RU2739060C1 - Method for determining location of terrestrial radio-emitting object - Google Patents

Method for determining location of terrestrial radio-emitting object Download PDF

Info

Publication number
RU2739060C1
RU2739060C1 RU2020110502A RU2020110502A RU2739060C1 RU 2739060 C1 RU2739060 C1 RU 2739060C1 RU 2020110502 A RU2020110502 A RU 2020110502A RU 2020110502 A RU2020110502 A RU 2020110502A RU 2739060 C1 RU2739060 C1 RU 2739060C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinates
radio
zone
video camera
location
Prior art date
Application number
RU2020110502A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Каплин
Михаил Георгиевич Степанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
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 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" filed Critical Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
Priority to RU2020110502A priority Critical patent/RU2739060C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739060C1 publication Critical patent/RU2739060C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • 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
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12—Target-seeking control

Landscapes

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

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to radio monitoring methods and is intended to determine the location of detected terrestrial radio-emitting objects. For this purpose, according to data of two and more radio direction finders preliminary coordinates of object and area of its subsequent search and detection with specified confidence probability are determined. Further, a multi-copter with a video camera is used, for which the route of flight from the launching point to the specified characteristic point of the zone is calculated. When the zone is reached, the multi-copter moves along the selected search path. When an object is detected, the updated coordinates are determined by reading from the digital coordinates map of its image on a video frame matched with the map.
EFFECT: higher accuracy and wider field of radio monitoring.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам радиоконтроля для определения местоположения обнаруживаемых наземных радиоизлучающих объектов и может быть использовано при проведении поисковых, разведывательных и спасательных операций.The invention relates to methods of radio monitoring for determining the location of detected ground-based radio-emitting objects and can be used when conducting search, reconnaissance and rescue operations.

Известен способ триангуляции целей [1] с помощью двух двухкоординатных пеленгаторов (измеряются азимуты и углы места пеленгов) с известными координатами точек стояния. Способ предназначен для определения пространственных координат излучающих воздушных объектов. Результаты триангуляции используются в качестве исходных данных для постановки целей на сопровождение более точными средствами. Применительно к наземным объектам недостатками способа [1] являются избыточный громоздкий математический аппарат и невысокая точность результатов. Кроме того, способ ориентирован на применение в составе оптоэлектронных станций обнаружения объектов.The known method of triangulation of targets [1] using two two-coordinate direction finders (measured azimuths and elevation angles of bearings) with known coordinates of the standing points. The method is designed to determine the spatial coordinates of radiating air objects. The results of triangulation are used as input data for setting targets for tracking by more accurate means. With regard to ground objects, the disadvantages of the method [1] are excessive cumbersome mathematical apparatus and low accuracy of the results. In addition, the method is focused on the use of objects in optoelectronic stations.

Известны способы определения координат местоположения источников радиоизлучения [2, 3], общим для которых является измерение уровней радиоизлучений, принимаемых сканирующими радиоприемными устройствами не менее четырех разнесенных в пространстве стационарных радиоконтрольных постов радиочастотной службы РФ. Местоположение источника определяется как среднее широты и долготы точек пересечения радикальных осей попарных окружностей равных отношений уровней принимаемых радиоизлучений. Недостатками способов являются низкая оперативность местоопределения, а также отсутствие возможности мобильного развертывания и применения средств радиоконтроля.Known methods for determining the coordinates of the location of radio sources [2, 3], common to which is to measure the levels of radio emissions received by scanning radio receiving devices at least four spaced apart stationary radio monitoring posts of the RF radio frequency service. The location of the source is defined as the average latitude and longitude of the points of intersection of the radical axes of pairwise circles of equal ratios of levels of received radio emissions. The disadvantages of the methods are the low efficiency of positioning, as well as the lack of the possibility of mobile deployment and the use of radio monitoring equipment.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является способ определения местоположения радиоизлучающего объекта (источника радиоизлучения по терминологии прототипа), изложенный в патенте [4]. Для местоопределения радиоизлучающего объекта (РИО) предлагается использовать пеленгатор, антенная система которого совмещена с видеокамерой, размещаемой над антенной решеткой антенной системы или в ее центре.Closest to the claimed invention (prototype) is a method for determining the location of a radio-emitting object (a source of radio emission in the terminology of the prototype), set forth in the patent [4]. To locate a radio-emitting object (RIO), it is proposed to use a direction finder, the antenna system of which is combined with a video camera placed above the antenna array of the antenna system or in its center.

На первом (подготовительном) этапе способа последовательно выполняются следующие операции: пеленгование РИО (измерение азимута и угла места объекта в антенной системе координат); однонаправленное ориентирование антенной решетки пеленгатора и видеокамеры; приведение угловых параметров антенной системы пеленгатора в соответствие угловым параметрам видеокамеры путем расчета поправок на несовпадение центров и осей их систем координат. Этап завершается коррекцией измеренных при пеленговании угловых параметров РИО внесением рассчитанных поправок.At the first (preparatory) stage of the method, the following operations are performed sequentially: RIO direction finding (measurement of the azimuth and elevation angle of the object in the antenna coordinate system); unidirectional orientation of the antenna array of the direction finder and video camera; bringing the angular parameters of the direction finder antenna system in line with the angular parameters of the video camera by calculating corrections for the misalignment of the centers and axes of their coordinate systems. The stage ends with the correction of the RIO angular parameters measured during direction finding by making the calculated corrections.

Второй (заключительный) этап состоит в перестройке и наведении видеокамеры в соответствии с скорректированными угловыми параметрами и уточнении местоположения РИО путем визуального считывания его изображения.The second (final) stage consists in restructuring and aiming the video camera in accordance with the corrected angular parameters and specifying the location of the RIO by visually reading its image.

Главными недостатками способа-прототипа являются низкая точность и малые размеры контролируемой области. Это обусловлено следующими обстоятельствами.The main disadvantages of the prototype method are low accuracy and small size of the controlled area. This is due to the following circumstances.

Метод визуального анализа изображения РИО, считанного с видеокамеры, позволяет лишь локализовать его местоположение в контролируемой области, однако исключает возможность определения координат с приемлемой точностью. Используемый метод этого просто не предусматривает. Малые размеры области контроля обусловлены ограниченными пределами прямой видимости видеокамеры, совмещенной с стационарной антенной системой пеленгатора (см. с. 10 описания прототипа).The method of visual analysis of the RIO image, read from a video camera, allows only to localize its location in the controlled area, but excludes the possibility of determining coordinates with an acceptable accuracy. The method used simply does not provide for this. The small size of the monitoring area is due to the limited line of sight of the video camera combined with the stationary antenna system of the direction finder (see p. 10 for the description of the prototype).

Недостатками также являются низкие мобильность и оперативность развертывания аппаратуры и сложность реализации. Первый недостаток связан с значительными габаритами и сложностью конструкции антенной решетки антенной системы пеленгатора с жестко закрепленной видеокамерой (см. Фиг. 2 описания прототипа) и требованием предварительной калибровки (в ряде случаев неоднократной) с помощью специального выносного тестирующего генератора. Второй обусловлен использованием громоздкого, избыточного (по ряду позиций излишнего) математического аппарата по согласованию исходных пространственных параметров антенной системы и видеокамеры. Это подтверждается сложностью структурной схемы и алгоритмов работы соответствующего устройства, реализующего способ-прототип (см. Фиг. 3-7 описания прототипа).The disadvantages are also low mobility and efficiency of hardware deployment and implementation complexity. The first drawback is associated with the significant dimensions and complexity of the design of the antenna array of the antenna system of the direction finder with a rigidly fixed video camera (see Fig. 2 for the description of the prototype) and the requirement for preliminary calibration (in some cases, repeated) using a special remote testing generator. The second is due to the use of a cumbersome, redundant (for a number of positions, redundant) mathematical apparatus for matching the initial spatial parameters of the antenna system and the video camera. This is confirmed by the complexity of the structural diagram and algorithms of the corresponding device that implements the prototype method (see Fig. 3-7 description of the prototype).

Цель заявляемого изобретения состоит в создании высокоточного, обладающего широкой областью радиоконтроля, мобильностью и оперативностью, простого в реализации способа определения местоположения наземного радиоизлучающего объекта (средство радиосвязи, радиолокационная станция, радиомаяк и др.).The aim of the claimed invention is to create a high-precision, having a wide range of radio monitoring, mobility and efficiency, easy-to-implement method for determining the location of a ground-based radio-emitting object (radio communication device, radar station, radio beacon, etc.).

Для достижения поставленной цели в способе определения местоположения наземного радиоизлучающего объекта с использованием пеленгатора и видеокамеры, заключающемся в том, что на первом этапе выполняют пеленгование объекта, по данным которого на втором этапе уточняют местоположение объекта по его видеоизображению, на первом этапе по данным двух и более наземных пеленгаторов определяют предварительные координаты объекта и прилегающую зону его последующего поиска и обнаружения, на втором этапе используют мультикоптер с видеокамерой в надирном положении, для которого рассчитывают маршрут полета от точки запуска до заданной характерной точки зоны, по достижении зоны обеспечивают движение мультикоптера по выбранной траектории поиска, выполняемого путем обзора видеокамерой подстилающей местности, при обнаружении объекта уточненные координаты объекта определяют путем считывания с цифровой карты местности координат его изображения на совмещенном с картой видеокадре.To achieve this goal in the method for determining the location of a ground-based radio-emitting object using a direction finder and a video camera, which consists in the fact that at the first stage the direction finding of the object is carried out, according to which, at the second stage, the location of the object is specified by its video image, at the first stage, according to data from two or more ground direction finders determine the preliminary coordinates of the object and the adjacent zone of its subsequent search and detection, at the second stage, a multicopter with a video camera in the nadir position is used, for which the flight route from the launch point to a given characteristic point of the zone is calculated, upon reaching the zone, the multicopter moves along the selected search trajectory , performed by a video camera viewing the underlying terrain, when an object is detected, the refined coordinates of the object are determined by reading the coordinates of its image from a digital terrain map on a video frame aligned with the map.

Технический результат состоит в повышении точности и расширении области радиоконтроля при определении местоположения наземного радиоизлучающего объекта.The technical result consists in increasing the accuracy and expanding the area of radio monitoring when determining the location of a ground-based radio-emitting object.

Существенные отличительные признаки заявляемого способа по сравнению с прототипом заключаются в следующем.The essential distinguishing features of the proposed method in comparison with the prototype are as follows.

1. На первом этапе по данным двух и более наземных пеленгаторов определяют предварительные координаты РИО и прилегающую зону его последующего поиска и обнаружения. Тем самым формируют исходные данные для второго этапа, обеспечивающие с помощью видеокамеры гарантированное с заданной доверительной вероятностью (см. далее сущность заявляемого способа) обнаружение и высокоточное определение координат объекта.1. At the first stage, according to the data of two or more ground direction finders, the preliminary coordinates of the RIO and the adjacent zone of its subsequent search and detection are determined. Thereby, the initial data for the second stage is formed, providing with the help of a video camera the detection and high-precision determination of the object coordinates, guaranteed with a given confidence probability (see below the essence of the proposed method).

В прототипе, использующем данные одного пеленгатора, первый этап завершается формированием параметров перестройки и наведения видеокамеры, обеспечивающих визуальное наблюдение РИО.In the prototype using the data of one direction finder, the first stage ends with the formation of the parameters of the restructuring and aiming of the video camera, providing visual observation of the RIO.

2. На втором этапе используют мультикоптер с видеокамерой в надирном положении, для которого рассчитывают маршрут полета от точки запуска до заданной характерной точки зоны поиска и обнаружения РИО. Использование мультикоптера с видеокамерой обеспечивает существенное расширение области радиоконтроля, ограничиваемое только дальностями действия пеленгаторов и полета мультикоптера (на практике это десятки километров). Кроме того, используемый аппаратурный состав обеспечивает мобильность и оперативность развертывания и применения, а также простоту реализации, не требующей сложного математического аппарата (см. далее).2. At the second stage, a multicopter with a video camera in the nadir position is used, for which the flight route is calculated from the launch point to a given characteristic point of the RIO search and detection zone. The use of a multicopter with a video camera provides a significant expansion of the radio monitoring area, limited only by the range of direction finders and the flight of the multicopter (in practice, this is tens of kilometers). In addition, the hardware composition used provides mobility and efficiency of deployment and use, as well as ease of implementation, which does not require a complex mathematical apparatus (see below).

В прототипе мультикоптер не предусмотрен. Видеокамера совмещена с стационарной антенной системой пеленгатора, что ограничивает область радиоконтроля пределами прямой видимости. Естественно, маршрут полета не рассчитывается.The prototype does not include a multicopter. The video camera is combined with a stationary antenna system of the direction finder, which limits the radio monitoring area within the line of sight. Naturally, the flight route is not calculated.

3. По достижении зоны обеспечивают движение мультикоптера по выбранной траектории поиска, выполняемого путем обзора видеокамерой подстилающей местности. Этим обеспечивается гарантированное обнаружение РИО в зоне.3. Upon reaching the zone, provide the movement of the multicopter along the selected trajectory of the search, performed by viewing the underlying terrain with a video camera. This ensures the guaranteed detection of RIO in the area.

В прототипе эта функция отсутствует.The prototype does not have this feature.

4. При обнаружении объекта уточненные координаты объекта определяют путем считывания с цифровой карты местности (ортофотоплана) координат его изображения на совмещенном с картой видеокадре. Поскольку современные цифровые карты и ортофотопланы являются высокоточными, обеспечивается высокая итоговая точность координатной привязки РИО.4. When an object is detected, the specified coordinates of the object are determined by reading the coordinates of its image from a digital terrain map (orthophotomap) on a video frame aligned with the map. Since modern digital maps and orthophotomaps are highly accurate, high final accuracy of the RIO positioning is ensured.

В прототипе эта функция отсутствует. Уточнение местоположения РИО сводится к визуальному анализу его изображения, исключающему координатную привязку с какой-либо приемлемой точностью.The prototype does not have this feature. Refining the location of the RIO is reduced to a visual analysis of its image, which excludes coordinate referencing with any acceptable accuracy.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие графические материалы.The claimed invention is illustrated by the following graphic materials.

Фиг. 1. Общая схема определения местоположения наземного радиоизлучающего объекта. Синим цветом показана радиолиния обмена данными между пеленгаторами. РИО представлен радиолокационной станцией.FIG. 1. General scheme for determining the location of a ground-based radio-emitting object. The radio link of data exchange between direction finders is shown in blue. RIO is represented by a radar station.

Фиг. 2. Триангуляционная схема прямой угловой засечки двух РИО парой пеленгаторов с прилегающими зонами поиска и обнаружения. Здесь (х, у), (х', у') - истинные координаты РИО.FIG. 2. Triangulation scheme of direct angular intersection of two RIO by a pair of direction finders with adjacent search and detection zones. Here (x, y), (x ', y') are the true coordinates of the RIO.

Фиг. 3. Связь между дирекционными углами, измеряемыми пеленгаторами, и углами триангуляционного треугольника.FIG. 3. The relationship between the directional angles measured by direction finders and the angles of the triangulation triangle.

Фиг. 4. Траектории поиска в зоне (Фиг. 4а - растровая траектория, Фиг. 4б -спиралевидная траектория). Показаны зеленым цветом. Значком "О" обозначены заданные характерные точки.FIG. 4. Search trajectories in the zone (Fig. 4a - raster trajectory, Fig. 4b - spiral trajectory). Shown in green. The O marks the defined keypoints.

Рассмотрим сущность заявляемого способа. Подробное рассмотрение проведем применительно к схеме с двумя радиопеленгаторами (Фиг. 1) с кратким обобщением на большее число.Let's consider the essence of the proposed method. A detailed consideration will be carried out in relation to the scheme with two radio direction finders (Fig. 1) with a brief generalization to a larger number.

Полагаем, что портативные (носимые) пеленгаторы расположены на местности в произвольных точках А, В с известными плановыми координатами (ха, уа), (хв, ув) (Фиг. 2). Координаты получены с помощью высокоточной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем (СРНС). По данным пеленгаторов определены углы триангуляционных треугольников β1, β2, β'1, β'2 для двух наземных РИО, отсчитываемые относительно базы АВ (для простоты и наглядности принято β1=β'1). Координаты первого пеленгуемого РИО (точка С) рассчитывают по формулам Юнга:We believe that the portable (handheld) direction finders are located at arbitrary points in the area A, the known horizontal coordinates (x a, y a), (x in, y in) (Fig. 2). Coordinates were obtained with the help of high-precision equipment of satellite radio navigation systems (SRNS) consumers. According to the direction finder data, the angles of triangulation triangles β 1 , β 2 , β ' 1 , β' 2 were determined for two ground-based RIO, measured relative to the AB base (for simplicity and clarity, β 1 = β ' 1 is assumed). The coordinates of the first direction finding RIO (point C) are calculated using Young's formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

Аналогично для координат

Figure 00000002
второго объекта (точка С') при использовании углов β'1, β'2.Similarly for coordinates
Figure 00000002
the second object (point C ') when using the angles β' 1 , β ' 2 .

Приведенный алгоритм является радиотехническим вариантом реализации известного способа прямой угловой засечки.The given algorithm is a radio engineering version of the known method of direct angular intersection.

Определение углов триангуляции по пеленгам сопровождается погрешностями, вызванными целым рядом случайных факторов. Иными словами, значения углов β1,…,β'2 являются точечными оценками истинного углового положения РИО со случайными ошибками, которые можно считать распределенными по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением (СКО) σβ

Figure 00000003
Figure 00000004
Determination of triangulation angles from bearings is accompanied by errors caused by a number of random factors. In other words, the values of the angles β 1 , ..., β ' 2 are point estimates of the true angular position of the RIO with random errors, which can be considered distributed according to the normal law with zero mathematical expectation and standard deviation (RMS) σ β
Figure 00000003
Figure 00000004

Существующие малогабаритные радиопеленгаторы характеризуются значительными СКО σβ ошибок угловых измерений (порядка 5-10 угл. град.). Как результат, грубыми являются точечные оценки

Figure 00000005
истинных координат РИО (х, у), (х', у'), что делает их непригодными для решения целевых задач при поисковых, разведывательных и спасательных операциях. Такие предварительные оценки требуют уточнения.The existing small-sized radio direction finders are characterized by significant RMS σ β errors in angular measurements (about 5-10 angular degrees). As a result, the point estimates are rough
Figure 00000005
true coordinates of RIO (x, y), (x ', y'), which makes them unsuitable for solving target tasks in search, reconnaissance and rescue operations. Such preliminary estimates require clarification.

В этих условиях предлагается перейти от точечных к интервальным оценкам углов триангуляционных треугольников (β1±kσβ),…,(β'2±kσβ), накрывающим истинные точки местоположения объектов с заданной доверительной вероятностью Рзад=Рзад(k), k=1, 2, …(двусторонним доверительным интервалам). Так, при Рзад=0,95 k=2 (приблизительно) и (β1±2σβ),…,(β'2±2σβ). Аналогично, при Рзад=0,9973 k=3 и (β1±3σβ),…,(β'2±3σβ).Under these conditions, it is proposed to pass from point to interval estimates of the angles of triangulation triangles (β 1 ± kσ β ), ..., (β ' 2 ± kσ β ), covering the true points of the location of objects with a given confidence probability P ass = P ass (k), k = 1, 2,… (two-sided confidence intervals). So, at P ass = 0.95 k = 2 (approximately) and (β 1 ± 2σ β ),…, (β ' 2 ± 2σ β ). Similarly, for P ass = 0.9973 k = 3 and (β 1 ± 3σ β ),…, (β ' 2 ± 3σ β ).

На Фиг. 2 синим и черным цветами в качестве примера показаны перекрывающиеся угловые секторы, соответствующие доверительным интервалам при Рзад=0,95, k=2 и σβ=5 угл. град. Здесь же приведены заштрихованные зоны поиска РИО, находящихся на разном удалении от точек А, В расположения пеленгаторов. Поскольку одновременное нахождение РИО в обоих секторах есть произведение двух независимых совместных событий, полная вероятность Р нахождения РИО в соответствующих зонах одинакова и равна

Figure 00000006
. При Рзад=0,95 это Р=0,9025, при Рзад=0,9973 - Р=0,9946. Такие значения вероятности Р практически гарантируют последующее обнаружение объектов.FIG. 2, as an example, the overlapping angular sectors are shown in blue and black, corresponding to the confidence intervals for P ass = 0.95, k = 2 and σ β = 5 ang. hail. It also shows the shaded search zones for RIOs located at different distances from points A, B of the location of direction finders. Since the simultaneous presence of the RIO in both sectors is the product of two independent joint events, the total probability P of finding the RIO in the corresponding zones is the same and is equal to
Figure 00000006
... With P ass = 0.95, this is P = 0.9025, with P ass = 0.9973 - P = 0.9946. Such values of the probability P practically guarantee the subsequent detection of objects.

При угловых измерениях радиопеленгаторами фиксируются либо непосредственно дирекционные углы направлений на объект пеленгации, либо истинные или магнитные азимуты с последующим переходом к дирекционным углам. Определение углов триангуляционного треугольника выполняется в соответствии с Фиг. 3 по формулам:In angular measurements, radio direction finders fix either the directional angles of the directions to the direction finding object, or the true or magnetic azimuths with the subsequent transition to the directional angles. The determination of the angles of the triangulation triangle is performed in accordance with FIG. 3 by the formulas:

β1=αAB-αAC, β2=αBC-αBA β 1 = α AB -α AC , β 2 = α BC -α BA

где αAC, αBC - дирекционные углы направлений на объект,where α AC , α BC - directional angles of directions to the object,

αAB, αBA - дирекционные углы направлений АВ, ВА, равные:α AB , α BA - directional angles of directions AB, BA, equal to:

Figure 00000007
Figure 00000007

Определение размеров и границ зон поиска и обнаружения проводится путем расчета координат

Figure 00000008
вершин неправильных четырехугольников (см. Фиг. 2) по формулам (1) перебором пар углов
Figure 00000009
Determination of the sizes and boundaries of search and detection zones is carried out by calculating coordinates
Figure 00000008
the vertices of irregular quadrangles (see Fig. 2) by formulas (1) by searching through pairs of angles
Figure 00000009

Следующим шагом является расчет маршрута полета мультикоптера с видеокамерой от точки запуска до заданной характерной точки зоны поиска и обнаружения. В общем случае точка запуска может не совпадать с точками расположения пеленгаторов. Условием рационального выбора точки является соблюдение баланса между дальностями действия пеленгаторов и полета мультикоптера. Далее для конкретности точкой запуска мультикоптера будем считать начало системы координат на Фиг. 2.The next step is to calculate the flight route of a multicopter with a video camera from the launch point to a given characteristic point of the search and detection zone. In general, the launch point may not coincide with the direction finder locations. The condition for the rational choice of the point is the balance between the ranges of the direction finders and the flight of the multicopter. Further, for concreteness, the start point of the multicopter will be considered the origin of the coordinate system in Fig. 2.

Из Фиг. 2 видно, что при одинаковых доверительных угловых интервалах (угловых секторах) линейные размеры (площадь) зон поиска и обнаружения тем больше, чем больше удаление РИО от пеленгаторов (точки А, В). Расчет маршрута полета мультикоптера целесообразно выполнять, минимизируя (по возможности) подлетное время к зоне. Исходя из этого, в рассматриваемом случае характерную точку зоны (1,…,4) следует задать точкой 2, а характерную точку зоны (1',…,4') можно задать точкой С'.From FIG. 2 it can be seen that with the same confidence angular intervals (angular sectors), the linear dimensions (area) of the search and detection zones are the larger, the greater the distance of the RIO from the direction finders (points A, B). It is advisable to calculate the multicopter flight route minimizing (if possible) the flight time to the zone. Based on this, in the case under consideration, the characteristic point of the zone (1, ..., 4) should be set by point 2, and the characteristic point of the zone (1 ', ..., 4') can be set by point C '.

Задание характерных точек определяет выбор траектории поиска, выполняемого мультикоптером путем обзора видеокамерой подстилающей местности зоны. Так, для большей по площади зоны (1,…,4) предпочтительной является оперативная растровая траектория поиска (Фиг. 4а), а для меньшей зоны (1',…,4') - менее оперативная, но более детальная спиралевидная траектория (Фиг. 4б). (Отметим, что во втором случае для полного покрытия зоны требуется захват не входящих в зону прилегающих областей).The setting of the characteristic points determines the choice of the search trajectory performed by the multicopter by viewing the underlying terrain of the zone with a video camera. So, for a larger zone (1, ..., 4), an operational raster search trajectory is preferable (Fig.4a), and for a smaller zone (1 ', ..., 4') - a less operational, but more detailed spiral trajectory (Fig. 4b). (Note that in the second case, full coverage of the zone requires the capture of non-zone adjacent areas).

Аналогичные рекомендации по выбору маршрутов и траекторий следует выполнять при других вариантах взаимного расположения точек запуска, расположения пеленгаторов и РИО.Similar recommendations for the selection of routes and trajectories should be followed for other options for the relative position of launch points, the location of direction finders and RIO.

При обнаружении РИО видеокамерой проводится аватоматизированное совмещение видеокадра, содержащего объект (масштабирование, сдвиг, поворот), с соответствующим участком цифровой карты местности (ортофотоплана), с которого в итоге считывают уточненные координаты его изображения. Использование трехмерных цифровых карт позволяет получить как плановые координаты РИО, так и его высоту.When the RIO is detected by the video camera, an automatic alignment of the video frame containing the object (scaling, shift, rotation) is carried out with the corresponding section of the digital terrain map (orthomosaic), from which the updated coordinates of its image are eventually read. The use of three-dimensional digital maps makes it possible to obtain both the planned coordinates of the RIO and its height.

Изложенное справедливо для задач с тремя и более пеленгаторами. Отличие состоит лишь в более сложной форме зон поиска и обнаружения. Так, при трех пеленгаторах зона может иметь форму неправильного шестиугольника с площадью меньшей, чем у сопоставимого четырехугольника при двух пеленгаторах.The above is true for problems with three or more direction finders. The only difference is in the more complex form of the search and detection zones. So, with three direction finders, the zone can have the shape of an irregular hexagon with an area smaller than that of a comparable quadrangle with two direction finders.

Техническая реализация заявляемого способа не вызывает сложности, поскольку используемые средства - радиопеленгаторы и мультикоптер с видеокамерой, - широко доступны. Так, в качестве пеленгаторов могут использоваться отечественные носимые (ручные) измерительные комплексы серии АРК (АРК-РПЗМ, АРК-НКЗИ, АРК-НК4И, АРК-НК5И и др.). Характеристиками, соответствующими заявляемому способу, обладает портативный пеленгатор DDF 007 компании Rohde&Schwarz со встроенными аппаратурой потребителя СРНС и электронным магнитным компасом (изображен на Фиг. 1). В качестве мультикоптера может использоваться квадрокоптер производства компании DJI, оснащенный необходимыми для удержания бортовой видеокамеры в надирном положении системами стабилизации центра масс и вокруг центра масс (угловой стабилизации). Несложный математический аппарат способа легко реализуется на доступных вычислительных устройствах.The technical implementation of the proposed method does not cause difficulty, since the means used - radio direction finders and a multicopter with a video camera - are widely available. Thus, domestic portable (hand-held) measuring systems of the ARK series (ARK-RPZM, ARK-NKZI, ARK-NK4I, ARK-NK5I, etc.) can be used as direction finders. The characteristics corresponding to the claimed method are possessed by a portable direction finder DDF 007 from Rohde & Schwarz with built-in consumer equipment SRNS and an electronic magnetic compass (shown in Fig. 1). As a multicopter, a DJI quadrocopter can be used, equipped with the stabilization systems of the center of mass and around the center of mass (angular stabilization) necessary to hold the on-board video camera in the nadir position. The uncomplicated mathematical apparatus of the method is easily implemented on available computing devices.

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и обеспечивает повышение точности и расширение области радиоконтроля при определении местоположения наземного радиоизлучающего объекта.Thus, the claimed method can be implemented and provides an increase in accuracy and expansion of the area of radio monitoring in determining the location of a ground-based radio-emitting object.

Источники информации:Information sources:

1. Патент RU 2423720.1. Patent RU 2423720.

2. Патент RU 2423721.2. Patent RU 2423721.

3. Патент RU 2430385.3. Patent RU 2430385.

4. Патент RU 2427000.4. Patent RU 2427000.

Claims (1)

Способ определения местоположения наземного радиоизлучающего объекта с использованием пеленгатора и видеокамеры, заключающийся в том, что на первом этапе выполняют пеленгование объекта, по данным которого на втором этапе уточняют местоположение объекта по его видеоизображению, отличающийся тем, что на первом этапе по данным двух и более наземных пеленгаторов определяют предварительные координаты объекта и прилегающую зону его последующего поиска и обнаружения, на втором этапе используют мультикоптер с видеокамерой в надирном положении, для которого рассчитывают маршрут полета от точки запуска до заданной характерной точки зоны, по достижении зоны обеспечивают движение мультикоптера по выбранной траектории поиска, выполняемого путем обзора видеокамерой подстилающей местности, при обнаружении объекта уточненные координаты объекта определяют путем считывания с цифровой карты местности координат его изображения на совмещенном с картой видеокадре.A method for determining the location of a ground-based radio-emitting object using a direction finder and a video camera, which consists in the fact that at the first stage the direction finding of the object is carried out, according to which, at the second stage, the location of the object is specified by its video image, direction finders determine the preliminary coordinates of the object and the adjacent zone of its subsequent search and detection, at the second stage, a multicopter with a video camera in the nadir position is used, for which the flight route is calculated from the launch point to a given characteristic point of the zone, upon reaching the zone, the multicopter moves along the selected search trajectory, performed by viewing the underlying terrain with a video camera, when an object is detected, the refined coordinates of the object are determined by reading the coordinates of its image from a digital map of the terrain on a video frame aligned with the map.
RU2020110502A 2020-03-11 2020-03-11 Method for determining location of terrestrial radio-emitting object RU2739060C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110502A RU2739060C1 (en) 2020-03-11 2020-03-11 Method for determining location of terrestrial radio-emitting object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110502A RU2739060C1 (en) 2020-03-11 2020-03-11 Method for determining location of terrestrial radio-emitting object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739060C1 true RU2739060C1 (en) 2020-12-21

Family

ID=74063107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110502A RU2739060C1 (en) 2020-03-11 2020-03-11 Method for determining location of terrestrial radio-emitting object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739060C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153651A (en) * 1996-11-15 1998-06-09 Daewoo Electron Co Ltd Target tracking method and device
RU2427000C1 (en) * 2009-12-15 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method and device to locate radio radiation sources
RU2430385C2 (en) * 2009-10-14 2011-09-27 Юрий Иванович Логинов Method of locating radio radiation sources
JP2011242182A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Mitsubishi Electric Corp Passive radar system and passive radar method
RU2469408C1 (en) * 2011-11-23 2012-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Control method and device of guarded object state
RU2550811C1 (en) * 2014-04-15 2015-05-20 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 object coordinates determination
US9811084B2 (en) * 2014-05-20 2017-11-07 Verizon Patent And Licensing Inc. Identifying unmanned aerial vehicles for mission performance
US10089889B2 (en) * 2014-06-19 2018-10-02 Scott Technologies, Inc. Unmanned aerial vehicle for situational awareness to first responders and alarm investigation
RU2687008C2 (en) * 2016-12-16 2019-05-06 Инситу, Инк. Method of establishing planned trajectory of aircraft near target (variants), computing device (versions)
RU2698893C1 (en) * 2018-12-24 2019-08-30 Общество с ограниченной ответственностью "ТехноСтандарт" (ООО "ТехноСтандарт") Search and rescue method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10153651A (en) * 1996-11-15 1998-06-09 Daewoo Electron Co Ltd Target tracking method and device
RU2430385C2 (en) * 2009-10-14 2011-09-27 Юрий Иванович Логинов Method of locating radio radiation sources
RU2427000C1 (en) * 2009-12-15 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method and device to locate radio radiation sources
JP2011242182A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Mitsubishi Electric Corp Passive radar system and passive radar method
RU2469408C1 (en) * 2011-11-23 2012-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Control method and device of guarded object state
RU2550811C1 (en) * 2014-04-15 2015-05-20 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 object coordinates determination
US9811084B2 (en) * 2014-05-20 2017-11-07 Verizon Patent And Licensing Inc. Identifying unmanned aerial vehicles for mission performance
US10089889B2 (en) * 2014-06-19 2018-10-02 Scott Technologies, Inc. Unmanned aerial vehicle for situational awareness to first responders and alarm investigation
RU2687008C2 (en) * 2016-12-16 2019-05-06 Инситу, Инк. Method of establishing planned trajectory of aircraft near target (variants), computing device (versions)
RU2698893C1 (en) * 2018-12-24 2019-08-30 Общество с ограниченной ответственностью "ТехноСтандарт" (ООО "ТехноСтандарт") Search and rescue method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6795019B2 (en) Method and system for calibrating wireless location systems
Grejner-Brzezinska et al. A robust solution to high-accuracy geolocation: Quadruple integration of GPS, IMU, pseudolite, and terrestrial laser scanning
US4954833A (en) Method for determining astronomic azimuth
US9897445B2 (en) Target direction determination method and system
CN107917880B (en) cloud base height inversion method based on foundation cloud picture
Damirovich et al. POSITIONING NAVIGATION FROM SATELLITES TARGETING WITH TOOLS
CN105180943A (en) Ship positioning system and ship positioning method
JP6602176B2 (en) Building damage assessment method
CN115079728A (en) Fast fixed star aiming tracking device, method and detection device for small field of view camera
US5835069A (en) GPS antennas and receivers configured as handles for a surveyor's optical total station
CN114001756B (en) Small-field-of-view star sensor outfield ground star finding method
US10184799B2 (en) Systems and methods for targeting objects of interest in denied GPS environments
KR100963680B1 (en) Apparatus and method for measuring remote target's axis using gps
RU2739060C1 (en) Method for determining location of terrestrial radio-emitting object
CN104713520B (en) To 0 of the U-shaped power feed rotary table of the heavy-caliber optical system method being determined
JP3353571B2 (en) Earth shape measurement device
CN115200573A (en) Space target measuring equipment positioning method, system and storage medium
RU2406071C1 (en) Method of mobile object navigation
CN104458653A (en) Method and system for measuring atmospheric refraction value at large zenith distance
Pelc-Mieczkowska et al. Comparison of selected data acquisition methods for GNSS terrain obstacles modeling
CN112346094A (en) Rapid and high-precision radar course angle measurement method
CN109856597A (en) A kind of New System over the horizon shortwave positioning system and localization method
RU2608176C1 (en) Method of positioning remote object by range-and-angular measuring devices
Kujawski et al. A method of determining inland vessel position using a single stationary, non-metric camera
Guienko Geometric accuracy of Ikonos: zoom in