RU2737533C1 - Method of determining coordinates of radio object - Google Patents

Method of determining coordinates of radio object Download PDF

Info

Publication number
RU2737533C1
RU2737533C1 RU2020108076A RU2020108076A RU2737533C1 RU 2737533 C1 RU2737533 C1 RU 2737533C1 RU 2020108076 A RU2020108076 A RU 2020108076A RU 2020108076 A RU2020108076 A RU 2020108076A RU 2737533 C1 RU2737533 C1 RU 2737533C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
point
points
coordinates
antenna
Prior art date
Application number
RU2020108076A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Панов
Виктор Владимирович Приходько
Original Assignee
Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ")
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 "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") filed Critical Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ")
Priority to RU2020108076A priority Critical patent/RU2737533C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737533C1 publication Critical patent/RU2737533C1/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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination

Landscapes

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

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to navigation, including radio navigation, and can be used to determine spatial coordinates (SC) of stationary or mobile radio object (RO). Method is characterized by that r/s with individual features is generated and transmitted by a ground post radio engineering system (PRES) including at least four ordered numbered points, the coordinates of the phase centres (PC) of the antennae of which are known on the RO. Besides, r/s is received and identified for each point on the ground control station (CS) with the mobile antenna (MA), the phase centre of the antenna (PCA) of which is moved along the specified straight-line trajectory according to the specified law of movement. At PCA fixed position, the frequency spectrum deviation (FSD) of the received r/s from its preset position for each point is measured. When moving the PCA, projections of the PC MA of its speed and acceleration are measured on straight lines connecting the PC MA with the PCA of the points, and based on these projections and movement speed of PC MA, time-varying transit times of r/s from PC MA to PCA of points are determined in accordance with proposed measurement equation. This information is transmitted to corresponding points, where information on FSD and time shifts are used, respectively, for frequency adjustment at each point and for general synchronization transmitted by all points of r/s. When receiving and identifying radio signals on the r/s at RO, relative ranges from the PCA RO to the PCA are determined, and from them and the well-known coordinates of the PCA of the PRES are unambiguously determined by the SC PCA RO.
EFFECT: technical result is absence, including requirements for availability of common time system for transmitting and receiving objects radio signals (r/s).
3 cl

Description

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения пространственных координат (ПК) фазового центра (ФЦ) антенны радиотехнического объекта (РО), в том числе, подвижного, и управления его движением в зоне навигации. Радиосигналы (р/с) с индивидуальными признаками формируют и передают наземной пунктовой радиотехнической системой (НПРС) с заданными и известными на РО координатами ФЦ их антенн. Совокупность переданных станциями радиосигналов принимают на РО, обрабатывают и определяют пространственные координаты ФЦ антенны РО по измеренным относительным дальностям. Реализация способа позволит, в том числе, упростить соответствующие системы позиционирования, обеспечить точность и однозначность измерения координат ФЦ антенны объекта.The invention relates to radio navigation and can be used to determine the spatial coordinates (PC) of the phase center (FC) of the antenna of a radio engineering object (RO), including a mobile one, and to control its movement in the navigation zone. Radio signals (r / s) with individual characteristics are generated and transmitted by a ground point radio engineering system (NPRS) with the coordinates of the FC of their antennas set and known to the RO. The set of radio signals transmitted by the stations is received at the RO, processed and the spatial coordinates of the FC antenna of the RO are determined according to the measured relative ranges. The implementation of the method will allow, among other things, to simplify the corresponding positioning systems, to ensure the accuracy and unambiguity of measuring the coordinates of the FC antenna of the object.

Известны способы определения координат, основанные на использовании амплитудных, временных, импульсных, частотных, фазовых и импульсно-фазовых методов измерения параметров сигнала (Патенты РФ 2022297, 2096800, 2192022, 2213979, 2232402, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660, 2430385, 2439617, 2506605, 2507529, 2510518, 2539968, 2558640, 2559813, 2567114, 2568104, 2572589, 2584976, 2587471, 2597007, 2598000, 2599984, 2602506, 2620359, 2638572, 2640032, 2653506, 2657237; Патенты США №№9423502 В2, 9465099 В2, 9485629 В2, 9488735 В2, 9661604 В1, 9681267 В2, 2016/0327630 А1. 2016/0330584 А1, 2016/0337933 А1, Пат. FR 2504275; Основы испытаний летательных аппаратов/ Е.И. Кринецкий и др. Под ред. Е.И. Кринецкого. - М.: Машиностроение, 1979, с. 64-89; Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, с. 7, 17-18, п.п. 7.1-7.4, гл. 10; Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.: «Радиотехника», 2008, гл. 5; Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. радио, 1979, с. 10-11, 97-100).Known methods for determining coordinates based on the use of amplitude, time, pulse, frequency, phase and pulse-phase methods for measuring signal parameters (RF Patents 2022297, 2096800, 2192022, 2213979, 2232402, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660, 2430385, 2439617, 2506605, 2507529, 2510518, 2539968, 2558640, 2559813, 2567114, 2568104, 2572589, 2584976, 2587471, 2597007, 2598000, 2599984, 2602506, 2620359400, 2638572, 2653 US Pat. 9423502 В2, 9465099 В2, 9485629 В2, 9488735 В2, 9661604 В1, 9681267 В2, 2016/0327630 А1. 2016/0330584 А1, 2016/0337933 А1, Pat.FR 2504275; Fundamentals of aircraft testing / E.I.Krinetsky et al. . Ed. By E. I. Krinetsky. - M .: Mashinostroenie, 1979, pp. 64-89; Radio engineering systems / Yu.M. Kazarinov et al. Ed. By Yu.M. Kazarinov. - M .: ITs " Academy ", 2008, pp. 7, 17-18, pp. 7.1-7.4, ch. 10; Melnikov Yu.P., Popov SV Radio-technical intelligence. determination of radiation sources. - M .: "Radiotekhnika", 2008, Ch. 5; Kinkulkin I.E. and other Phase method for determining coordinates. - M .: Sov. radio, 1979, p. 10-11, 97-100).

Известные способы имеют те или иные недостатки, например, большую мощность передатчика, сложность обнаружения движущихся объектов на фоне отражений от неподвижных объектов в импульсном методе, необходимость иметь несколько антенн, высокие требования к линейности ПЧМ сигнала в частотном методе, неоднозначность определения из-за повторения фазы через период в фазовом методе, необходимость наличия единой системы времени передающей р/с системы и объекта, либо наличия усложненных способов синхронизации, недостаточное быстродействие и точность и др.The known methods have certain disadvantages, for example, high transmitter power, the complexity of detecting moving objects against the background of reflections from stationary objects in the pulse method, the need to have several antennas, high requirements for the linearity of the IFM signal in the frequency method, ambiguity of determination due to phase repetition after a period in the phase method, the need for a unified time system of the transmitting r / s system and object, or the presence of complicated synchronization methods, insufficient speed and accuracy, etc.

По критерию минимальной достаточности наиболее близким является способ определения координат РО по патенту RU №2530241.According to the criterion of minimum sufficiency, the closest is the method for determining the coordinates of PO according to the patent RU No. 2530241.

Преимуществом заявляемого способа определения координат РО по сравнению с известными способами является обеспечение однозначного определения координат с небольшим количеством измеряемых параметров без привлечения дополнительной информации о местоположении РО и отсутствие требования обеспечения наличия единой системы времени на РО и НПРС. Это достигается тем, что р/с с индивидуальными признаками формируют и передают НПРС, включающей не менее четырех упорядоченно пронумерованных пунктов, координаты ФЦ антенн которых известны на РО. Кроме того, р/с принимают и идентифицируют для каждого пункта на наземной контрольной станции (КС) с подвижной антенной (ПА), фазовый центр антенны (ФЦА) которой перемещают вдоль заданной прямолинейной траектории по заданному закону перемещения. При фиксированном положении ФЦА измеряют частотное отклонение спектра (ЧОС) принимаемого р/с от заданного его положения для каждого пункта. При перемещении ФЦА измеряют проекции ФЦ ПА его скорости и ускорения на прямые, соединяющие ФЦ ПА с ФЦА пунктов, и по этим проекциям и скорости перемещения ФЦ ПА определяют изменяющиеся во времени времена прохождения р/с от ФЦ ПА до ФЦА пунктов в соответствии с предложенным уравнением измерения. Эту информацию передают на соответствующие пункты, где информацию о ЧОС и временных сдвигах используют, соответственно, для частотной подстройки на каждом пункте и для общей синхронизации передаваемых всеми пунктами р/с. При приеме и идентификации р/с на РО определяют относительные дальности от ФЦА РО до ФЦА пунктов и по ним и известным координатам ФЦА пунктов НПРС однозначно определяют ПК ФЦА РО.The advantage of the proposed method for determining the coordinates of the RO in comparison with the known methods is to provide an unambiguous determination of coordinates with a small number of measured parameters without involving additional information about the location of the RO and the absence of the requirement to ensure the presence of a unified time system on the RO and NPRS. This is achieved by the fact that p / s with individual characteristics are formed and transmitted to the NRS, which includes at least four orderly numbered points, the coordinates of the FC antennas of which are known on the RO. In addition, r / s are received and identified for each point at a ground control station (CS) with a mobile antenna (PA), the phase center of the antenna (FCA) of which is moved along a given rectilinear trajectory according to a given law of movement. With a fixed position of the FCA, the frequency deviation of the spectrum (FV) of the received r / s from its specified position is measured for each point. When the FCA moves, the projections of the FC PA of its speed and acceleration are measured on the straight lines connecting the FC PA with the FCA points, and from these projections and the speed of movement of the FC PA, the time-varying transit times of the r / s from the FC PA to the FCA points are determined in accordance with the proposed equation measurements. This information is transmitted to the appropriate points, where the information about the frequency and time shifts is used, respectively, for frequency adjustment at each point and for general synchronization of the radio stations transmitted by all points. When receiving and identifying radio stations at the RO, the relative distances from the FCA RO to the FCA points are determined, and according to them and the known coordinates of the FCA of the NPRS points, the FC FCA RO is uniquely determined.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе определения координат радиотехнического объекта, стационарного или подвижного, формируют и передают радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, содержащие, в том числе, по крайней мере, три заданных гармонических составляющих, наземной пунктовой радиотехнической системой с упорядоченно пронумерованных n-тых пунктов, где индекс n изменяется от 1 до N≥4, обеспечивая частотную подстройку и синхронизацию передаваемых радиосигналов, их принимают на указанном радиотехническом объекте, при этом фазовые центры передающих антенн каждого n-того пункта находятся в заданных и известных на этом радиотехническом объекте точках с координатами Xn, Yn, Zn в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), кроме того, указанные радиосигналы принимают и идентифицируют для каждого n-того пункта системы на контрольной наземной радиотехнической станции, прием радиосигналов на этой станции осуществляют либо на стационарную антенну, либо на подвижную антенну, положение фазового центра которой фиксируют, измеряют частотное отклонение спектра принимаемого радиосигнала от заданного его положения для каждого n-того пункта, перемещают фазовый центр подвижной антенны вдоль заданной прямолинейной траектории по заданному закону его перемещения s(t) в течение заданного промежутка времени Δt из положения s(0) в положение s(Δt)n измеряют проекции скорости перемещения фазового центра подвижной антенны контрольной наземной радиотехнической станции vn(t) на прямые, соединяющие фазовый центр указанной подвижной антенны с фазовыми центрами антенн n-ых пунктов, измеряют соответствующие им ускорения an(t), и по указанным проекциям скорости vn(t), ускорения an(t) и скорости перемещения фазового центра подвижной антенны V(t), равной производной по времени от перемещения s(t), определяют времена, изменяющиеся во времени, прохождения радиосигналов от фазового центра подвижной антенны до фазовых центров антенн n-тых пунктов в соответствии с уравнением измерения

Figure 00000001
где |an-(t)| абсолютное значение величины an(t), с - скорость распространения радиосигналов, кроме того, используя указанные, по крайней мере, три гармонические составляющие, определяют изменяющиеся во времени относительные временные задержки trn(t), для каждого n-того пункта определяют временные сдвиги между Tn(t) и trn(t), отображают и передают полученную информацию потребителям, в том числе, на соответствующие n-тые пункты системы, на каждом n-том пункте принимают и идентифицируют соответствующую ему информацию об указанном измеренном частотном отклонении спектра принимаемого радиосигнала от заданного его положения и указанном временном сдвиге, с использованием информации об указанном измеренном частотном отклонении спектра обеспечивают частотную подстройку на каждом n-том пункте, а с использованием информации об указанном временном сдвиге, корректируя временную задержку посылки радиосигнала каждого n-того пункта с учетом указанного временного сдвига, обеспечивают общую синхронизацию передаваемых всеми пунктами радиосигналов, при приеме радиосигналов на радиотехническом объекте их идентифицируют соответствующим n-тым передающим радиосигналы пунктам, определяют, используя указанные, по крайней мере, три гармонические составляющие, относительные дальности от фазового центра антенны принимающего радиосигналы объекта до фазовых центров антенн передающих радиосигналы n-тых пунктов и по относительным дальностям и известным на радиотехническом объекте координатам Xn, Yn, Zn фазовых центров передающих антенн каждого n-того пункта наземной пунктовой радиотехнической системы однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны радиотехнического объекта.To achieve the specified technical result in accordance with the present invention, in the method for determining the coordinates of a radio technical object, stationary or mobile, radio signals are generated and transmitted with specified individual characteristics, including at least three predetermined harmonic components, by a ground point radio engineering system with orderly numbered nth points, where the index n varies from 1 to N≥4, providing frequency adjustment and synchronization of the transmitted radio signals, they are received at the specified radio engineering object, while the phase centers of the transmitting antennas of each nth point are located at the given and known this radio technical object at points with coordinates X n , Y n , Z n in a given three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z), in addition, these radio signals are received and identified for each n-th point of the system at the control ground radio technical station, reception radio signals on this hundred They are carried out either on a stationary antenna or on a mobile antenna, the position of the phase center of which is fixed, the frequency deviation of the spectrum of the received radio signal from its given position for each nth point is measured, the phase center of the mobile antenna is moved along a given rectilinear trajectory according to a given law of its movement s (t) during a given time interval Δt from position s (0) to position s (Δt) n, the projections of the speed of movement of the phase center of the mobile antenna of the control ground radio technical station v n (t) are measured on the straight lines connecting the phase center of the said mobile antenna with the phase centers of antennas of n-th points, the corresponding accelerations a n (t) are measured, and according to the indicated projections of the speed v n (t), acceleration a n (t) and the speed of movement of the phase center of the mobile antenna V (t), equal to the time derivative from the displacement s (t), determine the times, changing in time, of the passage of radio signals from the phase center of the movable ante nna to the phase centers of antennas of n-th points in accordance with the measurement equation
Figure 00000001
where | a n - (t) | the absolute value of the value a n (t), с is the speed of propagation of radio signals, in addition, using the specified at least three harmonic components, the relative time delays tr n (t) are determined, for each n-th point, the time shifts between T n (t) and tr n (t), display and transmit the received information to consumers, including the corresponding n-th points of the system, at each n-th point, they receive and identify the corresponding information about the specified measured frequency deviation spectrum of the received radio signal from a given position and a specified time shift, using information about the specified measured frequency deviation of the spectrum, provide frequency adjustment at each n-th point, and using information about the specified time shift, adjusting the time delay of sending a radio signal at each n-th point taking into account the specified time shift, provide general synchronization of the emitted by all points of radio signals, when receiving radio signals at a radio engineering facility, they are identified by the corresponding n-th radio signal transmitting points, the relative distances from the phase center of the antenna of the object receiving radio signals to the phase centers of the antennas transmitting radio signals are determined using the specified at least three harmonic components -th points and according to the relative ranges and coordinates X n , Y n , Z n of the phase centers of the transmitting antennas of each n-th point of the ground-based radio technical system, the coordinates of the phase center of the antenna of the radio-technical object are uniquely determined.

Кроме того, перемещения фазового центра антенны станции осуществляют в виде повторяющихся циклов, в том числе, с изменением направления перемещения.In addition, the movement of the phase center of the station antenna is carried out in the form of repeated cycles, including with a change in the direction of movement.

Также по дальностям Dn(t), равным Tn(t)c, и известным на контрольной наземной станции координатам Xn, Yn, Zn фазовых центров передающих антенн каждого n-того пункта наземной пунктовой радиотехнической системы в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) определяют дальномерным методом изменяющиеся во времени координаты x(t), y(t), z(t) фазового центра принимающей подвижной антенны контрольной наземной радиотехнической станции.Also, in terms of the ranges D n (t), equal to T n (t) c, and the coordinates X n , Y n , Z n known at the control ground station of the phase centers of the transmitting antennas of each n-th point of the ground point radio engineering system in the specified three-dimensional Cartesian system coordinates (X, Y, Z) are determined by the ranging method, the time-varying coordinates x (t), y (t), z (t) of the phase center of the receiving mobile antenna of the control ground radio technical station.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о способах того же назначения с указанной совокупностью признаков. Ниже изобретение описано более детально.In the existing prior art, no sources of information have been identified that would contain information about methods of the same purpose with the specified set of features. The invention is described in more detail below.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

Радиосигналы (р/с) с индивидуальными признаками, содержащие, в том числе, по крайней мере, три заданных гармонических составляющих, формируют и передают наземной пунктовой радиотехнической системой с упорядоченно пронумерованных n-тых пунктов, где индекс n изменяется от 1 до N≥4, обеспечивая частотную подстройку и синхронизацию передаваемых р/с. Радиосигналы принимают на радиотехническом объекте, стационарном или подвижном, при этом фазовые центры передающих антенн каждого n-того пункта находятся в заданных и известных на этом радиотехническом объекте точках с координатами Xn, Yn, Zn в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z). Кроме того, р/с принимают и идентифицируют для каждого n-того пункта системы на контрольной наземной радиотехнической станции. Прием р/с на КС осуществляют либо на стационарную антенну, либо на подвижную антенну, положение фазового центра которой фиксируют, и измеряют частотное отклонение спектра принимаемого радиосигнала от заданного его положения для каждого n-того пункта.Radio signals (r / s) with individual features, containing, including at least three specified harmonic components, are generated and transmitted by a ground-based radio technical system from orderly numbered n-th points, where the index n varies from 1 to N≥4 , providing frequency adjustment and synchronization of the transmitted R / s. Radio signals are received at a radio engineering facility, stationary or mobile, while the phase centers of the transmitting antennas of each n-th point are located at the specified and known points on this radio engineering facility with coordinates X n , Y n , Z n in a given three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z). In addition, p / s are received and identified for each n-th point of the system at the control ground radio technical station. Receiving r / s at the CS is carried out either on a stationary antenna or on a mobile antenna, the position of the phase center of which is fixed, and the frequency deviation of the spectrum of the received radio signal from its specified position is measured for each n-th point.

ФЦ подвижной антенны перемещают вдоль заданной прямолинейной траектории по заданному закону его перемещения s(t) в течение заданного промежутка времени Δt из положения s(0) в положение s(Δt). Измеряют проекции скорости перемещения ФЦ подвижной антенны НПРС vn(t) на прямые, соединяющие ФЦ подвижной антенны с ФЦ антенн n-тых пунктов. Также измеряют соответствующие им ускорения an(t). По проекциям скорости vn(t), ускорения an(t) и скорости перемещения ФЦ подвижной антенны V(t), равной производной по времени от перемещения s(t), определяют времена, изменяющиеся во времени, прохождения р/с от ФЦ подвижной антенны до ФЦ антенн n-тых пунктов в соответствии с указанным уравнением измерения. Кроме того, определяют изменяющиеся во времени относительные временные задержки trn(t), используя указанные, по крайней мере, три гармонические составляющие. Для каждого n-того пункта определяют временные сдвиги между Tn(t) и trn(t).FC of a mobile antenna is moved along a given rectilinear trajectory according to a given law of its displacement s (t) during a given time interval Δt from position s (0) to position s (Δt). Measure the projections of the speed of movement of the FC of the mobile antenna NPRS v n (t) on the straight lines connecting the FC of the mobile antenna with the FC of antennas of n-th points. Also measure the corresponding accelerations a n (t). According to the projections of the speed v n (t), acceleration a n (t) and the speed of movement of the FC of the mobile antenna V (t), which is equal to the time derivative of the displacement s (t), the times varying in time are determined for the passage of p / s from the FC mobile antenna to FC antennas of n-th points in accordance with the specified measurement equation. In addition, the time-varying relative time delays tr n (t) are determined using the at least three harmonic components indicated. For each n-th point, time shifts between T n (t) and tr n (t) are determined.

Полученную информацию отображают и передают потребителям, в том числе, на соответствующие n-тые пункты системы. На каждом n-том пункте принимают и идентифицируют соответствующую ему информацию об указанном измеренном частотном отклонении спектра принимаемого радиосигнала от заданного его положения и указанном временном сдвиге. С использованием информации об измеренном ЧОС обеспечивают частотную подстройку (получение заданного положения спектра передаваемых им радиосигналов) на каждом n-том пункте, С использованием информации о временном сдвиге, корректируя временную задержку посылки радиосигнала каждого n-того пункта с учетом указанного временного сдвига, обеспечивают общую синхронизацию передаваемых всеми пунктами радиосигналов.The information received is displayed and transmitted to consumers, including to the corresponding n-th points of the system. At each n-th point, the corresponding information about the specified measured frequency deviation of the spectrum of the received radio signal from its given position and the specified time shift is received and identified. Using the information about the measured ROC, they provide frequency adjustment (obtaining a given position of the spectrum of radio signals transmitted by them) at each n-th point. Using information about the time shift, adjusting the time delay of sending the radio signal of each n-th point, taking into account the specified time shift, provide a general synchronization of radio signals transmitted by all points.

При приеме р/с на радиотехническом объекте их идентифицируют соответствующим n-тым передающим р/с пунктам, определяют, используя указанные, по крайней мере, три гармонические составляющие, относительные дальности от ФЦ антенны принимающего р/с РО до ФЦ антенн передающих р/с n-тых пунктов. По относительным дальностям и известным на РО координатам Xn, Yn, Zn ФЦ передающих антенн каждого n-того пункта НПРС однозначно определяют пространственные координаты ФЦ антенны РО. Для определения пространственных координат ФЦ антенны РО по относительным дальностям до него можно использовать любой из известных методов, например, по патентам RU №№2530231, 2530239, 2530240, 2638572 или по международным заявкам в системе РСТ (WO/2015/012733, WO/2015/012734, WO/2015/012737) или опубликованным в статьях автора (Алгоритм определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него // Нелинейный мир. 2015. №5. С. 38-41; Итерационный алгоритм определения пространственных координат объекта // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. Т.14. №7. С. 64-69).When receiving r / s at a radio engineering facility, they are identified by the corresponding n-th transmitting r / s points, using the indicated at least three harmonic components, the relative distances from the FC antenna of the receiving r / s RO to the FC antennas of the transmitting r / s are determined n-th items. According to the relative ranges and the coordinates X n , Y n , Z n known on the RO of the FC transmitting antennas of each n-th NPRS point, the spatial coordinates of the FC antenna of the RO are uniquely determined. To determine the spatial coordinates of the FC antenna RO by the relative distances to it, you can use any of the known methods, for example, according to patents RU No. 2530231, 2530239, 2530240, 2638572 or according to international applications in the PCT system (WO / 2015/012733, WO / 2015 / 012734, WO / 2015/012737) or published in the author's articles (Algorithm for determining the spatial coordinates of an object by relative distances to it // Nonlinear world. 2015. No. 5. P. 38-41; Iterative algorithm for determining the spatial coordinates of an object // Information -measuring and control systems. 2016. T.14. No. 7. S. 64-69).

Перемещения ФЦ антенны КС осуществляют в виде повторяющихся циклов, в том числе, с изменением направления перемещения.The movement of the FC antenna of the CC is carried out in the form of repeated cycles, including with a change in the direction of movement.

Также по дальностям Dn(t), равным Tn(t)c, и известным на КС координатам Xn, Yn, Zn ФЦ передающих антенн каждого n-того пункта НПРС в трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) определяют дальномерным методом (например, по патентам автора RU №№2484604, 2484605 или опубликованным в статье автора [Простой алгоритм определения пространственных координат объекта дальномерным методом // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2015. Т.13. №4, С. 3-8]) изменяющиеся во времени координаты x(t), y(t), z(t) ФЦ принимающей подвижной антенны КС.Also in terms of the ranges D n (t) equal to T n (t) c, and the coordinates X n , Y n , Z n known on the CS of the transmitting antennas of each n-th NPRS point in a three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z ) is determined by the rangefinder method (for example, according to the author's patents RU Nos. 2484604, 2484605 or published in the author's article [A simple algorithm for determining the spatial coordinates of an object by the rangefinder method // Information-measuring and control systems. 2015. V.13. No. 4, P. 3-8]) time-varying coordinates x (t), y (t), z (t) FC of the receiving mobile antenna of the CS.

Для перемещения ФЦ антенны КС могут использоваться, например, промышленные модули линейного перемещения (например, приведенные в каталоге www.servotechnica.ru/catalog) на базе линейных синхронных двигателей, состоящих из подвижного якоря (он, а также антенна, крепятся на перемещаемой каретке модуля) и магнитной дороги, обеспечивающие линейный ход до 9 м со скоростью до 5 м/с. Сервопривод с программируемым логическим контроллером позволит задавать закон перемещения s(t). Отметим, что в некоторых случаях могут быть использованы вибраторы с соответствующим направлением вибраций.To move the FC antenna of the CS, for example, industrial linear movement modules (for example, listed in the catalog www.servotechnica.ru/catalog) based on linear synchronous motors, consisting of a movable armature (it, as well as the antenna, are mounted on the movable carriage of the module ) and a magnetic road, providing a linear course of up to 9 m at a speed of up to 5 m / s. A servo drive with a programmable logic controller will allow you to set the law of displacement s (t). Note that in some cases vibrators with the appropriate vibration direction can be used.

Измерение скоростей основано на измерении смещения частоты сигнала, связанного с эффектом Доплера. Аналогичный способ может быть применим и при использовании других диапазонов частот (оптических, акустических).Velocity measurements are based on measuring the frequency offset of the signal associated with the Doppler effect. A similar method can be applied when using other frequency ranges (optical, acoustic).

Перечислим основные достоинства способа:Let's list the main advantages of the method:

- пространственные координаты РО определяются однозначно с высокой точностью без привлечения дополнительной априорной информации о его местоположении:- the spatial coordinates of the RO are determined uniquely with high accuracy without involving additional a priori information about its location:

- не требуется единая система времени на РО и НПРС;- no unified time system is required for RO and NPRS;

- реализация способа проще и дешевле, чем известных аналогов;- the implementation of the method is simpler and cheaper than the known analogues;

- осуществляется частотная подстройка у всех передаваемых НПРС р/с по эталонному генератору принимающего радиосигналы КС;- frequency adjustment is carried out for all transmitted R / S by the NPRS according to the reference generator of the CS receiving the radio signals;

- обеспечивается общая синхронизация передаваемых всеми пунктами р/с;- provides the general synchronization of the radio stations transmitted by all points;

- не предъявляются высокие требования к вычислительной системе по быстродействию и объему памяти.- high requirements are not imposed on the computing system in terms of speed and memory.

Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования навигационных систем.The effectiveness and efficiency of using the proposed method lies in the fact that it can be applied in practice for the development and improvement of navigation systems.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает появление новых свойств, не достигаемых в аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны».Thus, the claimed method provides the emergence of new properties that are not achieved in analogues. The analysis made it possible to establish: there are no analogues with a set of features that are identical to all features of the claimed technical solution, which indicates that the claimed method meets the "novelty" condition.

Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». Таким образом, заявленное изобретение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень», а также критерию «промышленная применимость».Also, the influence of the actions envisaged by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result was not revealed. Therefore, the claimed invention meets the "inventive step" requirement of patentability. Thus, the claimed invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step", as well as the criterion of "industrial applicability".

Claims (5)

1. Способ определения координат радиотехнического объекта, стационарного или подвижного, при котором формируют и передают радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, содержащие, в том числе по крайней мере три заданных гармонических составляющих, наземной пунктовой радиотехнической системой с упорядоченно пронумерованных n-х пунктов, где индекс n изменяется от 1 до N≥4, обеспечивая частотную подстройку и синхронизацию передаваемых радиосигналов, их принимают на указанном радиотехническом объекте, при этом фазовые центры передающих антенн каждого n-го пункта находятся в заданных и известных на этом радиотехническом объекте точках с координатами Xn, Yn, Zn в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), кроме того, указанные радиосигналы принимают и идентифицируют для каждого n-го пункта системы на контрольной наземной радиотехнической станции, прием радиосигналов на этой станции осуществляют либо на стационарную антенну, либо на подвижную антенну, положение фазового центра которой фиксируют, измеряют частотное отклонение спектра принимаемого радиосигнала от заданного его положения для каждого n-го пункта, перемещают фазовый центр подвижной антенны вдоль заданной прямолинейной траектории по заданному закону его перемещения s(t) в течение заданного промежутка времени Δt из положения s(0) в положение
Figure 00000002
и измеряют проекции скорости перемещения фазового центра подвижной антенны контрольной наземной радиотехнической станции vn(t) на прямые, соединяющие фазовый центр указанной подвижной антенны с фазовыми центрами антенн n-х пунктов, измеряют соответствующие им ускорения an(t) и по указанным проекциям скорости vn(t), ускорения an(t) и скорости перемещения фазового центра подвижной антенны V(t), равной производной по времени от перемещения s(t), определяют времена, изменяющиеся во времени, прохождения радиосигналов от фазового центра подвижной антенны до фазовых центров антенн n-х пунктов в соответствии с уравнением 1. A method for determining the coordinates of a radio-technical object, stationary or mobile, in which radio signals are generated and transmitted with specified individual characteristics, containing, including at least three specified harmonic components, by a ground-based radio-technical system with orderly numbered n-points, where the index n varies from 1 to N≥4, providing frequency adjustment and synchronization of the transmitted radio signals, they are received at the specified radio engineering object, while the phase centers of the transmitting antennas of each n-th point are at the given and known points on this radio engineering object with coordinates X n , Y n , Z n in a given three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z), in addition, these radio signals are received and identified for each n-th point of the system at the control ground radio technical station, radio signals are received at this station either to a stationary antenna , or to a mobile antenna, position f the base center of which is fixed, the frequency deviation of the spectrum of the received radio signal from its given position is measured for each n-th point, the phase center of the mobile antenna is moved along a given rectilinear trajectory according to a given law of its displacement s (t) during a given time interval Δt from position s ( 0) to position
Figure 00000002
and the projections of the speed of movement of the phase center of the mobile antenna of the control ground radio technical station v n (t) are measured on the straight lines connecting the phase center of the said mobile antenna with the phase centers of the antennas of n-x points, the corresponding accelerations a n (t) are measured and according to the indicated speed projections v n (t), acceleration a n (t) and the speed of displacement of the phase center of the mobile antenna V (t), equal to the time derivative of the displacement s (t), determine the times, changing in time, of the passage of radio signals from the phase center of the mobile antenna to phase centers of antennas of n points in accordance with the equation
Figure 00000003
Figure 00000003
 где |an(t)|- абсолютное значение величины an(t), с - скорость распространения радиосигналов, кроме того, используя указанные по крайней мере три гармонические составляющие, определяют изменяющиеся во времени относительные временные задержки trn(t), для каждого n-го пункта определяют временные сдвиги между Tn(t) и trn(t), отображают и передают полученную информацию потребителям, в том числе на соответствующие n-е пункты системы, на каждом n-м пункте принимают и идентифицируют соответствующую ему информацию об указанном измеренном частотном отклонении спектра принимаемого радиосигнала от заданного его положения и указанном временном сдвиге, с использованием информации об указанном измеренном частотном отклонении спектра обеспечивают частотную подстройку на каждом n-м пункте, а с использованием информации об указанном временном сдвиге, корректируя временную задержку посылки радиосигнала каждого n-го пункта с учетом указанного временного сдвига, обеспечивают общую синхронизацию передаваемых всеми пунктами радиосигналов, при приеме радиосигналов на радиотехническом объекте их идентифицируют соответствующим n-м передающим радиосигналы пунктам, определяют, используя указанные по крайней мере три гармонические составляющие, относительные дальности от фазового центра антенны принимающего радиосигналы объекта до фазовых центров антенн, передающих радиосигналы n-х пунктов, и по относительным дальностям и известным на радиотехническом объекте координатам Xn, Yn, Zn фазовых центров передающих антенн каждого n-го пункта наземной пунктовой радиотехнической системы однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны радиотехнического объекта.where | a n (t) | is the absolute value of a n (t), c is the propagation speed of radio signals, in addition, using the indicated at least three harmonic components, determine the time-varying relative time delays tr n (t), for of each n-th point, time shifts between T n (t) and tr n (t) are determined, the information received is displayed and transmitted to consumers, including the corresponding n-th points of the system, at each n-th point, the corresponding information about the indicated measured frequency deviation of the spectrum of the received radio signal from its given position and the indicated time shift, using information about the indicated measured frequency deviation of the spectrum, provide frequency adjustment at each n-th point, and using information about the indicated time shift, adjusting the time delay of the message radio signal of each n-th point, taking into account the specified time shift, provide a general synchronization n The radio signals transmitted by all points, when receiving radio signals at a radio engineering facility, are identified by the corresponding n-th radio signal transmitting points, using the indicated at least three harmonic components, the relative distances from the phase center of the antenna of the object receiving radio signals to the phase centers of the antennas transmitting radio signals n- x points, and according to the relative ranges and coordinates X n , Y n , Z n of the phase centers of the transmitting antennas of each n-th point of the ground point radio engineering system, the spatial coordinates of the phase center of the antenna of the radio engineering object are uniquely determined. 2. Способ определения координат радиотехнического объекта по п .1, отличающийся тем, что перемещения фазового центра антенны станции осуществляют в виде повторяющихся циклов, в том числе, с изменением направления перемещения.2. A method for determining the coordinates of a radio engineering object according to claim 1, characterized in that the movement of the phase center of the station antenna is carried out in the form of repeated cycles, including with a change in the direction of movement. 3. Способ определения координат радиотехнического объекта по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по дальностям Dn(t), равным Tn(t)c, и известным на контрольной наземной станции координатам Xn, Yn, Zn фазовых центров передающих антенн каждого n-го пункта наземной пунктовой радиотехнической системы в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) определяют дальномерным методом изменяющиеся во времени координаты x(t), y(t), z(t) фазового центра принимающей подвижной антенны контрольной наземной радиотехнической станции.3. A method for determining the coordinates of a radio engineering object according to claim 1 or 2, characterized in that the ranges D n (t) equal to T n (t) c, and the coordinates X n , Y n , Z n of phase coordinates known at the control ground station the centers of the transmitting antennas of each n-th point of the ground point radio engineering system in the specified three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z) determine the time-varying coordinates x (t), y (t), z (t) of the phase center of the receiving mobile antennas of the control ground radio engineering station.
RU2020108076A 2020-02-25 2020-02-25 Method of determining coordinates of radio object RU2737533C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108076A RU2737533C1 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Method of determining coordinates of radio object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108076A RU2737533C1 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Method of determining coordinates of radio object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737533C1 true RU2737533C1 (en) 2020-12-01

Family

ID=73792681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020108076A RU2737533C1 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Method of determining coordinates of radio object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737533C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114624521A (en) * 2020-12-10 2022-06-14 川升股份有限公司 Method for quickly measuring phase center of antenna

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190309B2 (en) * 2004-09-24 2007-03-13 Hill Edward L Radio signal transmitter with multiple antennas for improved position detection
RU2305851C2 (en) * 2005-07-18 2007-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" Method for determining coordinates of radio emission source
RU2339966C1 (en) * 2007-07-23 2008-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" Method of determining coordinates of radio-frequency source
WO2013176575A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Panov Vladimir Petrovich Radio engineering system
WO2016026431A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-25 Media Tek Inc. Direction finding antenna format
RU2594759C1 (en) * 2015-10-28 2016-08-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining coordinates of a radio emission
RU2628997C1 (en) * 2016-06-14 2017-08-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point
RU2687057C1 (en) * 2018-10-30 2019-05-07 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Method of determining coordinates of a moving object
RU2695807C1 (en) * 2019-01-23 2019-07-29 Акционерное общество "Национальное Радио Техническое Бюро" (АО "НРТБ") Method of determining coordinates of a moving object along ranges

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190309B2 (en) * 2004-09-24 2007-03-13 Hill Edward L Radio signal transmitter with multiple antennas for improved position detection
RU2305851C2 (en) * 2005-07-18 2007-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" Method for determining coordinates of radio emission source
RU2339966C1 (en) * 2007-07-23 2008-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" Method of determining coordinates of radio-frequency source
WO2013176575A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Panov Vladimir Petrovich Radio engineering system
WO2016026431A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-25 Media Tek Inc. Direction finding antenna format
RU2594759C1 (en) * 2015-10-28 2016-08-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining coordinates of a radio emission
RU2628997C1 (en) * 2016-06-14 2017-08-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of obtaining two-dimensional radar images of object at multi-frequency pulse sensing and inverse device synthesis with iterative distance reconciliation from equivalent antenna phase center to synthesization point
RU2687057C1 (en) * 2018-10-30 2019-05-07 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Method of determining coordinates of a moving object
RU2695807C1 (en) * 2019-01-23 2019-07-29 Акционерное общество "Национальное Радио Техническое Бюро" (АО "НРТБ") Method of determining coordinates of a moving object along ranges

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114624521A (en) * 2020-12-10 2022-06-14 川升股份有限公司 Method for quickly measuring phase center of antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2695807C1 (en) Method of determining coordinates of a moving object along ranges
RU2624461C1 (en) Method of determining coordinates of object
RU2687057C1 (en) Method of determining coordinates of a moving object
RU2624457C1 (en) Method of determining coordinates of object
RU2718593C1 (en) Method of determining, based on measured relative distances of coordinates of an object
RU2723986C1 (en) Method of determining, coordinates of an object based on measured relative distances
RU2687059C1 (en) Range determination method
RU2737533C1 (en) Method of determining coordinates of radio object
RU2496270C1 (en) Radio system
RU2647496C1 (en) Method of the object coordinates determining
RU2737532C1 (en) Method of determining coordinates of radio object
Crespi et al. Dynamic Two-way time transfer between moving platforms for netted radar applications
RU2732192C1 (en) Radiotechnical coordinate determination system
RU2578750C1 (en) Method of transmitting radio signals
RU2742925C1 (en) Method for determination of relative ranges from a radio source
RU2738641C1 (en) Radiotechnical coordinate system
RU2617448C1 (en) Object coordinates determination method
RU2725618C1 (en) Range measurement system
RU2726141C1 (en) Range determination method
RU2617711C1 (en) Method for determining coordinates of radio source
RU2732893C1 (en) Range determination method
RU2681955C1 (en) Method of determining coordinates of moving object
RU2735856C1 (en) Range measurement system
RU134670U1 (en) RELIABLE SINGLE-POSITION RADIO ELECTRONIC SYSTEM FOR DETERMINING THE MOTION PARAMETERS OF A RADIO-RADIATING OBJECT
RU2695805C1 (en) Method of determining coordinates of a moving object along ranges