at the time of measurement of the i-th signal fragment; а х 0 , у 0 , z 0 - Cartesian Greenwich coordinates of the point
Figure 00000013
;

- величины Δt`i=(di-di-1)/c;- values Δt` i = (d i -d i-1 ) / c;

- величины δti=t`i-t`i-1-Δt`i, где t`i, t`i-1 - времена приема импульсов, соответствующих пересечению последовательностей {T1 i, T2 i, … Tk i}∩{T1 i-1, T2 i-1, … Tm i-1}, и моменты

Figure 00000014
- приема одноименных импульсов в точках пространства xi, yi, zi;- values δt i = t` i -t` i-1 -Δt` i , where t` i , t` i-1 are the times of reception of pulses corresponding to the intersection of sequences {T 1 i , T 2 i , ... T k i } ∩ {T 1 i-1 , T 2 i-1 ,… T m i-1 }, and the moments
Figure 00000014
- reception of pulses of the same name at points in space x i , y i , z i ;

- количества пачек импульсов, излученных между моментами времени ti, ti-1, ni=δti/T (при этом n должно быть целым положительным числом);- the number of bursts of pulses emitted between times t i , t i-1 , n i = δt i / T (in this case, n must be a positive integer);

- уточняется величина периода повторения пачек импульсов T по формуле T=(∑niδti)/∑ni 2.- the value of the repetition period of bursts of pulses T is specified according to the formula T = (∑n i δt i ) / ∑n i 2 .

5. Вычисляются гипотетические времена приема первой из принятых пачек импульсов в точках пространства xi, yi, zi.5. The hypothetical times of reception of the first of the received bursts of pulses at points in space x i , y i , z i are calculated.

Figure 00000015
Figure 00000015

6. Решается уравнение6. The equation is solved

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
- вектор измеряемых параметров;Where
Figure 00000017
- vector of measured parameters;

Figure 00000018
- вектор оцениваемых параметров;
Figure 00000018
- vector of the estimated parameters;

Figure 00000019
- вектор навигационных параметров;
Figure 00000019
- vector of navigation parameters;

R - корреляционная матрица вектора измеряемых параметров;R - correlation matrix of the measured parameters vector;

Figure 00000020
- функция зависимости истинных значений измеряемых параметров от
Figure 00000021
Figure 00000020
- the function of the dependence of the true values of the measured parameters on
Figure 00000021

Причем в качестве нулевого приближения используются координаты точки

Figure 00000022
, а в качестве измерений - вектор, составленный из разностей t^ i-t^ 1. Итерации выполняются до тех пор, пока
Figure 00000023
где ε выбирается исходя из реальных возможностей местоопределения (ε≈10-5).Moreover, the coordinates of the point are used as the zero approximation
Figure 00000022
, and as measurements - a vector composed of the differences t ^ i -t ^ 1 . Iterations are performed until
Figure 00000023
where ε is chosen based on the real possibilities of positioning (ε≈10 -5 ).

В итоге по уточненным координатам ИРИ определяется его местоположение.As a result, its location is determined by the updated coordinates of the IRI.

Claims (1)

Способ определения координат источников радиоизлучения (ИРИ), расположенных в заданном районе Земли, излучающих периодическую последовательность сигналов, заключающийся в том, что в заданном районе Земли создают во времени пространственную многопозиционную систему определения координат, отличающийся тем, что пространственную многопозиционную систему определения координат создают посредством приемной аппаратуры одного космического (КА) или летательного аппарата (ЛА), перемещающегося в пространстве и ведущего наблюдение за заданным районом Земли, для этого вычисляют время прихода в приемную аппаратуру КА (или ЛА) одних и тех же отдельных фрагментов излучаемой периодической последовательности сигналов путем интерполирования по времени этих фрагментов, принятых в разнесенных точках орбиты КА (или ЛА), обрабатывают приемной аппаратурой одного космического аппарата фрагменты сигналов и, по разности между временами прихода реальных импульсов и вычисленными положениями импульсов на оси времени, определяют координаты ИРИ на поверхности земного шара радиодальномерным методом.A method for determining the coordinates of radio emission sources (IRI) located in a given region of the Earth, emitting a periodic sequence of signals, which consists in the fact that in a given region of the Earth a spatial multi-position coordinate determination system is created in time, characterized in that a spatial multi-position coordinate determination system is created by means of a receiving equipment of one spacecraft (SC) or aircraft (AC), moving in space and observing a given area of the Earth, for this purpose, the time of arrival at the receiving equipment of the SC (or aircraft) of the same individual fragments of the emitted periodic sequence of signals is calculated by interpolation by the time of these fragments, received at the spaced points of the spacecraft orbit (or aircraft), are processed by the receiving equipment of one spacecraft signal fragments and, according to the difference between the arrival times of real pulses and the calculated pulse positions on the time axis , determine the coordinates of the IRI on the surface of the earth by the radio range-finding method.
RU2019137291A 2019-11-20 2019-11-20 Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources RU2734108C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137291A RU2734108C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137291A RU2734108C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734108C1 true RU2734108C1 (en) 2020-10-13

Family

ID=72940435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019137291A RU2734108C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734108C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796963C1 (en) * 2022-04-11 2023-05-29 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for determining spatial coordinates of radio emission source

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255992B1 (en) * 2000-04-13 2001-07-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Self-calibrating large baseline interferometer for very precise emitter location using time difference of arrival and time difference of arrival rate
RU2172495C1 (en) * 2000-05-06 2001-08-20 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Method for determination of location of satellite communication ground station according to retransmitted signal
RU2248584C2 (en) * 2002-03-21 2005-03-20 16 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации Method for location of source of radio-frequency radiations
RU2283505C1 (en) * 2005-01-31 2006-09-10 Алексей Васильевич Терентьев Method and device for determining coordinates of a radio radiation source
RU2302645C1 (en) * 2006-02-16 2007-07-10 Вячеслав Адамович Заренков Elevation-time doppler method for determining coordinates of emergency object
US9128173B1 (en) * 2011-05-25 2015-09-08 Leidos, Inc. Machine and process for self localization using doppler
CN108363037A (en) * 2018-02-27 2018-08-03 武汉大学 A kind of one step positioning mode of shortwave remote radiation source based on wide-area distribution type single antenna reception
EP3417310A1 (en) * 2016-02-18 2018-12-26 Thales Method for locating electromagnetic pulse emission sources in an environment including reflectors
RU2695321C1 (en) * 2018-12-06 2019-07-23 Илья Геннадьевич Пивкин Method of determining location of a pulsed radio signal source
RU2700166C1 (en) * 2019-01-29 2019-09-13 ООО "Интеллектуальные цифровые решения" Method of global active-passive multi-position satellite radar of earth surface and near-earth space and device for its implementation

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255992B1 (en) * 2000-04-13 2001-07-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Self-calibrating large baseline interferometer for very precise emitter location using time difference of arrival and time difference of arrival rate
RU2172495C1 (en) * 2000-05-06 2001-08-20 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Method for determination of location of satellite communication ground station according to retransmitted signal
RU2248584C2 (en) * 2002-03-21 2005-03-20 16 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации Method for location of source of radio-frequency radiations
RU2283505C1 (en) * 2005-01-31 2006-09-10 Алексей Васильевич Терентьев Method and device for determining coordinates of a radio radiation source
RU2302645C1 (en) * 2006-02-16 2007-07-10 Вячеслав Адамович Заренков Elevation-time doppler method for determining coordinates of emergency object
US9128173B1 (en) * 2011-05-25 2015-09-08 Leidos, Inc. Machine and process for self localization using doppler
EP3417310A1 (en) * 2016-02-18 2018-12-26 Thales Method for locating electromagnetic pulse emission sources in an environment including reflectors
CN108363037A (en) * 2018-02-27 2018-08-03 武汉大学 A kind of one step positioning mode of shortwave remote radiation source based on wide-area distribution type single antenna reception
RU2695321C1 (en) * 2018-12-06 2019-07-23 Илья Геннадьевич Пивкин Method of determining location of a pulsed radio signal source
RU2700166C1 (en) * 2019-01-29 2019-09-13 ООО "Интеллектуальные цифровые решения" Method of global active-passive multi-position satellite radar of earth surface and near-earth space and device for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796963C1 (en) * 2022-04-11 2023-05-29 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for determining spatial coordinates of radio emission source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9841489B2 (en) Mitigation of multipath distortions for TDOA-based geolocation
JP4644197B2 (en) Target location method and apparatus using TDOA distributed antenna
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
US20050052315A1 (en) Method and system for emitter localisation
US9726759B2 (en) Process and system to determine temporal changes in retransmission and propagation of signals used to measure distances, syncronize actuators and georeference applications
US6424290B1 (en) Narrowband passive differential tracking system (U)
CN107526089B (en) A kind of non-view radar signal passive location method altogether based on time delay second order difference
IL179425A (en) Coherent geolocation system
US20180003826A1 (en) Atomic clock base navigation system for on-the-move radar, obfuscation, sensing, and ad-hoc third party localization
AU2017248704B2 (en) System for indoor and outdoor position measurement
RU2617830C1 (en) Method of passive single-position-dimensional differential-doppler location of a radio-emitting object roving in the space and a radar location system for the realisation of this method
US20190064313A1 (en) Method for Locating Sources Emitting Electromagnetic Pulses
AU2017251585B2 (en) System for enhanced indoor and outdoor position measurement
RU2734108C1 (en) Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources
Cuccoli et al. Coordinate registration method based on sea/land transitions identification for over-the-horizon sky-wave radar: Numerical model and basic performance requirements
RU2465614C1 (en) Method of receiving radio signals from radio sources
RU2670976C1 (en) Method for determining location of radio source with periodic structure of signal and rotating directed antenna
Banerjee Improving accuracy in ultra-wideband indoor position tracking through noise modeling and augmentation
RU2714303C1 (en) Difference-range-finding method for determining the location of a radio-frequency source in multipath propagation of radio waves
Bouhanna et al. Relative range estimation using SDR for space traffic management
Zhou et al. RFI Source Localization for SAR: Method and Experiment based on GaoFen-3
RU2824861C1 (en) Method of locating navigation object
RU2743896C1 (en) Method of determining object velocity vector by multi-position doppler system
Kaiser Multistatic Passive Coherent Location Using the Global Positioning System
RU2692698C1 (en) Method of primary identification of position measurements and location of targets in a ground-based spatially distributed radio navigation system in conditions of multi-purpose environment