RU2490661C1 - Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source - Google Patents
Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490661C1 RU2490661C1 RU2012108609/07A RU2012108609A RU2490661C1 RU 2490661 C1 RU2490661 C1 RU 2490661C1 RU 2012108609/07 A RU2012108609/07 A RU 2012108609/07A RU 2012108609 A RU2012108609 A RU 2012108609A RU 2490661 C1 RU2490661 C1 RU 2490661C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- bearing
- radio
- iri
- ellipsoid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения координат источника радиоизлучений (ИРИ), в частности для определения координат ИРИ коротковолнового (КВ) диапазона в ходе радиомониторинга.The invention relates to radio engineering and can be used to determine the coordinates of the source of radio emissions (IRI), in particular to determine the coordinates of the IRI short-wave (HF) range during radio monitoring.
Современные системы связи широко используют КВ диапазон частот, обеспечивающий надежность связи, минимальную зависимость от условий окружающей среды и рельефа поверхности, возможность контакта с любой точкой Земли, высокую устойчивость к помехам [1]. КВ диапазон также активно используется в системах загоризонтной радиолокации [2] и пассивной локации [3]. Определение координат ИРИ КВ диапазона является важной задачей радиомониторинга [4 с.374], в частности при необходимости принятия решения о мерах реагирования [5, с.354, 416, 511] при обнаружении сигналов ИРИ (подавление путем использования активных помех, силового воздействия и других средств, семантический анализ, создание ложных целей и т.п.). Наибольшую сложность представляет определение координат подвижных ИРИ (авиация, морской флот, автотранспорт), работающих в режиме ограниченного времени. При радиомониторинге сигналов в дальней зоне (на предельно больших расстояниях) наиболее эффективным является триангуляционное местоопределение ИРИ, для реализации которого используется несколько постов пеленгации (ПП), размещенных на значительных расстояниях друг от друга.Modern communication systems make extensive use of the HF frequency range, which ensures reliable communications, minimal dependence on environmental conditions and surface topography, the possibility of contact with any point on the Earth, and high resistance to interference [1]. The HF band is also actively used in over-the-horizon radar systems [2] and passive location systems [3]. The determination of the coordinates of the IR of the HF band is an important task of radio monitoring [4 p. 374], in particular, if it is necessary to make decisions on response measures [5, p. 344, 416, 511] when detecting IRI signals (suppression by using active noise, force and other means, semantic analysis, creation of false goals, etc.). The greatest difficulty is the determination of the coordinates of mobile IRI (aviation, navy, motor vehicles) operating in a limited time mode. In the radio monitoring of signals in the far zone (at extremely large distances), the most effective is the triangulation location of the IRI, for the implementation of which several direction finding (PP) posts are used, located at significant distances from each other.
Быстродействие определения координат ИРИ является важным параметром при радиомониторинге, в особенности при принятии решения о мерах реагирования на вновь обнаруженный ИРИ.The speed of determining the coordinates of the IRI is an important parameter in radio monitoring, especially when deciding on measures to respond to a newly detected IRI.
Известен способ определения координат ИРИ КВ диапазона, описанный в [6, с.585-586]. Способ включает прием радиосигналов несколькими разнесенными в пространстве ПП, частотную селекцию, определение линий пеленгов, весовую обработку и регистрацию полученных данных, после чего вычисляют координаты всех попарных пересечений пеленгов на геосфере, для каждой засечки определяют ее вес с учетом погрешности измерения пеленгов, дальность от каждого ПП до ИРИ и угла схождения пеленгов в засечке. Координаты ИРИ оценивают усреднением координат засечек с учетом их веса.A known method for determining the coordinates of the IRI HF range described in [6, p. 585-586]. The method includes receiving radio signals by several separated in space PP, frequency selection, determination of bearing lines, weight processing and registration of the data obtained, after which the coordinates of all pairwise intersections of bearings in the geosphere are calculated, its weight is determined for each notch taking into account the measurement error of bearings, the distance from each PP to Iran and the angle of convergence of bearings in the serif. The IRI coordinates are estimated by averaging the coordinates of the serifs, taking into account their weight.
Но быстродействие процесса определения координат ИРИ при использовании известного способа низкое. Это объясняется тем, что для обеспечения точности пеленгования, необходимой для принятия решения о мерах реагирования на появление ИРИ, приходится производить многократное повторное измерение и отбор пеленгов с использованием сложной вычислительной процедуры вследствие влияния состояния ионосферы и изменения поляризации контролируемого сигнала. С увеличением расстояний от каждого ПП до ИРИ, их различия, базы пеленгования это влияние усиливается [7, с.221], появляются зоны молчания и неопределенности, в которых определение местоположения ИРИ проблематично.But the speed of the process of determining the coordinates of the IRI when using the known method is low. This is explained by the fact that in order to ensure the direction finding accuracy necessary for making a decision on measures to respond to the appearance of IRI, it is necessary to repeatedly measure and select bearings using a complex computational procedure due to the influence of the ionosphere state and a change in the polarization of the monitored signal. With an increase in the distances from each SP to IRI, their differences, and the direction-finding base, this influence increases [7, p. 211], zones of silence and uncertainty appear, in which determining the location of the IRI is problematic.
Для компенсации ошибок пеленгования, вызванных влиянием ионосферы, используют долговременное прогнозирование состояния ионосферы [8]. Но при пеленговании в дальней зоне и значительных расстояниях между ПП появляется многозначность в данных долгосрочного прогнозирования состояния ионосферы, а в случае непредсказуемого при радиомониторинге района нахождения ИРИ учет данных прогнозирования становится невозможным.To compensate for direction-finding errors caused by the influence of the ionosphere, long-term forecasting of the state of the ionosphere is used [8]. But when direction finding in the far zone and significant distances between the SPs, ambiguity appears in the data of long-term forecasting of the state of the ionosphere, and in the case of an unpredictable radio monitoring area of the Iranian location, accounting of forecasting data becomes impossible.
Известен способ определения координат ИРИ (радиолокационных станций - РЛС), основанный на сопоставлении принимаемых сигналов неизвестной РЛС с известной картой местности [9]. Способ включает прием ПП радиосигналов ИРИ, частотную селекцию, определение линий пеленгов, регистрацию и сопоставление полученных данных с картой известной местности. Для большей достоверности воспроизводимой информации при приеме сигналов РЛС вводится коррекция на коэффициент 1/(1-cosβη), где βη - текущее значение азимута. Коррекция выравнивает задержки распространения сигналов, отраженных от целей и «местников», с задержкой распространения зондирующего сигнала РЛС и приближает изображение источника на индикаторе обзора ПП к изображению неизвестной РЛС, за счет чего повышается быстродействие местоопределения ИРИ.A known method for determining the coordinates of IRI (radar stations - radar), based on a comparison of the received signals of an unknown radar with a known map of the area [9]. The method includes receiving PP radio signals IRI, frequency selection, determination of bearing lines, recording and matching the received data with a map of a known area. For greater reliability of the reproduced information when receiving radar signals, a correction is introduced for the
Способ позволяет не только определять координаты РЛС, но и следить за неизвестными целями пассивным методом.The method allows not only to determine the coordinates of the radar, but also to monitor unknown targets by the passive method.
Недостатком известного способа является зависимость быстродействия определения координат источника от режима работы РЛС. Кроме того, недостатком известного способа является также узкая функциональная направленность, не позволяющая его использовать при определении координат других видов ИРИ.The disadvantage of this method is the dependence of the speed of determining the coordinates of the source from the operating mode of the radar. In addition, the disadvantage of this method is also a narrow functional orientation, which does not allow it to be used in determining the coordinates of other types of IRI.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ определения координат ИРИ КВ диапазона, сущность которого описана в [10] (прототип). Способ включает прием сигналов в нескольких точках пространства, частотную селекцию, определение линий пеленгов, весовую обработку и регистрацию полученных данных. Линии пеленгов определяют в плоскости пеленгаторной антенны, а по результатам весовой обработки формируют вспомогательные плоскости, ортогональные плоскости пеленгаторной антенны и проходящие через каждую полученную линию пеленга. Определяют линии положения ИРИ как линии пересечения каждой вспомогательной плоскости с поверхностью Земли и вычисляют координаты ИРИ как точки пересечения линий положения ИРИ.The closest in technical essence to the claimed object is a method for determining the coordinates of the IRI HF range, the essence of which is described in [10] (prototype). The method includes receiving signals at several points in space, frequency selection, determination of bearing lines, weight processing and recording of received data. Bearing lines are determined in the direction-finding antenna plane, and according to the results of weight processing, auxiliary planes orthogonal to the direction-finding antenna plane and passing through each received bearing line are formed. The IRI position lines are determined as the intersection lines of each auxiliary plane with the Earth’s surface, and the IRI coordinates are calculated as the intersection points of the IRI position lines.
Способ позволяет существенно повысить быстродействие и точность определения координат ИРИ в ближней зоне радиомониторинга.The method can significantly improve the speed and accuracy of determining the coordinates of the IRI in the near zone of radio monitoring.
Однако при контроле сигналов в дальней зоне радиомониторинга быстродействие при определении координат известным способом недостаточно, в частности для принятия тех или иных мер реагирования. Это объясняется тем, что известный способ основывается на представлении части поверхности Земли в виде плоскости, на которой производят операции местоопределения ИРИ. Но в дальней зоне радиомониторинга сферичность поверхности приведет к искажению значений координат и, соответственно, к увеличению пространства ошибок [11, с.259, 260]. Оценка точки наиболее вероятных координат ИРИ с допустимой для принятия решения о мерах реагирования ошибкой требует сложной процедуры разрешения пространственного многогранника ошибок, многократного повторного пеленгования, снижающего быстродействие при местоопределении ИРИ, и в случаях подвижного ИРИ и ограниченного времени излучения неэффективна. Быстродействие процесса местоопределения ИРИ при использовании известного способа ограничивается также временем полета летательного аппарата, на котором размещен ПП.However, when monitoring signals in the far zone of radio monitoring, the speed in determining coordinates in a known manner is not enough, in particular for taking one or another response. This is due to the fact that the known method is based on the representation of a part of the Earth’s surface in the form of a plane on which the Iranian positioning operations are performed. But in the far zone of radio monitoring, the sphericity of the surface will lead to a distortion of the coordinate values and, accordingly, to an increase in the error space [11, p. 259, 260]. Estimating the point of the most probable coordinates of the IRI with an error that is acceptable for decision-making on response measures requires a complex procedure for resolving the spatial polyhedron of errors, repeated repeated direction finding, which slows down the performance of locating the IRI, and is ineffective in cases of moving IRI. The speed of the process of locating the IRI when using the known method is also limited by the flight time of the aircraft on which the PP is located.
Целью изобретения является повышение быстродействия и точности определения координат ИРИ в дальней зоне радиомониторинга.The aim of the invention is to increase the speed and accuracy of determining the coordinates of the IRI in the far zone of radio monitoring.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известный способ определения координат ИРИ КВ диапазона, включающий прием радиосигналов несколькими разнесенными в пространстве ПП, частотную селекцию, определение линий пеленгов, весовую обработку и регистрацию, введены операции, при выполнении которых для каждого полученного пеленга строят трехмерный вектор измерения как вектор нормали к плоскости, проходящей через центр Земли, пеленгационную позицию и образующей линию пеленга при пересечении с поверхностью Земли, для каждого измеренного пеленга находят матрицу измерения размерностью 3×3 путем диадного [12, с.509] произведения вектора измерения на его транспонированное значение, суммируют все полученные матрицы измерений, строят эллипсоид по задаваемым элементами суммарной матрицы коэффициентам уравнения второго порядка, определяют ориентацию эллипсоида в пространстве и находят подлежащие регистрации координаты ИРИ как координаты точки пересечения главной оси эллипсоида с поверхностью Земли.This goal is achieved due to the fact that in the known method for determining the coordinates of the IRI HF range, including the reception of radio signals by several spaced apart in the space PP, frequency selection, determination of bearing lines, weight processing and registration, operations are introduced, during which a three-dimensional is constructed for each bearing received vector of measurement as the vector of the normal to the plane passing through the center of the Earth, the bearing position and forming the line of the bearing at the intersection with the surface of the Earth, for each of this bearing, find a 3 × 3 dimension matrix by the dyadic [12, p. 509] product of the measurement vector by its transposed value, summarize all the obtained measurement matrices, construct an ellipsoid from the coefficients of the second order equation specified by the elements of the total matrix, determine the orientation of the ellipsoid in space and find the coordinates of the IRI to be registered as the coordinates of the point of intersection of the main axis of the ellipsoid with the Earth's surface.
Введение новых операций позволяет существенно повысить быстродействие при определении координат ИРИ в ходе радиомониторинга в дальней зоне за счет исключения процедуры многоэтапной оценки пространственных ошибок и определения точки наиболее вероятных координат ИРИ, что дает возможность обеспечить своевременное принятие мер реагирования и достоверной регистрации ИРИ.The introduction of new operations can significantly increase the speed when determining the coordinates of the IRI during radio monitoring in the far zone by eliminating the multi-stage estimation of spatial errors and determining the point of the most probable coordinates of the IRI, which makes it possible to ensure timely response measures and reliable registration of IRI.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа определения координат ИРИ КВ диапазона из патентных источников не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed method for determining the coordinates of the IRI HF range from patent sources are not known, therefore it meets the criteria of novelty and inventive step.
На фиг.1 приведена функциональная схема комплекса средств определения координат ИРИ, реализующего предложенный способ;Figure 1 shows a functional diagram of a set of means for determining the coordinates of the IRI that implements the proposed method;
на фиг.2 - сферическая система координат при пеленговании ИРИ;figure 2 - spherical coordinate system when direction finding IRI;
на фиг.3 - схема построения вектора измерения;figure 3 - diagram of the construction of the measurement vector;
на фиг.4 - схема построения плоскости измерений;figure 4 - diagram of the construction of the measurement plane;
на фиг.5 - схема определения координат ИРИ.figure 5 - scheme for determining the coordinates of the IRI.
Комплекс средств определения координат ИРИ (фиг.1), реализующий предлагаемый способ, содержит N разнесенных в пространстве постов 1 пеленгации (ПП 1), каждый из которых включает в себя последовательно соединенные антенную систему 2 (АС 2), приемник 3 (ПР 3), модуль 4 вычисления пеленга (МВП 4), кодек 5 и модуль 6 спутниковой связи (МСС 5). Второй выход антенной системы 2 соединен с вторым входом модуля 7 вычисления пеленга, а выход кодека 5 подключен к второму входу приемника 3. Комплекс содержит также пост 8 обработки информации (ПОИ 8), включающий в себя последовательно соединенные модуль 9 управления (МУ 9), кодер 10 команд (КК 10), модуль 11 приема и передачи данных (МППД 11), декодер 12 сигналов постов пеленгации (ДСПП 12), цифровой сигнальный процессор 13 (ЦСП 13) и модуль 14 картографирования и индикации (МКИ 14). Второй выход модуля 9 управления соединен с вторым входом модуля 14 картографирования и индикации, а второй выход декодера 12 сигналов постов пеленгации через модуль 15 весовой обработки (МВО 15) подключен к второму входу цифрового сигнального процессора 13 и к третьему входу модуля 14 картографирования и индикации. Вход модуля 9 управления является входом поста 8 обработки информации.The complex of means for determining the coordinates of the IRI (Fig. 1), which implements the proposed method, contains N direction-finding posts 1 (SP 1) spaced in space, each of which includes antenna system 2 (AC 2) connected in series, receiver 3 (PR 3) , Bearing calculation module 4 (MVP 4),
Способ определения координат ИРИ КВ диапазона реализуется следующим образом.The method for determining the coordinates of the IR HF range is as follows.
При радиомониторинге сигналов в дальней зоне приходится определять координаты ИРИ при удалении в сотни и тысячи километров от ПП (13, с.223). В этих условиях известные способы определения координат ИРИ по результатам его многопозиционного пеленгования, основанные на применении взвешенного усреднения координат точек пересечения пеленгов (засечек), требуют выполнения N*(N-1)/2 решений сферических треугольников, где N - количество пеленгаторов, образующих при суммировании пространственный многогранник возможных координат. Разрешение пространственного многогранника не обеспечивает требуемое быстродействие и точность измерений при местоопределении ИРИ и не позволяет определить точку наиболее вероятных координат ИРИ, необходимую для оценки возможности принятия мер реагирования и их достаточности.When radio monitoring signals in the far zone, it is necessary to determine the coordinates of the IRI at a distance of hundreds and thousands of kilometers from the BCP (13, p. 223). Under these conditions, the well-known methods for determining the coordinates of Iran from the results of its multi-direction finding, based on the use of weighted averaging of the coordinates of the points of intersection of bearings (serifs), require the implementation of N * (N-1) / 2 solutions of spherical triangles, where N is the number of direction finders forming at summing up the spatial polyhedron of possible coordinates. The resolution of the spatial polyhedron does not provide the required speed and accuracy of measurements when determining the IRI and does not allow to determine the point of the most probable coordinates of the IRI, necessary to assess the possibility of taking response measures and their sufficiency.
При выполнении предлагаемого способа определения координат ИРИ КВ диапазона используется N ПП (стационарных или мобильных) с известными координатамиWhen performing the proposed method for determining the coordinates of the IRI KV range, N PP (stationary or mobile) with known coordinates is used
{Пi}, i=1, …, N.{P i }, i = 1, ..., N.
С каждой позиции выполняется измерение пеленга на ИРИFrom each position, a bearing measurement is performed on the IRI
{Θi}, i=1, …, N{Θ i }, i = 1, ..., N
с погрешностями измерений (среднеквадратическими ошибками)with measurement errors (standard errors)
{σi}, i=1, …, N.{σ i }, i = 1, ..., N.
В ходе обработки результатов измерений должна быть найдена оценка координат ИРИ:In the course of processing the measurement results, an estimate of the coordinates of the IRI should be found:
где Ф(v) - функционал обобщенной квадратичной невязки измерений:where Φ (v) is the functional of the generalized quadratic residual of measurements:
ΔΘi(v)=Θi-fi(v),ΔΘ i (v) = Θ i -f i (v),
fi(v)=azimuth(Пi,v) - пеленг с i-той позиции ПП на точку v.f i (v) = azimuth (П i , v) - bearing from the i-th position of the PP to the point v.
В трехмерной декартовой системе координат с началом в центре геосферы единичного радиусаIn a three-dimensional Cartesian coordinate system with the origin at the center of the geosphere of unit radius
где Т - символ транспонирования вектора [13, с.7], отклонение измеренного значения пеленга от истинного направления на точку V на геосфере может быть представлено в виде:where T is the symbol of transposition of the vector [13, p. 7], the deviation of the measured bearing value from the true direction to point V in the geosphere can be represented as:
где ηi - единичный вектор нормали к большому кругу i-го пеленга;where η i is the unit normal vector to the large circle of the i-th bearing;
δi - угловая дальность до ИРИ от i-ой позиции Пi (угловое разнесение точек при взгляде из центра геосферы).δ i - the angular distance to the IRI from the i-th position P i (angular separation of points when viewed from the center of the geosphere).
При подстановке выражения (4) в функционал невязки (2):When substituting expression (4) into the residual functional (2):
где
- информационная матрица местоопределения - симметричная 3×3 матрица ковариаций векторов измерения- information matrix of positioning - symmetric 3 × 3 matrix of covariance of measurement vectors
минимизация функционала (5) с ограничением (3) сводится методом множителей Лагранжа к задаче безусловной минимизации обобщенного функционала Ф'(v):minimization of functional (5) with constraint (3) is reduced by the method of Lagrange multipliers to the problem of unconditional minimization of the generalized functional Φ '(v):
где λ - множитель Лагранжа [11, с.335],where λ is the Lagrange multiplier [11, p.335],
а после дифференцирования (8) и приравнивания производной к 0 - к задаче о собственных значениях матрицы А:and after differentiating (8) and equating the derivative to 0, to the problem of the eigenvalues of matrix A:
Таким образом, оценка координат (1) сводится к задаче о собственных значениях (9) для информационной матрицы (6), а алгоритм оценки координат - к следующей последовательности действий:Thus, the coordinate estimate (1) is reduced to the eigenvalue problem (9) for the information matrix (6), and the coordinate estimation algorithm is reduced to the following sequence of actions:
- для каждого полученного пеленга строят трехмерный вектор измерения ni как вектор нормали к плоскости, проходящей через центр Земли [14, с.87] и образующей линию пеленга при пересечении с геосферой;- for each received bearing, a three-dimensional vector of measurement n i is built as the normal vector to the plane passing through the center of the Earth [14, p. 87] and forming the bearing line at the intersection with the geosphere;
- для каждого измеренного пеленга находят матрицу Ai измерения размерностью 3×3 путем диадного [12, с.509] произведения вектора измерения на его транспонированное значение;- for each measured bearing find the matrix A i measurements of
- суммируют все полученные матрицы измерений Ai;- summarize all the obtained measurement matrix A i ;
- строят эллипсоид по задаваемым элементами суммарной матрицы коэффициентам уравнения второго порядка;- build an ellipsoid according to the coefficients of the second-order equation specified by the elements of the total matrix;
- определяют ориентацию эллипсоида в пространстве;- determine the orientation of the ellipsoid in space;
- находят подлежащие регистрации координаты ИРИ как координаты точки пересечения главной оси эллипсоида с поверхностью Земли.- find the coordinates of the IRI to be registered as the coordinates of the point of intersection of the main axis of the ellipsoid with the Earth's surface.
Весь цикл определения координат ИРИ предлагаемым способом может быть реализован с помощью комплекса средств пеленгования ИРИ, функциональная схема которого приведена на фиг.1.The whole cycle of determining the coordinates of the IRI of the proposed method can be implemented using a complex of means of direction finding IRI, a functional diagram of which is shown in figure 1.
Команда на радиомониторинг заданного района в дальней зоне с модуля 9 управления через кодер 10 команд, причем кодированная команда управления содержит адрес ПП (условный номер) и координаты района пеленгования, и модуль 11 приема и передачи данных подается на модуль 6 спутниковой связи каждого поста 1 пеленгации. Команда декодируется кодеком 5 и поступает на приемник 3, обеспечивающий выделение сигналов ИРИ в широкой полосе КВ диапазона частот.The command for radio monitoring a given area in the far zone from the control module 9 through the
Сигнал fc ИРИ поступает на антенную систему 2 каждого поста 1The signal f c IRI is fed to the
пеленгации и далее на информационный вход приемника 3. Прежде всего приемник 3 определяет электромагнитную доступность сигнала ИРИ для контроля. Вероятность правильного решения о наличии сигнала в полосе Δf определяется в соответствии с выражением [15, с.42]direction finding and further to the information input of the
Pправ=1-Fс+ш(h,ΔfTc),P right = 1-F s + w (h, ΔfT c ),
где Рправ - вероятность правильного решения о наличии сигнала;where P is right - the probability of a correct decision on the presence of a signal;
Fс+ш(h,ΔfTc)- интегральная функция условного распределения вероятностей процесса на входе решающего устройства приемника 3, соответствующая действию сигнала и шума на входе.F c + w (h, ΔfT c ) is the integral function of the conditional probability distribution of the process at the input of the decider of the
Посты 1 пеленгации, не обеспечивающие требуемого значения Рправ из дальнейшего процесса мониторинга данного ИРИ могут быть исключены.
Выделенный и продетектированный сигнал ИРИ с выхода приемника 3 поступает на модуль 4 вычисления пеленга одновременно с сигналом ориентации антенной системы 2. Полученное значение пеленга подается на кодек 5 и далее по информационной шине на модуль 6 спутниковой связи с командным постом 8. В модуле 6 сигнал пеленга переносится на частоту fПn.The extracted and detected IRI signal from the output of the
Радиосигналы, содержащие кодированные значения пеленгов ИРИ, поступают на модуль 11 командного поста 8, демодулируется (снимается частота fПn) и подаются на декодер 12 сигналов ПП и далее - на модуль 15 весовой обработки.The radio signals containing the encoded values of the bearings of the IRI are fed to the
Среднеквадратическая ошибка определения дальности при двух симметричных относительно биссектрисы угла ψ схождения пеленгов определяется выражением [16, с.175]:The root-mean-square error of determining the range for two angles of convergence of the bearings symmetrical with respect to the bisector is determined by the expression [16, p.175]:
где σ - среднеквадратическая погрешность измерения пеленга;where σ is the standard error of the bearing measurement;
D - дальность от ПП до ИРИ.D is the range from PP to IRI.
При разных D величина возможной ошибки может увеличиваться.For different D, the value of a possible error can increase.
Модуль 15 обеспечивает путем попарной обработки отбор (аналогично [10]) пеленгов для определения координат ИРИ, обеспечивающих минимальную среднеквадратическую ошибку. Значения этих пеленгов подаются на цифровой сигнальный процессор 13 для последующей обработки, в ходе которой определяются: векторы измерений ni, матрицы измерений Ai, информационная матрица A, строится информационный эллипсоид местоопределения, находятся вектор главной оси эллипсоида и координаты ИРИ.
С использованием представления вектора измерения ni в выбранной системе координатUsing the representation of the measurement vector n i in the selected coordinate system
матрица Ai измерений принимает вид:matrix A i measurements takes the form:
а информационная матрица А местоопределения представляется в видеand the positioning information matrix A is represented as
Построение информационного эллипсоида местоопределения осуществляется с помощью цифрового сигнального процессора 13 следующим образом. Уравнение эллипсоида в векторном виде:The construction of the information ellipsoid location is carried out using a
vTAv=1, где
или в координатном виде:or in coordinate form:
Поворотом [17, с.91] системы координат (СК) при помощи матрицы преобразования координатBy turning [17, p. 91] the coordinate system (SC) using the coordinate transformation matrix
где v1, v2, v3 - базис новой СК,where v 1 , v 2 , v 3 - the basis of the new SK,
уравнение эллипсоида может быть приведено к каноническому виду:the ellipsoid equation can be reduced to the canonical form:
где а≥b≥с>0 - полуоси эллипсоида.where a ≥b≥с> 0 is the semiaxis of the ellipsoid.
При этом оси новой СК совпадают с осями эллипсоида, а векторы v1, v2, v3 нового базиса являются собственными векторами матрицы A, то есть удовлетворяют уравнению (9). Для нахождения вектора главной оси v1, соответствующего оси ОХ' новой СК, находится меньшее из собственных значений матрицы A, которые являются корнями характеристического уравнения det(A-λI)=0, где det(·) - детерминант единичной матрицы [17, с.96], I - единичная матрица:In this case, the axes of the new SC coincide with the axes of the ellipsoid, and the vectors v 1 , v 2 , v 3 of the new basis are eigenvectors of the matrix A, that is, they satisfy equation (9). To find the vector of the principal axis v 1 corresponding to the axis OX 'of the new SC, we find the smaller of the eigenvalues of the matrix A, which are the roots of the characteristic equation det (A-λI) = 0, where det (·) is the determinant of the identity matrix [17, p .96], I is the identity matrix:
Уравнение для определения λ:The equation for determining λ:
после раскрытия скобок и группировки слагаемых сводится к кубическому относительно λ уравнениюafter opening the brackets and grouping the terms, it reduces to the equation cubic with respect to λ
где ρ=-a xx-a yy-a zz;where ρ = - a xx - a yy - a zz ;
Решение уравнения (14) дает корни λ1, λ2, λ3, соответствующие полуосям эллипсоида (12):The solution of equation (14) gives the roots λ 1 , λ 2 , λ 3 corresponding to the semiaxes of the ellipsoid (12):
Результат подстановки λ1 в уравнение (9) дает координаты направляющего вектора v1 главной оси эллипсоида:The result of the substitution of λ 1 in equation (9) gives the coordinates of the guide vector v 1 of the main axis of the ellipsoid:
Отсюда координаты ИРИ:Hence the coordinates of the IRI:
долгота
Выходной сигнал цифрового сигнального процессора 13 подается на модуль 14 картографирования и индикации, одновременно регистрирующий команду и использованные при определении координат пеленги (ПП). Результатом является точка наиболее вероятных координат ИРИ, а повышение быстродействия и точности дает возможность своевременно принимать меры действенного реагирования при обнаружении ИРИ в ходе радиомониторинга.The output signal of the
Графически преобразования в ходе использования предлагаемого способа иллюстрируются фиг.2-5. Фиг.2 приводит СК [14, с.87], адаптированную к предложенному циклу измерений. Фиг.3 показывает графически построение вектора измерения n, фиг.4 - построение плоскости измерений ПИ, фиг.5 - определение координат ИРИ. На фиг.2-5 приняты следующие обозначения: СП - северный полюс; Э - экватор; НМ -начальный меридиан; е - вектор; α - долгота; β - широта; М - меридиан, проходящий через точку е, (П); П - позиция пеленгатора; ЛП - линия пеленга; Θ - значение пеленга; ИЭ - информационный эллипсоид.Graphically, the transformations during the use of the proposed method are illustrated in FIGS. 2-5. Figure 2 leads SC [14, p.87], adapted to the proposed measurement cycle. Figure 3 shows graphically the construction of the measurement vector n, figure 4 - the construction of the measurement plane PI, figure 5 - determination of the coordinates of the IRI. Figure 2-5 adopted the following notation: SP - North Pole; E is the equator; NM is the initial meridian; e is a vector; α is the longitude; β is the latitude; M is the meridian passing through the point e, (P); P - position of the direction finder; LP - bearing line; Θ - bearing value; IE is an informational ellipsoid.
Управление постами 1 пеленгации может быть организовано аналогично, например, комплексу средств по патенту RU №2391619 [18] с использованием аппаратных средств, приведенных, например, в книге [19, с.17, 183].Management of
Цифровой сигнальный процессор 13 может быть выполнен, например, на базе процессоров Texas Instruments TMS 320 С 6416/6713 и ПЛИС [20].The
Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно повысить быстродействие определения координат ИРИ в дальней зоне радиомониторинга. Компьютерное моделирование показало эффективность и достаточность технических решений. В ходе экспериментальных исследований была показана возможность повышения быстродействия определения координат ИРИ в дальней зоне радиомониторинга в 3-6 раз, при этом точность местоопределения может быть повышена на 15-25%.Thus, the proposed method can significantly increase the speed of determining the coordinates of the IRI in the far zone of radio monitoring. Computer modeling has shown the effectiveness and sufficiency of technical solutions. In the course of experimental studies, the possibility of increasing the speed of determining the coordinates of the IRI in the far zone of radio monitoring by 3-6 times was shown, while the accuracy of positioning can be increased by 15-25%.
Источники информацииInformation sources
1. Головин В.В., Простое С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006.1. Golovin V.V., Simple S.P. Systems and devices for short-wave radio communications. - M .: Hot line - Telecom, 2006.
2. Основы загоризонтной радиолокации. А. Алебастров и др. Под. ред. А.А. Колосова. - М.: Радиосвязь, 1984.2. Basics of over-the-horizon radar. A. Alabastrov and others. Under. ed. A.A. Kolosova. - M .: Radio communication, 1984.
3. Караваев В.В., Сазонов В.В. Статическая теория пассивной локации. - М.: Радио и связь, 1987.3. Karavaev VV, Sazonov VV Static theory of passive location. - M.: Radio and Communications, 1987.
4. Рембовский A.M., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Радиомониторинг - задачи, методы, средства. - М.: Горячая линия - Телеком, 2010.4. Rembovsky A.M., Ashikhmin A.V., Kozmin V.A. Radio monitoring - tasks, methods, tools. - M .: Hot line - Telecom, 2010.
5. Куприянов А.И., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба. Основы теории. - М.: Вузовская книга, 2011.5. Kupriyanov A.I., Shustov L.N. Electronic warfare. Fundamentals of the theory. - M.: University Book, 2011.
6. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: «Сов. радио», 1964.6. Kukes I.S., Old man M.E. Basics of direction finding. - M .: “Owls. radio ", 1964.
7. Вартанесян В.А., Гойхман Э.Ш., Рогаткин М.И. Радиопеленгация. Военное издательство МО СССР, Москва, 1966.7. Vartanesyan V.A., Goikhman E.Sh., Rogatkin M.I. Direction finding. Military publishing house of the Ministry of Defense of the USSR, Moscow, 1966.
8. Агафонников Ю.М., Лянной Б.Е., Лобачевская B.C. Влияние ионосферы при флуктуации азимутальных углов прихода радиоволн. Сборник статей «Исследование распространения коротких радиоволн». Изд. «Наука», Москва, 1973.8. Agafonnikov Yu.M., Lyannoy B.E., Lobachevskaya B.C. The effect of the ionosphere upon fluctuations in the azimuthal angles of arrival of radio waves. Collection of articles "Study of the propagation of short radio waves." Ed. “Science”, Moscow, 1973.
9. Пассивный метод определения местоположения РЛС. Патент США №4176377, МКИ G01S 5/02, 1979.9. Passive radar positioning method. US patent No. 4176377,
10. Способ определения координат источника радиоизлучений при амплитудно-фазовой пеленгации с борта летательного аппарата. Патент RU №2432580 C1, МПК G01S 1/08, приоритет 03.08.2010.10. A method for determining the coordinates of a source of radio emissions during amplitude-phase direction finding from an aircraft. Patent RU No. 2432580 C1,
11. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. - М.: Радио и связь, 1992.11. Sosulin Yu.G. Theoretical foundations of radar and radio navigation. - M .: Radio and communications, 1992.
12. Корн Г., Корн Т.. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1984.12. Korn G., Korn T. .. Handbook of mathematics for scientists and engineers. - M .: "Science". The main edition of physical and mathematical literature, 1984.
13. Кондратьев B.C., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. - М.: Радио и связь, 1986.13. Kondratiev B.C., Kotov A.F., Markov L.N. Multiposition radio engineering systems. - M.: Radio and Communications, 1986.
14. Куштин И.Ф.. Геодезия. - М.: «Издательство ПРИОР», 2001.14. Kushtin I.F. Surveying. - M .: "Publishing House PRIOR", 2001.
15. Куприянов А.И., Петренко П.Б., Сычев М.П. Теоретические основы радиоэлектронной разведки. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010.15. Kupriyanov A.I., Petrenko P.B., Sychev M.P. Theoretical foundations of electronic intelligence. - M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2010.
16. Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.: Радиотехника, 2008.16. Melnikov Yu.P., Popov S.V. Radio intelligence. Methods for assessing the effectiveness of the determination of radiation sources. - M.: Radio Engineering, 2008.
17. Александров П.С. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979.17. Alexandrov P.S. Course of analytic geometry and linear algebra. - M .: Nauka, Main Edition of Physics and Mathematics, 1979.
18. Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами. Патент RU №2391619, МПК F41H 11/02, опубликован 10.06.2010.18. A set of automation tools for the combat weapon control system. Patent RU No. 2391619,
19. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. - М.: Связь, 1979.19. Spilker J. Digital satellite communications. - M.: Communication, 1979.
20. Потехин Д.С., Тарасов И.Е. Разработка систем цифровой обработки сигналов на базе ПЛИС. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.20. Potekhin D.S., Tarasov I.E. Development of FPGA-based digital signal processing systems. - M .: Hot line - Telecom, 2007.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012108609/07A RU2490661C1 (en) | 2012-03-06 | 2012-03-06 | Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012108609/07A RU2490661C1 (en) | 2012-03-06 | 2012-03-06 | Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2490661C1 true RU2490661C1 (en) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012108609/07A RU2490661C1 (en) | 2012-03-06 | 2012-03-06 | Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490661C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638177C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-12-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining source of radio emissions coordinate from aircraft |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5719584A (en) * | 1996-09-03 | 1998-02-17 | Harris Corporation | System and method for determining the geolocation of a transmitter |
US6505122B1 (en) * | 2001-06-25 | 2003-01-07 | Qualcomm, Incorporated | Method and apparatus for providing accurate position estimates in instances of severe dilution of precision |
WO2004011955A2 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Interdigital Technology Corporation | Method and system for positioning mobile units based on angle measurements |
EP1601989A1 (en) * | 2003-02-17 | 2005-12-07 | Global Business Software Development Technologies, Inc. | System and method for locating a mobile phone |
RU2285934C2 (en) * | 2004-06-15 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") | Method for one-positional detection of position of decametric transmitters |
RU2292560C1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-27 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр радиолектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" МО РФ (ФГУ "ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ" Минообороны России) | Mode of determination of the position of the source of radio emission |
RU2307372C1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-09-27 | Закрытое акционерное общество "ИРКОС" | Method for location of radio transmitter of mobile radio monitoring station |
RU2432580C1 (en) * | 2010-08-03 | 2011-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft |
-
2012
- 2012-03-06 RU RU2012108609/07A patent/RU2490661C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5719584A (en) * | 1996-09-03 | 1998-02-17 | Harris Corporation | System and method for determining the geolocation of a transmitter |
US6505122B1 (en) * | 2001-06-25 | 2003-01-07 | Qualcomm, Incorporated | Method and apparatus for providing accurate position estimates in instances of severe dilution of precision |
WO2004011955A2 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Interdigital Technology Corporation | Method and system for positioning mobile units based on angle measurements |
EP1601989A1 (en) * | 2003-02-17 | 2005-12-07 | Global Business Software Development Technologies, Inc. | System and method for locating a mobile phone |
RU2285934C2 (en) * | 2004-06-15 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") | Method for one-positional detection of position of decametric transmitters |
RU2292560C1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-27 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр радиолектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" МО РФ (ФГУ "ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ" Минообороны России) | Mode of determination of the position of the source of radio emission |
RU2307372C1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-09-27 | Закрытое акционерное общество "ИРКОС" | Method for location of radio transmitter of mobile radio monitoring station |
RU2432580C1 (en) * | 2010-08-03 | 2011-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638177C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-12-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining source of radio emissions coordinate from aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Goh et al. | A weighted measurement fusion Kalman filter implementation for UAV navigation | |
Giorgi et al. | Carrier phase GNSS attitude determination with the multivariate constrained LAMBDA method | |
RU2551355C1 (en) | Method of coordinates determination of radio emission source | |
US20060250305A1 (en) | Method and system for determining the position of an object | |
RU2610150C1 (en) | Method of determining ground radio-frequency source coordinates when performing on-board radio-direction finding | |
He et al. | Bias compensation for AOA-geolocation of known altitude target using single satellite | |
Grabbe et al. | Geo-location using direction finding angles | |
RU2638177C1 (en) | Method for determining source of radio emissions coordinate from aircraft | |
US7388538B1 (en) | System and method for obtaining attitude from known sources of energy and angle measurements | |
Li et al. | A novel single satellite passive location method based on one-dimensional cosine angle and Doppler rate of changing | |
Yang et al. | A Lagrangian multiplier method for TDOA and FDOA positioning of multiple disjoint sources with distance and velocity correlation constraints | |
Nguyen et al. | Optimal geometry analysis for elliptic target localization by multistatic radar with independent bistatic channels | |
RU2490661C1 (en) | Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source | |
RU137394U1 (en) | DEVICE FOR PROCESSING INFORMATION OF NETWORK DISTANCED IN THE SPACE OF PELENGATION POST | |
Bulychev et al. | Analysis of modification of the energy method of passive ranging | |
Mallick et al. | Comparison of filtering algorithms for ground target tracking using space-based GMTI radar | |
Lu et al. | Analysis and application of geometric dilution of precision based on altitude-assisted INS/SAR integrated navigation | |
Ersan et al. | Map matching with kalman filter and location estimation | |
Venus et al. | Graph-based simultaneous localization and bias tracking | |
Warner et al. | Radar transmitter geolocation via novel observation technique and particle swarm optimization | |
Aleshechkin | Algorithm of GNSS-based attitude determination | |
Finelli et al. | Fusion of multipath data from a remote sensor for object extraction | |
RU2787952C1 (en) | Method for determining radio signal arrival direction | |
Jian et al. | Algorithm for passive localization with single observer based on ambiguous phase differences measured by rotating interferometer | |
Ma et al. | A vessel positioning algorithm based on satellite automatic identification system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140307 |