RU2734690C1 - Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник - Google Patents

Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник Download PDF

Info

Publication number
RU2734690C1
RU2734690C1 RU2019143788A RU2019143788A RU2734690C1 RU 2734690 C1 RU2734690 C1 RU 2734690C1 RU 2019143788 A RU2019143788 A RU 2019143788A RU 2019143788 A RU2019143788 A RU 2019143788A RU 2734690 C1 RU2734690 C1 RU 2734690C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiver
air target
coordinates
radio transmitters
target
Prior art date
Application number
RU2019143788A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Викторович Журавлев
Александр Федорович Иванов
Владислав Викторович Кирюшкин
Евгений Михайлович Красов
Виктор Григорьевич Маркин
Владимир Андреевич Шуваев
Original Assignee
Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
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 научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" filed Critical Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Priority to RU2019143788A priority Critical patent/RU2734690C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2734690C1 publication Critical patent/RU2734690C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/04Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by terrestrial means
    • 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

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, навигации и может быть использовано для расчета трехмерных координат воздушной цели дальномерным методом при расположении радиопередатчиков навигационных сигналов и приемника с известными координатами на равнинной местности. Техническим результатом изобретения является обеспечение определения координат воздушной цели по результатам измерений расстояний. В способе применяют многопозиционную наземную систему наблюдений радиопередатчики-воздушная цель-приемник, содержащую N радиопередатчиков навигационных сигналов при N≥4, воздушную цель и приемник, синхронизированный с радиопередатчиками, принимающий отраженные от воздушной цели сигналы, оценивающий расстояния Радиопередатчики-воздушная цель-приемник и определяющий координаты воздушной цели х, у и расстояния r0 между целью и приемником. Измерения всех расстояний радиопередатчики-воздушная цель-приемник и расчет координат цели осуществляются в одном приемнике, что не требует организации дополнительных каналов связи и дополнительного центра сбора и обработки измерительной информации. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники, навигации и может быть использовано для расчета трехмерных координат воздушной цели дальномерным методом при расположении радиопередатчиков навигационных сигналов и приемника с известными координатами на равнинной местности.
Известен способ нахождения трехмерных координат целей [1], который может быть реализован в многопозиционных радиолокационных станциях и системах для формирования вектора состояния целей, дающий наибольшую точность при многократном повторении, последовательно приближаясь к истинному положению цели. Недостатком указанного способа является большой объем вычислений, связанный с многократным использованием последовательных приближений к истинному положению цели, что может привести к возникновению погрешностей в оценке координат.
Известен способ определения координат источника радиоизлучения в трехмерном пространстве [2]. Основой способа является измерение расстояний от источника радиоизлучения до не менее, чем 4 станций с известными координатами, размещаемых в разных точках трехмерного пространства. Данный способ не позволяет определить координаты источника (с учетом высоты) при расположении станций с известными координатами на равнинной поверхности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ [3]. Согласно этому способу определение местоположения воздушной цели осуществляется с помощью N наземных моностатических радиолокационных станций с известными координатами xn, yn, zn, n=1, 2, … ,N, которые излучают навигационные сигналы и принимают сигналы, отраженные от воздушной цели, измеряют расстояния Rn, n=1, 2, …, N до воздушной цели. С использованием измеренных расстояний формируется система нелинейных уравнений, позволяющая определить координаты воздушной цели.
Недостатками этого способа являются потребности в:
- наличии центра сбора измеряемых расстояний и расчета координат,
- организации дополнительных каналов связи между станциями с известными координатами и центром сбора измеряемых расстояний.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков и изыскание последовательности операций, обеспечивающих определение координат воздушной цели по результатам измерений расстояний.
Технический результат достигается применением многопозиционной наземной системы наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник, содержащей N радиопередатчиков навигационных сигналов при N≥4, воздушную цель и приемник, синхронизированный с радиопередатчиками, принимающий отраженные от воздушной цели сигналы, оценивающий расстояния Радиопередатчики-воздушная цель-приемник и определяющий координаты воздушной цели х, у и расстояния r0 между целью и приемником
Figure 00000001
где
Figure 00000002
Figure 00000003
Rn - расстояние вдоль пути распространения n-й радиопередатчик - воздушная цель - приемник; xn, yn, n=1, 2, …, N - координаты радиопередатчиков
при количестве радиопередатчиков N=4 координаты х, у и расстояние r0 определяются в виде
Figure 00000004
где А-1 - обратная матрица.
при количестве радиопередатчиков N>4 координаты х, у и расстояние r0 определяются в виде
Figure 00000005
где
Figure 00000006
- псевдообратная матрица,
Figure 00000007
- индекс транспонирования.
Координата z воздушной цели определяется в виде
Figure 00000008
На Фиг. 1 приведена функциональная схема многопозиционной наземной системы наблюдения. Она содержит расположенные на равнинной местности N радиопередатчиков 11, 12, …, 1N, приемник 2, синхронизированный с радиопередатчиками 11, 12, …, 1N, и воздушную цель 3 с искомыми координатами х, у, z.
Способ определения координат воздушной цели 3 состоит в следующем.
Радиопередатчики 11, 12, …, 1N, излучают радионавигационные сигналы, приемник 2, синхронизированный с радиопередатчиками 11, 12, …, 1N, принимает сигналы, отраженные от воздушной цели 3, определяет расстояния вдоль траектории Радиопередатчики-воздушная цель-приемник и рассчитывает координаты воздушной цели 3. Координаты воздушной цели 3 определяются из системы уравнений, связывающих расстояния R1, R2, …, RN Радиопередатчики-воздушная цель-приемник с искомыми координатами х, у и z воздушной цели 3, известными координатами xn, yn, 0, n=1, 2, …, N радиопередатчиков 11, 12, …, 1 и координатами х0, y0, 0 приемника 2
Figure 00000009
где
Figure 00000010
- расстояние Воздушная цель-приемник.
После избавления от квадратных корней эта система принимает вид
Figure 00000011
Эта система является нелинейной. Она содержит искомые координаты х, у, z, а также неизвестное расстояние r0 в степени два. Проводится линеаризация этой системы. Вычитая из каждого i-го уравнения уравнение с номером i+1 (i=1, …, N-1) и приводя подобные члены, получается система из N-1 линейных уравнений относительно координат х, у и расстояния r0
Figure 00000012
Матричная форма этих уравнений имеет вид
Figure 00000013
где
Figure 00000014
Figure 00000015
При количестве передатчиков N=4 матрица А имеет размер 3×3, а координаты воздушной цели 3 х, у и расстояние r0 определяются в виде
Figure 00000016
где А-1 - обратная матрица.
При количестве передатчиков N>4 матрица А - прямоугольная размером (N-1)×3. В этом случае координаты воздушной цели 3 х, у и расстояние r0 определяются в виде
Figure 00000017
где
Figure 00000018
- псевдообратная матрица,
Figure 00000019
- индекс транспонирования.
Координата z воздушной цели 3 определяется из равенства
Figure 00000020
Откуда
Figure 00000021
Таким образом, предложенный способ позволяет определить пространственные координаты воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник путем прямого решения системы уравнений, связывающей искомые координаты с расстояниями вдоль путей распространения Радиопередатчики-воздушная цель - приемник.
При этом измерения всех расстояний Радиопередатчики-воздушная цель-приемник и расчет координат цели осуществляются в одном приемнике, что не требует организации дополнительных каналов связи и дополнительного центра сбора и обработки измерительной информации.
В подтверждении работоспособности способа ниже приведен пример расчета неизвестных координат воздушной цели 3 с применением предлагаемого способа.
Исходные данные для расчета:
Координаты воздушной цели:
х=3000 м, у=3500 м, z=450 м.
Координаты приемника:
х0=3000 м, у0=3500 м.
Координаты передатчиков:
x1=1000 м, у1=1000 м;
х2=2000 м, у2=1500 м;
х3=1000 м, у3=2500 м;
x4=2000 м, у4=3000 м;
х5=2300 м, у5=3200 м;
x6=1300 м, у6=2700 м.
Измеренные расстояния:
R1=3683 м;
R2=2730,9 м;
R3=2730,9 м;
R4=1655,2 м;
R5=l334,6 м;
R6=2382 м.
Результаты расчета
Расчет матрицы А
Figure 00000022
Расчет вектора В
Figure 00000023
Расчет матрицы [АТА]-1АТ
Figure 00000024
Рассчитанные координаты воздушной цели х=3000 м, у=3500 м.
Рассчитанное расстояние r0=450 м.
Рассчитанная координата воздушной цели z=450 м.
Таким образом, рассчитанные координаты воздушной цели 3 совпадают с ее исходными координатами.
Источники информации.
1. А.В. Бычков А.В., Пелипенко И.И. Алгоритм нахождения трехмерных координат целей в многопозиционной радиолокации без пеленгации. Вестник СибГУТИ. 2015. №2. С. 93-98.
2. Патент 2643360 РФ, МПК G01S 5/12. Способ определения координат источника радиоизлучения в трехмерном пространстве / Ю.Н. Гайчук и др. (РФ); Гайчук Юрий Николаевич (РФ). - №2017110185; Заявлено 27.03.2017; Опубл. 01.02.2018, Бюл. 4. - 17 с.: 8 ил.
3. Патент 2686847. Российская Федерация, Способ расчета трехмерных координат летательного аппарата дальномерным методом при расположении станций с известными координатами на равнинной местности/ Маркин В.Г., Шуваев В.А. Красов Е.М., опубл. 0.6.05.2019. Бюл. №13.

Claims (14)

  1. Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник, содержащей N радиопередатчиков навигационных сигналов при N≥4, воздушную цель и приемник, синхронизированный с радиопередатчиками, принимающий отраженные от воздушной цели сигналы, оценивающий расстояния Радиопередатчики-воздушная цель-приемник и определяющий координаты воздушной цели х, у и расстояния r0 между целью и приемником
  2. Figure 00000025
  3. где
  4. Figure 00000026
  5. Figure 00000027
  6. Rn - расстояние вдоль пути распространения n-й радиопередатчик-воздушная цель-приемник; xn, yn, n=1, 2, …, N - координаты радиопередатчиков,
  7. при количестве радиопередатчиков N=4 координаты х, у и расстояние r0 определяются в виде
  8. Figure 00000028
  9. где А-1 - обратная матрица,
  10. при количестве радиопередатчиков N>4 координаты х, у и расстояние r0 определяются в виде
  11. Figure 00000029
  12. где
    Figure 00000030
    - псевдообратная матрица,
    Figure 00000031
    - индекс транспонирования,
  13. при этом координата z воздушной цели определяется в виде
  14. Figure 00000032
RU2019143788A 2019-12-23 2019-12-23 Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник RU2734690C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143788A RU2734690C1 (ru) 2019-12-23 2019-12-23 Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143788A RU2734690C1 (ru) 2019-12-23 2019-12-23 Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734690C1 true RU2734690C1 (ru) 2020-10-22

Family

ID=72949052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143788A RU2734690C1 (ru) 2019-12-23 2019-12-23 Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734690C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810525C1 (ru) * 2023-07-11 2023-12-27 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2350003A (en) * 1999-05-14 2000-11-15 Roke Manor Research Locating transmitter
US7098846B2 (en) * 2002-11-15 2006-08-29 Lockheed Martin Corporation All-weather precision guidance and navigation system
KR20140096688A (ko) * 2013-01-29 2014-08-06 세종대학교산학협력단 항법위성의 배치정보를 이용한 위성항법 보강 시스템 및 위성항법 보강 방법
RU2529016C1 (ru) * 2012-11-21 2014-09-27 Андрей Викторович Тельный Способ определения местоположения подвижного объекта при навигационных измерениях
RU2584689C1 (ru) * 2014-11-11 2016-05-20 Геннадий Николаевич Майков Многопозиционная система определения местоположения воздушных судов
RU2686847C1 (ru) * 2018-07-06 2019-05-06 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ расчета трехмерных координат летательного аппарата дальномерным методом при расположении станций с известными координатами на равнинной местности
RU2692701C1 (ru) * 2018-12-03 2019-06-26 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения координат воздушных целей в многопозиционной системе наблюдения "навигационные спутники - воздушные цели - приемник"
RU2018137889A (ru) * 2018-10-26 2020-04-27 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения "навигационный спутник - воздушная цель - сеть навигационных приемников"

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2350003A (en) * 1999-05-14 2000-11-15 Roke Manor Research Locating transmitter
US7098846B2 (en) * 2002-11-15 2006-08-29 Lockheed Martin Corporation All-weather precision guidance and navigation system
RU2529016C1 (ru) * 2012-11-21 2014-09-27 Андрей Викторович Тельный Способ определения местоположения подвижного объекта при навигационных измерениях
KR20140096688A (ko) * 2013-01-29 2014-08-06 세종대학교산학협력단 항법위성의 배치정보를 이용한 위성항법 보강 시스템 및 위성항법 보강 방법
RU2584689C1 (ru) * 2014-11-11 2016-05-20 Геннадий Николаевич Майков Многопозиционная система определения местоположения воздушных судов
RU2686847C1 (ru) * 2018-07-06 2019-05-06 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ расчета трехмерных координат летательного аппарата дальномерным методом при расположении станций с известными координатами на равнинной местности
RU2018137889A (ru) * 2018-10-26 2020-04-27 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения "навигационный спутник - воздушная цель - сеть навигационных приемников"
RU2692701C1 (ru) * 2018-12-03 2019-06-26 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения координат воздушных целей в многопозиционной системе наблюдения "навигационные спутники - воздушные цели - приемник"

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИРЮШКИН В.В., ЧЕРЕПАНОВ Д.А. Оценка координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения "навигационные спутники - воздушная цель - наземный приемник" // Журнал сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. Т.9, N.8, г. 2016, сс. 1172-1182. *
КИРЮШКИН В.В., ЧЕРЕПАНОВ Д.А. Оценка координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения "навигационныеспутники - воздушная цель - наземный приемник" // Журнал сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. Т.9, N.8, г. 2016, сс. 1172-1182. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810525C1 (ru) * 2023-07-11 2023-12-27 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Способ определения плановых координат воздушной цели с помощью многопозиционной радиолокационной системы, встроенной в пространственно-распределенную систему радиопомех

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103576137B (zh) 一种基于成像策略的多传感器多目标定位方法
RU2624461C1 (ru) Способ определения координат объекта
WO2005119288A9 (en) Method and system for determining the position of an object
CN102004244B (zh) 多普勒直接测距法
RU2503969C1 (ru) Триангуляционно-гиперболический способ определения координат радиоизлучающих воздушных объектов в пространстве
CN107526089B (zh) 一种基于时延二次差分的非共视雷达信号无源定位方法
CN103376447A (zh) 一种实现非合作双多基地雷达目标三维定位的方法
CN105425231A (zh) 一种基于分层投影和泰勒展开的多传感器多目标定位方法
Malanowski Algorithm for target tracking using passive radar
RU2687057C1 (ru) Способ определения координат движущегося объекта
RU2660160C1 (ru) Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля
CN110471029B (zh) 一种基于扩展卡尔曼滤波的单站无源定位方法及装置
RU126474U1 (ru) Пассивный радиоэлектронный комплекс для определения пространственных координат и элементов движения объекта по угломерным и энергетическим данным радиолокации
RU2586078C2 (ru) Однопозиционный пассивный радиоэлектронный комплекс для определения горизонтальных координат, элементов движения цели и коэффициента километрического затухания электромагнитного излучения цели
Plšek et al. Passive Coherent Location and Passive ESM tracker systems synergy
RU2734690C1 (ru) Способ определения координат воздушной цели в многопозиционной наземной системе наблюдения Радиопередатчики-воздушная цель-приемник
RU2530231C1 (ru) Способ передачи и приема радиосигналов
Elfadil et al. Indoor navigation algorithm for mobile robot using wireless sensor networks
Stefanski Asynchronous wide area multilateration system
RU2703987C1 (ru) Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных объектов в многопозиционной радионавигационной системе с использованием многолучевых радиопередатчиков
RU2692701C1 (ru) Способ определения координат воздушных целей в многопозиционной системе наблюдения "навигационные спутники - воздушные цели - приемник"
RU2686847C1 (ru) Способ расчета трехмерных координат летательного аппарата дальномерным методом при расположении станций с известными координатами на равнинной местности
RU2689770C1 (ru) Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки
RU2715059C1 (ru) Способ определения координат воздушного судна в спутниковой-псевдоспутниковой многопозиционной системе наблюдения
RU2390038C2 (ru) Способ определения скорости и направления движения носителя обзорной рлс