RU2802369C1 - Method for location of radio emission sources based on cassini ovals - Google Patents
Method for location of radio emission sources based on cassini ovals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802369C1 RU2802369C1 RU2022105921A RU2022105921A RU2802369C1 RU 2802369 C1 RU2802369 C1 RU 2802369C1 RU 2022105921 A RU2022105921 A RU 2022105921A RU 2022105921 A RU2022105921 A RU 2022105921A RU 2802369 C1 RU2802369 C1 RU 2802369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- location
- source
- determining
- receiving points
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в средствах радиотехнического контроля для определения местоположения источников радиоизлучений (ИРИ). The invention relates to radio engineering and can be used in radio engineering monitoring equipment to determine the location of radio emission sources (ERI).
Известен способ определения местоположения источника радиоизлучений [Патент на изобретение, Россия, №2526094, МПК G01S 5/12, 2013 г.], заключающийся в поиске сигналов источников радиоизлучений в заданном диапазоне рабочих частот и определении их местоположения на основе разностно-дальномерной системы местоопределения. Основным недостатком представленного способа является то, что определение местоположения источников радиоизлучений производится с использованием беспилотного летательного аппарата, который в сложных метеорологических условиях выдает большую среднеквадратическую ошибку определения местоположения ИРИ.There is a known method for determining the location of a source of radio emissions [Patent for invention, Russia, No. 2526094, IPC G01S 5/12, 2013], which consists in searching for signals from sources of radio emissions in a given range of operating frequencies and determining their location based on a difference-range location determination system. The main disadvantage of the presented method is that the location of sources of radio emissions is determined using an unmanned aerial vehicle, which in difficult meteorological conditions produces a large root-mean-square error in determining the location of the irradiation source.
Известен способ определения районов радиоконтроля [Патент на изобретение, Россия, №2656275, МПК G01C 21/00, 2018 г.], заключающийся в определении местоположения источников радиоизлучений на основе оценки электромагнитной доступности. Основным недостатком данного способа является применение угломерного метода определения местоположения источников радиоизлучений, который характеризуется неоднозначной среднеквадратической ошибкой.There is a known method for determining radio monitoring areas [Patent for invention, Russia, No. 2656275, IPC G01C 21/00, 2018], which consists in determining the location of radio emission sources based on an assessment of electromagnetic accessibility. The main disadvantage of this method is the use of a goniometric method for determining the location of radio emission sources, which is characterized by an ambiguous root-mean-square error.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является дальномерный способ определения местоположения источника радиоизлучения по разности прихода радиосигнала в пункты приема [Патент на изобретение, Россия, RU 2096800 С1, кл. G01S 5/02, опубл. 20.11.97 г.], который может быть принят в качестве прототипа.The closest analogue to the proposed method is a rangefinder method for determining the location of a radio emission source by the difference in the arrival of a radio signal at receiving points [Patent for invention, Russia, RU 2096800 C1, cl. G01S 5/02, publ. 20.11.97], which can be accepted as a prototype.
Данный способ основан на измерении моментов времени прихода радиосигнала источника радиоизлучения в трех пунктах приема, расположенных на одной прямой. Однако, данный способ имеет следующие недостатки. В качестве исходного материала для создания цифровых карт местности используются стандартные топографические карты. Координаты объектов определяются с погрешностью топографических карт, которая составляет до 0,5 мм в масштабе карты. Таким образом, ошибка определения координат объекта по цифровой карте составляет для масштаба 1:50000 - 25 м, 1:200000 - 100 м, 1:500000 - 250 м, что еще больше увеличивает ошибку определения местоположения источника радиоизлучения.This method is based on measuring the moments of arrival of a radio signal from a radio source at three receiving points located on the same straight line. However, this method has the following disadvantages. Standard topographic maps are used as the source material for creating digital terrain maps. The coordinates of objects are determined with an error of topographic maps, which is up to 0.5 mm on the map scale. Thus, the error in determining the coordinates of an object using a digital map is for a scale of 1:50000 - 25 m, 1:200000 - 100 m, 1:500000 - 250 m, which further increases the error in determining the location of the radio emission source.
Целью изобретения является повышение точности определения местоположения источников радиоизлучений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the location of radio emission sources.
Сущность изобретения заключается в том, что на основе исходных данных о базе пеленгования, геометрическом расположении и координатах пунктов приема комплекса радиотехнического контроля через время запаздывания прихода радиосигнала в пункты приема рассчитываются расстояния до источника радиоизлучения. Используя полученные результаты находятся произведения данных расстояний. По полученным произведениям строятся линии положения на пересечении которых находится ИРИ.The essence of the invention is that, based on the initial data on the direction finding base, the geometric location and coordinates of the receiving points of the radio engineering control complex, the distances to the source of radio emission are calculated through the delay time of the arrival of the radio signal at the receiving points. Using the results obtained, the products of these distances are found. Based on the resulting products, position lines are constructed at the intersection of which the IRI is located.
Общим с прототипом является то, что в предлагаемом способе на первом этапе используются результаты расчета расстояний от пунктов приема до источника радиоизлучения дальномерного способа определения местоположения источника радиоизлучения по разности прихода радиосигнала в пункты приема. Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что реализованы новые операции при определении местоположения источника радиоизлучения, в частности новые расчеты вывода линии положения и ошибки определения местоположения источника радиоизлучения на основе овалов Кассини.What is common with the prototype is that the proposed method at the first stage uses the results of calculating distances from receiving points to a source of radio emission using a rangefinder method for determining the location of a source of radio emission based on the difference in the arrival of a radio signal at the receiving points. A distinctive feature of the proposed method is that new operations have been implemented in determining the location of a radio emission source, in particular, new calculations for deriving a position line and errors in determining the location of a radio emission source based on Cassini ovals.
Технический результат, обусловленный применением нового способа определения местоположения источников радиоизлучений на основе овалов Кассини, заключается в повышении точности определения местоположения источников радиоизлучений средствами радиотехнического контроля.The technical result, due to the use of a new method for determining the location of radio emission sources based on Cassini ovals, is to increase the accuracy of determining the location of radio emission sources by means of radio engineering control.
Данный технический результат достигается за счет применения новых параметров положения - произведения расстояний ra и rb, rb и rc, где ra, rb, rc - расстояния от левого, центрального и правого постов до источника радиоизлучения, а также новых линий положения - овалов Кассини.This technical result is achieved through the use of new position parameters - the product of distances r a and r b , r b and r c , where r a , r b , r c are the distances from the left, central and right posts to the radio emission source, as well as new position lines - Cassini ovals.
Конкретный пример способа определения местоположения источников радиоизлучений на основе овалов Кассини, соответствующего изобретению, рассмотрен со ссылками на фиг. 1, где в виде блок-схемы представлена последовательность операций, описывающих предлагаемый способ.A specific example of a method for locating radio sources based on Cassini ovals in accordance with the invention is discussed with reference to FIG. 1, where a sequence of operations describing the proposed method is presented in the form of a block diagram.
На этапе 1 в трех пунктах приема, удаленных друг от друга на определенное расстояние (фиг. 2), производится прием сигнала ИРИ. С высокой заданной точностью определяются моменты времени прихода радиосигнала в пункты приема ta, tb, tc.At stage 1, at three receiving points located at a certain distance from each other (Fig. 2), the IRI signal is received. With a high specified accuracy, the times of arrival of the radio signal at the receiving points t a , t b , t c are determined.
На этапе 2 рассчитывается время запаздывания прихода радиосигнала в пункты приема относительно друг друга и расстояние, которое проходит радиосигнал по формуле (1):At stage 2, the delay time of the arrival of the radio signal at the receiving points relative to each other and the distance that the radio signal travels are calculated according to formula (1):
где с - скорость света; Δti - время запаздывания прихода радиосигнала в пункты приема.where c is the speed of light; Δt i is the delay time of the arrival of the radio signal at the receiving points.
На этапе 3 полученные данные со всех приемных пунктов поступают на центральный пункт. После этого рассчитываются расстояния от пунктов приема до точки местоположения ИРИ в зависимости от следующий условий:At stage 3, the received data from all receiving points arrives at the central point. After this, the distances from the receiving points to the location point of the radioactive source are calculated depending on the following conditions:
1) Для случая когда ra<rb<rc (фиг.3) по формулам (2) и (3):1) For the case when r a <r b <r c (Fig. 3) according to formulas (2) and (3):
где d1 - расстояние между пунктами приема А и В; d2 - расстояние между пунктами приема В и С; Δrb - расстояние, пройденное радиосигналом за время запаздывания Δtb=tb-ta; Δrc - расстояние, пройденное радиосигналом за время запаздывания Δtc=tc-ta;where d 1 is the distance between receiving points A and B; d 2 - distance between receiving points B and C; Δr b - distance traveled by the radio signal during the delay time Δt b =t b -t a ; Δr c is the distance traveled by the radio signal during the delay time Δt c =t c -t a ;
2) Для случая когда ra>rb<rc (фиг. 4) по формулам (4) и (5):2) For the case when r a >r b <r c (Fig. 4) according to formulas (4) and (5):
где d1 - расстояние между пунктами приема А и В; d2 - расстояние между пунктами приема В и С; Δra - расстояние, пройденное радиосигналом за время запаздывания Δra=ta-tc; Δrc - расстояние, пройденное радиосигналом за время запаздывания Δtc=tc-ta;where d 1 is the distance between receiving points A and B; d 2 - distance between receiving points B and C; Δr a - distance traveled by the radio signal during the delay time Δr a =t a -t c ; Δr c is the distance traveled by the radio signal during the delay time Δt c =t c -t a ;
3) Для случая когда ra>rb>rc (фиг. 5) по формулам (6) и (7):3) For the case when r a >r b >r c (Fig. 5) according to formulas (6) and (7):
где d1 - расстояние между пунктами приема А и В; d2 - расстояние между пунктами приема В и С; Δrb - расстояние, пройденное радиосигналом за время запаздывания Δtb=tb-ta'; Δra - расстояние, пройденное радиосигналом за время запаздывания Δta=ta-tc' where d 1 is the distance between receiving points A and B; d 2 - distance between receiving points B and C; Δr b - distance traveled by the radio signal during the delay time Δt b =t b -t a' ; Δr a - distance traveled by the radio signal during the delay time Δt a =t a -t c'
На этапе 4 вычисляются произведения расстояний ra и rb, rb и rc.At stage 4, the products of distances r a and r b , r b and r c are calculated.
На этапе 5 по найденным произведениям ra и rb, rb и rc с помощью математического аппарата [6, 8, 9], основанного на уравнении овалов Кассини, при условии, что ra* rb=const и rb*rc=const строятся линии положения, представляющие собой овалы Кассини (фиг. 6), которые рассчитываются по формуле (8):At stage 5, using the found products r a and r b , r b and r c using the mathematical apparatus [6, 8, 9], based on the Cassini oval equation, provided that r a * r b =const and r b * r c =const position lines are constructed, which are Cassini ovals (Fig. 6), which are calculated using formula (8):
где х, у - координаты источника радиоизлучения; а - половина базы между крайними пунктами приема; с - постоянная, определяемая как корень квадратный из произведения расстояний от источника радиоизлучения до пункта приема. По пересечению линий положения находится местоположение источника радиоизлучения (фиг. 7).where x, y are the coordinates of the radio emission source; a - half of the base between the extreme reception points; c is a constant, defined as the square root of the product of the distances from the radio source to the receiving point. At the intersection of the position lines, the location of the radio emission source is found (Fig. 7).
На этапе 6 производится расчет ошибки определения местоположения источника радиоизлучения способом на основе овалов Кассини. Для расчета ошибки определения местоположения источника радиоизлучения, полученного при пересечении двух линий положения, воспользуемся теорией скалярного поля [5].At step 6, the error in determining the location of the radio source is calculated using the method based on Cassini ovals. To calculate the error in determining the location of a radio source obtained at the intersection of two position lines, we use the scalar field theory [5].
Для рассматриваемой системы из трех приемных точек в общем случае могут быть построены две линии положения и, соответственно, получены две различных реализации местоположения источника радиоизлучения с двумя различными значениями ошибки. Таким образом, ошибка определения местоположения находится по формуле (9):For the system under consideration of three receiving points, in the general case, two position lines can be constructed and, accordingly, two different implementations of the location of the radio source with two different error values can be obtained. Thus, the location error is found according to formula (9):
где σ1, σ2 - среднеквадратические ошибки расчета параметров 1 и 2 линий положения, которые находятся по формулам (10) и (11):where σ 1 , σ 2 are the root-mean-square errors in calculating parameters 1 and 2 of the position lines, which are found using formulas (10) and (11):
где qa, qb, qc - модули градиента определения дальности из пунктов приема, расположенных в точках А, В, С до источника радиоизлучения, γ1, γ2 - углы пересечения ra с rb, rb с rc, σda, σdb, σdc - ошибки определения дальности до источника радиоизлучения из пунктов приема А, В, С.where q a , q b , q c are the modules of the gradient of determining the range from receiving points located at points A, B, C to the radio source, γ 1 , γ 2 are the angles of intersection of r a with r b , r b with r c , σ da , σ db , σ dc - errors in determining the range to the source of radio emission from receiving points A, B, C.
Модули градиента находят по формулам (12), (13) и (14):The gradient modules are found using formulas (12), (13) and (14):
где - частные производные координат пунктов приема относительно х и у.Where - partial derivatives of the coordinates of the receiving points relative to x and y.
Частные производные находятся по формулам (15), (16), (17), (18), (19) и (20):Partial derivatives are found using formulas (15), (16), (17), (18), (19) and (20):
где х1, у1 - координаты пункта приема А; х2, у2 - координаты пункта приема В; х3, у3 - координаты пункта приема С; х, у - координаты источника радиоизлучения.where x 1 , y 1 are the coordinates of reception point A; x 2 , y 2 - coordinates of reception point B; x 3 , y 3 - coordinates of reception point C; x, y - coordinates of the radio emission source.
Синусы углов γ1, γ2 находятся по формулам (21) и (22):The sines of angles γ 1 , γ 2 are found using formulas (21) and (22):
Новым является предлагаемый способ определения местоположения источников радиоизлучений, заключающийся в том, что для повышения точности определения местоположения источников радиоизлучений средствами радиотехнического контроля применены новые параметры положения - произведения расстояний ra и rb, rb и rc, где ra, rb, rc - расстояния от левого, центрального и правого постов до источников радиоизлучений, а также новые линии положения - овалы Кассини.What is new is the proposed method for determining the location of sources of radio emissions, which consists in the fact that in order to increase the accuracy of determining the location of sources of radio emissions by means of radio engineering control, new position parameters are used - the product of distances ra and r b , r b and rc , where r a , r b , r c - distances from the left, central and right posts to sources of radio emissions, as well as new position lines - Cassini ovals.
Источники информацииInformation sources
1. Способ определения местоположения источника радиоизлучений. Патент RU 2526094, МПК G01S 5/12, опубл. 20.08.14 г.1. A method for determining the location of a radio emission source. Patent RU 2526094, IPC G01S 5/12, publ. 08/20/14
2. Способ определения районов радиоконтроля. Патент RU 2656275, МПК G01C 21/00, опубл. 04.06.18 г.2. Method for determining radio monitoring areas. Patent RU 2656275, IPC G01C 21/00, publ. 06/04/18
3. Дальномерный способ определения местоположения источника радиоизлучения по разности прихода радиосигнала в пункты приема. Патент RU 2096800 С1, МПК G01S 5/02, опубл. 20.11.97.3. A rangefinding method for determining the location of a radio emission source by the difference in the arrival of a radio signal at receiving points. Patent RU 2096800 C1, IPC G01S 5/02, publ. 20.11.97.
4. Иванов В.И., Кружков В.А. Определение оптимального шага дискретизации математической модели рельефа местности // Геодезия и картография. - 1992. - №5. - С. 47-50.4. Ivanov V.I., Kruzhkov V.A. Determination of the optimal discretization step of a mathematical model of the terrain // Geodesy and Cartography. - 1992. - No. 5. - P. 47-50.
5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1964.5. Ventzel E.S. Probability theory. - M.: Nauka, 1964.
6. Кондратьев B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы. Под редакцией профессора В.В. Цветнова. - М.: Радио и связь, 1986.6. Kondratyev V.S. and others. Multi-position radio systems. Edited by Professor V.V. Tsvetnova. - M.: Radio and communication, 1986.
7. Монаков А.А. Теоретические основы радионавигации. Учебное пособие. - Санкт-Петербург: СПбГУАП, 2002.7. Monakov A.A. Theoretical foundations of radio navigation. Tutorial. - St. Petersburg: SPbGUAP, 2002.
8. Вартанесян В.А., Гойхман Э.Ш., Рогаткин М.И. Радиопеленгация. - М.: Воениздат, 1966.8. Vartanesyan V.A., Goykhman E.Sh., Rogatkin M.I. Radio direction finding. - M.: Military Publishing House, 1966.
9. Волков Р.В. Дворников С.В., Саяпин В.Н., Симонов А.Н. Основы построения и функционирования разностно-дальномерных систем координатометрии источников радиоизлучений. Санкт-Петербург: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2013.9. Volkov R.V. Dvornikov S.V., Sayapin V.N., Simonov A.N. Fundamentals of the construction and operation of difference-rangefinding systems for coordinateometry of radio emission sources. St. Petersburg: VKA im. A.F. Mozhaisky, 2013.
Claims (17)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802369C1 true RU2802369C1 (en) | 2023-08-28 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096800C1 (en) * | 1993-10-27 | 1997-11-20 | Василий Фомич Роговой | Distance-measuring method for detection of radio station using difference between times of signal arrival to receivers |
| US6232922B1 (en) * | 1998-05-12 | 2001-05-15 | Mcintosh John C. | Passive three dimensional track of non-cooperative targets through opportunistic use of global positioning system (GPS) and GLONASS signals |
| JP2010060303A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | Positioning apparatus |
| RU2562613C2 (en) * | 2013-08-20 | 2015-09-10 | Юрий Иванович Логинов | Dichotomic multiplicative differential-relative method to detect coordinates of location of pulse radio radiation source |
| RU2568104C1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-10 | Леонид Александрович Овчаренко | Differential-range method of determining coordinates of radio-frequency source |
| RU2643360C1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-02-01 | Юрий Николаевич Гайчук | Method for determining coordinates of radio-frequency radiation source in three-dimensional space |
| RU2652439C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Центр обработки данных информационных технологий" | Dichotomic multiplicative differential-relative method for determination of the coordinates of location of the radio-frequency sources |
| RU2704029C1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-10-23 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации | Time method for determining range to a radio-frequency scanning source without bearing measurement |
| CN110780263A (en) * | 2019-10-16 | 2020-02-11 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | Multi-base sonar system positioning accuracy analysis method based on cassini oval line |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096800C1 (en) * | 1993-10-27 | 1997-11-20 | Василий Фомич Роговой | Distance-measuring method for detection of radio station using difference between times of signal arrival to receivers |
| US6232922B1 (en) * | 1998-05-12 | 2001-05-15 | Mcintosh John C. | Passive three dimensional track of non-cooperative targets through opportunistic use of global positioning system (GPS) and GLONASS signals |
| JP2010060303A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | Positioning apparatus |
| RU2562613C2 (en) * | 2013-08-20 | 2015-09-10 | Юрий Иванович Логинов | Dichotomic multiplicative differential-relative method to detect coordinates of location of pulse radio radiation source |
| RU2568104C1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-10 | Леонид Александрович Овчаренко | Differential-range method of determining coordinates of radio-frequency source |
| RU2643360C1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-02-01 | Юрий Николаевич Гайчук | Method for determining coordinates of radio-frequency radiation source in three-dimensional space |
| RU2652439C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Центр обработки данных информационных технологий" | Dichotomic multiplicative differential-relative method for determination of the coordinates of location of the radio-frequency sources |
| RU2704029C1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-10-23 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации | Time method for determining range to a radio-frequency scanning source without bearing measurement |
| CN110780263A (en) * | 2019-10-16 | 2020-02-11 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | Multi-base sonar system positioning accuracy analysis method based on cassini oval line |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАКУЛЕВ П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2015. - 440 с. Разд. 5.3 (обзор пространства в РЛС), сс.158-161. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110631593B (en) | Multi-sensor fusion positioning method for automatic driving scene | |
| CN110873570B (en) | Method and apparatus for sourcing, generating and updating a map representing a location | |
| CA2132245C (en) | Sar/gps inertial method of range measurement | |
| US5136297A (en) | Method for navigation and updating of navigation for aircraft | |
| CN102004244B (en) | Doppler direct distance measurement method | |
| CN111308457B (en) | Method, system and storage medium for north finding of pulse Doppler radar | |
| JP6785933B1 (en) | Porosity estimation device, porosity estimation method and program | |
| RU2695642C1 (en) | Method for determining the location of a ground-based radiation source | |
| CN107907134A (en) | A kind of mileage information aids in the matched Vehicle positioning system of earth magnetism and method | |
| CN103412282A (en) | Combined time difference passive locating method | |
| CN110672115B (en) | Moving target track acquisition method based on multi-observation whistle digital telescope | |
| CN1455268A (en) | Satellite locating error processing method based on map matching | |
| RU2515469C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
| RU2802369C1 (en) | Method for location of radio emission sources based on cassini ovals | |
| CN117152358B (en) | Simulated laser point cloud acquisition method for inspection | |
| CN111929693B (en) | Underground positioning method based on laser point cloud distance sequence | |
| RU2515106C2 (en) | Method of guiding unmanned aerial vehicle | |
| WO2021220417A1 (en) | Position measurement device, positioning method, and program | |
| Dowman | The geometry of SAR images for geocoding and stereo applications | |
| Tang et al. | Terrain correlation suitability | |
| US10896326B2 (en) | Triangulation method for determining target position | |
| RU2789714C1 (en) | Method for checking the accuracy of navigation of an autonomous uninhabited underwater vehicle | |
| CN112764076B (en) | Method for positioning following navigation system based on UWB and GPS | |
| Chewputtanagul et al. | A road recognition system using GPS/GIS integrated system | |
| RU2798764C1 (en) | Method for joint determination of coordinates, heights and directional angles |