RU2542659C1 - Method of transmitting and receiving radio signals - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: invention can be used to determine spatial coordinates of a stationary or mobile radio signal receiving radio facility (RO). Radio signals with given separate features and with given time delays between radio signals, which provide ordered arrival of radio signals at a RO, which is located at any point of the service area and known at the RO, are transmitted in series from N≥5 seriously numbered radio signal transmitting stations of a ground radio signal transmitting system, coordinates of phase centres of antennae of which are known at the RO, and the reception time of said signals is recorded in a time reference system specified at the RO. At the RO, coordinates of the phase centre of the antenna of the RO are measured according to proposed measurement equations based on said coordinates and reception time of identified corresponding stations of the ground radio signal transmitting system in a series, based on said given time delays between radio signals.

EFFECT: high efficiency and simplification of corresponding radio systems.

Description

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к способам передачи радиосигналов наземной пунктовой передающей радиосигналы системой и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе, расположенной на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном. К таким системам относятся, в частности, радионавигационные и радиолокационные системы, системы радиоразведки радиотехнических средств, радионаблюдения поверхности Земли и др. [Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, стр.7]. Радиосигналы передают синхронизированно наземной пунктовой передающей радиосигналы системой, фазовые центры передающих антенн каждого из упорядоченно пронумерованных передающих радиосигналы пунктов которой, в количестве не менее пяти, находятся в заданных точках с координатами, известными и на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте. Реализация способа позволит в том числе измерить пространственные координаты принимающих радиосигналы радиотехнических объектов, упростить соответствующие системы извлечения информации, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели.The invention relates to communication technology, and more particularly, to methods for transmitting radio signals from a ground-based point transmitting radio signal system and receiving radio signals and extracting information in an information system located on a radio signal receiving radio object, stationary or mobile. Such systems include, in particular, radio navigation and radar systems, radio reconnaissance systems for radio equipment, radio surveillance of the Earth’s surface, etc. [Radio systems / Yu.M. Kazarinov et al. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: IC "Academy", 2008, p. 7]. Radio signals are transmitted synchronously by a ground-based point transmitting radio signals system, the phase centers of the transmitting antennas of each of the orderly numbered radio signal transmitting points of which, in an amount of at least five, are located at specified points with coordinates known on the radio signal receiving object. The implementation of the method will allow, among other things, to measure the spatial coordinates of the receiving radio signals of radio engineering objects, to simplify the corresponding information extraction systems, to increase their technical and economic efficiency, taking into account all components that affect the cost and technical indicators.

Известны способы передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе, используемые в том числе для измерения координат радиотехнических объектов и основанные на применении угломерных, дальномерных, разностно- и суммарно-дальномерных и комбинированных методов определения местоположения объекта с амплитудными, временными, частотными, фазовыми и импульсно-фазовыми методами измерения параметров радиосигнала [патенты РФ №№2018855, 2115137, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660; Основы испытаний летательных аппаратов / Е.И. Кринецкий и др. Под ред. Е.И. Кринецкого. - М.: Машиностр., 1979, с.64-89; Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, с.17-18, п.п.7.1-7.4, гл. 10.; Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.: Радиотехника, 2008, гл. 5]. Известные способы имеют те или иные недостатки, например необходимость механического перемещения антенной системы, невозможность однозначного определения координат объекта, необходимость априорной информации о местоположении объекта, необходимость общей синхронизации передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов, недостаточную надежность. По критерию минимальной достаточности наиболее близким является способ передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе по патенту RU №2453999.Known methods for transmitting and receiving radio signals and extracting information in an information system, including those used to measure the coordinates of radio engineering objects and based on the use of goniometric, rangefinder, differential and total rangefinder and combined methods for determining the location of an object with amplitude, time, frequency, phase and pulse-phase methods for measuring the parameters of the radio signal [RF patents No. 2018855, 2115137, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660; Fundamentals of testing aircraft / E.I. Krynetsky et al. Ed. E.I. Krynetsky. - M .: Mashinostr., 1979, p. 64-89; Radio engineering systems / Yu.M. Kazarinov et al. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: IC "Academy", 2008, pp. 17-18, pp. 7.1-7.4, ch. 10.; Melnikov Yu.P., Popov S.V. Radio intelligence. Methods for assessing the effectiveness of the determination of radiation sources. - M.: Radio Engineering, 2008, Ch. 5]. Known methods have certain disadvantages, for example, the need for mechanical movement of the antenna system, the impossibility of unambiguous determination of the coordinates of the object, the need for a priori information about the location of the object, the need for general synchronization of radio objects transmitting and receiving radio signals, and insufficient reliability. According to the criterion of minimum sufficiency, the closest is the method of transmitting and receiving radio signals and extracting information in the information system according to patent RU No. 2453999.

Преимуществом заявляемого способа передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе по сравнению с известными является возможность повышения технико-экономической эффективности радиотехнических комплексов измерения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в том числе обеспечение точности и достоверности их измерения в соответствии с современными требованиями. Это достигается тем, что, в частности, не требуется общая синхронизация совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов. Благодаря этому упрощается определение пространственных координат. Пространственные координаты определяют посредством косвенного измерения с использованием простых выражений, зависящих от измеренных моментов времен приемов радиосигналов на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте. Также способ исключает неоднозначность измерения координат.An advantage of the proposed method for transmitting and receiving radio signals and extracting information in an information system compared to the known ones is the possibility of increasing the technical and economic efficiency of radio engineering complexes for measuring spatial coordinates and other characteristics of an object functionally related to its coordinates, including ensuring the accuracy and reliability of their measurement in according to modern requirements. This is achieved by the fact that, in particular, the overall synchronization of the set of transmitting and receiving radio signals of radio engineering objects is not required. This simplifies the determination of spatial coordinates. The spatial coordinates are determined by indirect measurement using simple expressions that depend on the measured moments of the times of receiving radio signals at a radio signal receiving radio object. Also, the method eliminates the ambiguity of the measurement of coordinates.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе передачи и приема радиосигналов наземной пунктовой передающей радиосигналы системой и извлечения информации в информационной системе, расположенной на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном, радиосигналы передают синхронизированно наземной пунктовой передающей радиосигналы системой, фазовые центры передающих антенн каждого из упорядоченно пронумерованных передающих радиосигналы пунктов которой, в количестве N не менее пяти, находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, и известных на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте точках с координатами X_n, Y_n, Z_n, где индекс n изменяется от 1 до N соответственно в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), при этом радиосигналы передают упорядочение сериями, преимущественно по одному радиосигналу из каждого передающего радиосигналы пункта в серии, с заданными необязательно одинаковыми интервалами между сериями, при необходимости передающие радиосигналы пункты передают радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, в том числе сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме, и при необходимости с заданными, необязательно одинаковыми, и известными на принимающих радиосигналы радиотехнических объектах задержками по времени между радиосигналами, радиосигналы принимают на конкретном принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, идентифицируют их соответствующим передающим радиосигналы пунктам, регистрируют моменты времен приема радиосигналов на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте в заданной на нем системе отсчета времени, при необходимости исключают из них соответствующие указанные времена задержек, указанные моменты времен приема радиосигналов с исключенными временами задержек при необходимости центрируют посредством исключения из каждого момента времени среднего значения всех моментов времен серии, и на основании таким образом зарегистрированных моментов времен t_n измеряют параметры d_n с размерностью длины d_n=υt_n, где υ - скорость распространения радиосигнала, при этом в информационной системе принимающего радиосигналы радиотехнического объекта через измеренные параметры d_n и упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n измеряют параметры c_i, где индекс i изменяется от 0 до 6, параметры a_j с размерностью длины в четвертой степени, где индекс j изменяется от 1 до 6, и параметры b_k с размерностью длины в пятой степени, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измеренийTo achieve the technical result in accordance with the present invention, in a method for transmitting and receiving radio signals from a ground-based point transmitting radio signals system and extracting information in an information system located on a radio signal receiving radio object, stationary or mobile, the radio signals are transmitted synchronously by the ground point transmitting radio signals system, phase centers transmitting antennas of each of the orderly numbered radio transmitting points to Torah, in an amount of N is not less than five, are defined are not located in the same plane, and known to the receiving radio Radiotechnical object points with the coordinates X _n, Y _n, Z _n, where index n varies from 1 to N, respectively, in a predetermined three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z), while the radio signals transmit ordering in series, mainly one radio signal from each point transmitting radio signals in the series, with optionally identical intervals between series given, transmitting for Signals signals transmit radio signals with specified individual characteristics, including complex and composite radio signals with specified individual characteristics of their elements and the possibility of their separation at reception, and if necessary, with specified, not necessarily the same, and time delays between radio signals received on radio signals receiving radio objects , the radio signals are received at a particular radio object receiving the radio signals, identify them with the corresponding transmitting radio signals points, register the times of reception of radio signals at the receiving radio signals of the radio engineering object in the time reference system set on it, if necessary, exclude the corresponding indicated delay times from them, the indicated times of the reception of radio signals with excluded delay times, if necessary, center them by eliminating the average value from each time all series of points of time, and based on thus recorded moments of time t _n is measured with the parameters d _n posted NOSTA length d _n = υt _n, where υ - speed of radio propagation, the information system receives radio signals of radio engineering object via the measured parameters d _n and the said coordinates X _n, Y _n, Z _n measured parameters c _i, where i index varies from 0 to 6, parameters a _j with a dimension of length to the fourth power, where index j varies from 1 to 6, and parameters b _k with a dimension of length to fourth power, where the index k changes from 1 to 3, in accordance with the measurement equations

$$\begin{array}{l}{c}_0=N{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n^2-{\left({\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n}\right)}^2},c_1=N{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{X}_n-{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n}}},c_2=N{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Y}_n-{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n}}},\\ c_3=N{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Z}_n-{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n}}},c_4={\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{X}_n-{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n^2{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n}}}},c_5={\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Y}_n-{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n^2{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n}}}},\\ c_6={\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Z}_n-{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n^2{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n}}}},\text{ (1)}\end{array}$$

$$\begin{array}{l}{c}_0=N{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n^2-{\left({\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n}\right)}^2},c_{\mathrm{one}}=N{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{X}_n-{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n}}},c_2=N{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Y}_n-{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n}}},\\ c_3=N{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Z}_n-{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n}}},c_{\mathrm{four}}={\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{X}_n-{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n^2{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n}}}},c_5={\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Y}_n-{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n^2{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n}}}},\\ c_6={\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Z}_n-{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n^2{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n}}}},\text{(one)}\end{array}$$

$$\begin{array}{c}{a}_1=c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n^2-c_1{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{X}_n}}+c_4{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n},a_4=c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n{Y}_n-c_1{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Y}_n}}+c_4{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n},\\ a_2=c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n^2-c_2{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Y}_n}}+c_5{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n},a_5=c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n{Z}_n-c_2{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Z}_n}}+c_5{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n},\\ a_3=c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n^2-c_3{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Z}_n}}+c_6{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n},a_6=c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n{Z}_n-c_3{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n{Z}_n}}+c_6{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n},\end{array}(2)$$

$$\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{one}}=c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n^2-c_{\mathrm{one}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{X}_n}}+c_{\mathrm{four}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n},a_{\mathrm{four}}=c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n{Y}_n-c_{\mathrm{one}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Y}_n}}+c_{\mathrm{four}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n},\\ a_2=c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n^2-c_2{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Y}_n}}+c_5{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n},a_5=c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n{Z}_n-c_2{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Z}_n}}+c_5{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n},\\ a_3=c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n^2-c_3{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Z}_n}}+c_6{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n},a_6=c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n{Z}_n-c_3{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n{Z}_n}}+c_6{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n},\end{array}(2)$$

$$\begin{array}{c}{b}_1=\left[c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{X}_n(D_n^2-d_n^2)-c_1{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n(D_n^2-d_n^2)}}+c_4{\displaystyle \sum _{n=1}^N(D_n^2-d_n^2)}\right]/2,\\ b_2=\left[c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Y}_n(D_n^2-d_n^2)-c_2{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n(D_n^2-d_n^2)}}+c_5{\displaystyle \sum _{n=1}^N(D_n^2-d_n^2)}\right]/2,\\ b_3=\left[c_0{\displaystyle \sum _{n=1}^N{Z}_n(D_n^2-d_n^2)-c_3{\displaystyle \sum _{n=1}^N{d}_n(D_n^2-d_n^2)}}+c_6{\displaystyle \sum _{n=1}^N(D_n^2-d_n^2)}\right]/2,\end{array}(3)$$

$$\begin{array}{c}{b}_{\mathrm{one}}=\left[c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{X}_n(D_n^2-d_n^2)-c_{\mathrm{one}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n(D_n^2-d_n^2)}}+c_{\mathrm{four}}{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N(D_n^2-d_n^2)}\right]/2,\\ b_2=\left[c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Y}_n(D_n^2-d_n^2)-c_2{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n(D_n^2-d_n^2)}}+c_5{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N(D_n^2-d_n^2)}\right]/2,\\ b_3=\left[c_0{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{Z}_n(D_n^2-d_n^2)-c_3{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N{d}_n(D_n^2-d_n^2)}}+c_6{\displaystyle \sum _{n=\mathrm{one}}^N(D_n^2-d_n^2)}\right]/2,\end{array}(3)$$

где параметр $$D_n^2=X_n^2+Y_n^2+Z_n^2$$

, через параметры a _j измеряют параметры A_l, где индекс l изменяется от 0 до 6, в соответствии с уравнениями измеренийwhere is the parameter $$D_n^2=X_n^2+Y_n^2+Z_n^2$$

, through the parameters a _j measure the parameters A _l , where the index l varies from 0 to 6, in accordance with the measurement equations

$$\begin{array}{l}{A}_0=a_1{a}_2{a}_3+2a_4{a}_5{a}_6-a_1{a}_6^2-a_2{a}_5^2-a_3{a}_4^2,A_1=a_2{a}_3-a_6^2,A_2=a_1{a}_3-a_5^2,A_3=a_1{a}_2-a_4^2,\hfill \\ A_4=a_5{a}_6-a_3{a}_4,A_5=a_4{a}_6-a_2{a}_5,A_6=a_4{a}_5-a_1{a}_6,\hfill \end{array}(4)$$

$$\begin{array}{l}{A}_0=a_{\mathrm{one}}{a}_2{a}_3+2a_{\mathrm{four}}{a}_5{a}_6-a_{\mathrm{one}}{a}_6^2-a_2{a}_5^2-a_3{a}_{\mathrm{four}}^2,A_{\mathrm{one}}=a_2{a}_3-a_6^2,A_2=a_{\mathrm{one}}{a}_3-a_5^2,A_3=a_{\mathrm{one}}{a}_2-a_{\mathrm{four}}^2,\hfill \\ A_{\mathrm{four}}=a_5{a}_6-a_3{a}_{\mathrm{four}},A_5=a_{\mathrm{four}}{a}_6-a_2{a}_5,A_6=a_{\mathrm{four}}{a}_5-a_{\mathrm{one}}{a}_6,\hfill \end{array}(\mathrm{four})$$

а пространственные координаты фазового центра приемной антенны принимающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z измеряют преимущественно через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измеренийand the spatial coordinates of the phase center of the receiving antenna receiving the radio signals of the radio object x, y, z are measured mainly through the parameters A _l and b _k in accordance with the measurement equations

$$x=(A_1{b}_1+A_4{b}_2+A_5{b}_3)/A_0,y=(A_4{b}_1+A_2{b}_2+A_6{b}_3)/A_0,z=(A_5{b}_1+A_6{b}_2+A_3{b}_3)/A_0,(5)$$

$$x=(A_{\mathrm{one}}{b}_{\mathrm{one}}+A_{\mathrm{four}}{b}_2+A_5{b}_3)/A_0,y=(A_{\mathrm{four}}{b}_{\mathrm{one}}+A_2{b}_2+A_6{b}_3)/A_0,z=(A_5{b}_{\mathrm{one}}+A_6{b}_2+A_3{b}_3)/A_0,(5)$$

при необходимости серии и все указанные действия в них повторяют и через измеренные в сериях координаты принимающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z измеряют другие траекторные характеристики этого объекта, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений, эту информацию при необходимости отображают и передают потребителям, при необходимости переданную информацию принимают и отображают на наземной пунктовой передающей радиосигналы системе, кроме того, при необходимости радиосигналы наземной пунктовой передающей радиосигналы системы также принимают на контрольном наземном принимающем радиосигналы радиотехническом объекте с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его принимающей антенны x_к, y_к, z_к преимущественно идентично приему радиосигналов принимающим радиосигналы радиотехническим объектом, измеряют координаты x_ки, y_ки, z_ки фазового центра принимающей антенны контрольного наземного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта идентично указанному измерению координат принимающего радиосигналы радиотехнического объекта и корректируют указанные измеренные координаты x, y, z принимающего радиосигналы радиотехнического объекта по известным координатам x_к, y_к, z_к и измеренным координатам x_ки, y_ки, z_ки фазового центра принимающей антенны контрольного наземного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта.if necessary, the series and all the indicated actions in them are repeated and other trajectory characteristics of this object are measured through the coordinates of the receiving radio signals of the radio object x, y, z measured in the series, including using statistical methods of path measurements, this information is displayed and transmitted to consumers if necessary , if necessary, the transmitted information is received and displayed on the ground-based point transmitting radio signals system, in addition, if necessary, the ground-based radio signals nktovoy transmitting radio systems also take on the control ground receiving radio radio facilities with specified in said three dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z) coordinates of the phase center of its receiving antenna x _a, y _a, z _a preferably identical receiving radio receiving radio radio facilities , measure the coordinates x _ki , y _ki , z _{ki of the} phase center of the receiving antenna of the control ground receiving radio signals of a radio engineering object identical to the specified measuring the coordinates of the receiving radio signals of the radio engineering object and correct the indicated measured coordinates x, y, z of the receiving radio signals of the radio engineering object according to the known coordinates x _k , y _k , z _k and the measured coordinates x _ki , y _ki , z _{k of the} phase center of the receiving antenna of the control ground receiving radio signals radio engineering facility.

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

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

Радиосигналы передают синхронизированно наземной пунктовой передающей радиосигналы системой. Фазовые центры передающих антенн каждого из упорядоченно пронумерованных передающих радиосигналы пунктов этой системы, в количестве N не менее пяти, находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, точках с координатами X_n, Y_n, Z_n, где индекс n изменяется от 1 до N соответственно в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z). Эти координаты известны на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте. При этом радиосигналы передают упорядоченно сериями, преимущественно по одному радиосигналу из каждого передающего радиосигналы пункта в серии. Интервалы между сериями заданы необязательно одинаковыми. При необходимости передающие радиосигналы пункты передают радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, в том числе сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов [Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. М., Сов. радио, 1978, с.18] и возможностью их разделения при приеме. Также при необходимости радиосигналы передают с заданными, необязательно одинаковыми, и известными на принимающих радиосигналы радиотехнических объектах задержками по времени между радиосигналами.Radio signals are transmitted synchronously by a ground-based point transmitting radio signal system. The phase centers of the transmitting antennas of each of the orderly numbered transmitting radio signals points of this system, in an amount of N at least five, are located at specified, not located in the same plane, points with coordinates X _n , Y _n , Z _n , where the index n varies from 1 to N, respectively, in a given three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z). These coordinates are known at a radio signal receiving radio object. In this case, the radio signals are transmitted in order by series, mainly one radio signal from each point transmitting the radio signals in the series. The intervals between series are not necessarily the same. If necessary, transmitting radio signals points transmit radio signals with predetermined individual characteristics, including complex and composite radio signals with predetermined individual characteristics of their elements [L. Varakin Theory of signal systems. M., Sov. radio, 1978, p.18] and the possibility of their separation when receiving. Also, if necessary, the radio signals are transmitted with predetermined, not necessarily the same, and time delays known between the radio signals receiving radio signals radio objects.

Радиосигналы принимают на конкретном принимающем радиосигналы радиотехническом объекте и идентифицируют их соответствующим передающим радиосигналы пунктам. На этом объекте регистрируют моменты времен приема радиосигналов в заданной на нем системе отсчета времени. При необходимости исключают из них соответствующие указанные времена задержек. Указанные моменты времен приема радиосигналов с исключенными временами задержек при необходимости центрируют посредством исключения из каждого момента времени среднего значения всех моментов времен серии. На основании таким образом зарегистрированных моментов времен t_n измеряют параметры d_n с размерностью длины d_n=υt_n, где υ - скорость распространения радиосигнала. В информационной системе принимающего радиосигналы радиотехнического объекта через измеренные параметры d_n и упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n измеряют параметры c_i, где индекс i изменяется от 1 до 6, в соответствии с уравнениями измерений (1). Через упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n, измеренные параметры d_n и c_i измеряют параметры a _j с размерностью длины в четвертой степени, где индекс j изменяется от 1 до 6, в соответствии с уравнениями измерений (2). Через упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n, измеренные параметры d_n и c_i измеряют параметры b_k, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений (3). Через измеренные параметры a _i измеряют параметры A_l, где индекс l изменяется от 0 до 6, в соответствии с уравнениями измерений (4). И, наконец, пространственные координаты фазового центра принимающей антенны принимающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z измеряют преимущественно через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измерений (5).Radio signals are received at a particular radio object receiving the radio signals and identified by their respective radio signal transmitting points. At this object, moments of times of reception of radio signals are recorded in the time reference system set on it. If necessary, exclude from them the corresponding specified delay times. The indicated times of the reception of radio signals with excluded delay times, if necessary, are centered by eliminating from each moment of time the average value of all moments of the series. Based on thus recorded moments of time t _n is measured parameters d _n with the dimension of length d _n = υt _n, where υ - radio signal propagation speed. In the information system of a radio object receiving radio signals, the parameters c _{i are} measured through the measured parameters d _n and the mentioned coordinates X _n , Y _n , Z _n , where the index i varies from 1 to 6, in accordance with the measurement equations (1). Through the mentioned coordinates X _n , Y _n , Z _n , the measured parameters d _n and c _i measure the parameters a _j with a length dimension of the fourth power, where the index j varies from 1 to 6, in accordance with the measurement equations (2). Through the mentioned coordinates X _n , Y _n , Z _n , the measured parameters d _n and c _i measure the parameters b _k , where the index k varies from 1 to 3, in accordance with the measurement equations (3). Through the measured parameters a _i, the parameters A _l are measured, where the index l varies from 0 to 6, in accordance with the measurement equations (4). And finally, the spatial coordinates of the phase center of the receiving antenna of the receiving radio signals of the radio object x, y, z are measured mainly through the parameters A _l and b _k in accordance with the measurement equations (5).

При необходимости серии и все указанные действия в них повторяют и через измеренные в сериях координаты принимающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z измеряют другие траекторные характеристики этого объекта, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений. Эту информацию при необходимости отображают и передают потребителям. При необходимости переданную потребителям информацию принимают и отображают на наземной пунктовой передающей радиосигналы системе.If necessary, the series and all the indicated actions in them are repeated and other trajectory characteristics of this object are measured using the coordinates of the receiving radio signals of the radio object x, y, z, measured using the series, including using statistical methods of path measurements. This information, if necessary, is displayed and transmitted to consumers. If necessary, the information transmitted to consumers is received and displayed on a ground-based point transmitting radio signal system.

Кроме того, при необходимости радиосигналы наземной пунктовой передающей радиосигналы системы также принимают на контрольном наземном принимающем радиосигналы радиотехническом объекте с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его принимающей антенны x_к, y_к, z_к. При этом на указанном контрольном объекте радиосигналы принимают преимущественно идентично приему радиосигналов принимающим радиосигналы радиотехническим объектом. Координаты x_ки, y_ки, z_ки фазового центра принимающей антенны контрольного наземного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта измеряют идентично указанному измерению координат принимающего радиосигналы радиотехнического объекта. Затем корректируют измеренные координаты x, y, z принимающего радиосигналы радиотехнического объекта по известным координатам x_к, y_к, z_к и измеренным координатам x_ки, y_ки, z_ки фазового центра принимающей антенны контрольного наземного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта.In addition, if necessary, the radio signals of the ground-based point transmitting radio signals of the system are also received at the control ground receiving radio signals of a radio engineering object with the coordinates of the phase center of its receiving antenna x _k , y _k , z _k specified in the indicated three-dimensional Cartesian coordinate system (X, Y, Z). At the same time, at the indicated control object, the radio signals are received mainly identically to the reception of radio signals by the radio object receiving the radio signals. Coordinates x _ki , y _ki , z _{ki of the} phase center of the receiving antenna of the control ground receiving radio signals of the radio engineering object are measured identically to the specified measurement of the coordinates of the receiving radio signals of the radio engineering object. Then, the measured coordinates x, y, z of the receiving radio signals of the radio engineering object are corrected according to the known coordinates x _k , y _k , z _k and the measured coordinates x _ki , y _ki , z _{ki of the} phase center of the receiving antenna of the control ground receiving radio signals of the radio engineering object.

Перечислим основные достоинства способа:We list the main advantages of the method:

- обеспечивает однозначное определение пространственных координат объекта с большой точностью, соответствующей современным требованиям,- provides an unambiguous determination of the spatial coordinates of the object with great accuracy, corresponding to modern requirements,

- не требуется общая синхронизация совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов,- General synchronization of the aggregate of transmitting and receiving radio signals of radio engineering objects is not required,

- обеспечивает возможность производить измерения с использованием одного из известных радиотехнических методов и существующей элементной базы и микропроцессорной техники,- provides the ability to make measurements using one of the well-known radio engineering methods and the existing elemental base and microprocessor technology,

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

- пространственные координаты определяют посредством косвенного измерения с использованием простых выражений,- spatial coordinates are determined by indirect measurement using simple expressions,

- позволяет осуществлять одновременные измерения на неограниченном количестве радиотехнических объектов.- allows simultaneous measurements on an unlimited number of radio objects.

Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения, преимущественно координат объектов, а также в других приложениях. Способ позволяет определять координаты с большой точностью и более просто по сравнению с известными способами.The effectiveness and efficiency of the use of the proposed method lies in the fact that it can be applied in practice for the development and improvement of radio engineering systems for determining, mainly the coordinates of objects, as well as in other applications. The method allows to determine the coordinates with great accuracy and more simply in comparison with known methods.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает появление новых свойств, не достигаемых в аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны».Thus, the claimed method provides the emergence of new properties not achieved in analogues. The analysis made it possible to establish: analogues with a set of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the conformity of the claimed method to the “novelty” condition.

Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Also, the popularity of the influence of the actions provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result was not revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Claims (1)

Способ передачи и приема радиосигналов наземной пунктовой передающей радиосигналы системой и извлечения информации в информационной системе, расположенной на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном, при котором радиосигналы передают синхронизировано наземной пунктовой передающей радиосигналы системой, фазовые центры передающих антенн каждого из упорядоченно пронумерованных передающих радиосигналы пунктов которой, в количестве N не менее пяти, находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, и известных на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте точках с координатами Χ_n, Υ_n, Ζ_n, где индекс n изменяется от 1 до Ν соответственно в заданной трехмерной декартовой системе координат (Χ, Υ, Ζ), при этом радиосигналы передают упорядоченно сериями из каждого передающего радиосигналы пункта с заданными интервалами между сериями, передающие радиосигналы пункты передают радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, в том числе сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме, и с заданными и известными на принимающих радиосигналы радиотехнических объектах задержками по времени между радиосигналами, радиосигналы принимают на конкретном принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, идентифицируют их соответствующим передающим радиосигналы пунктам, регистрируют моменты времен приема радиосигналов на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте в заданной на нем системе отсчета времени, исключают из них соответствующие указанные времена задержек, указанные моменты времен приема радиосигналов с исключенными временами задержек центрируют посредством исключения из каждого момента времени среднего значения всех моментов времен серии, и на основании таким образом зарегистрированных моментов времен t_n измеряют параметры d_n с размерностью длины d_n=υt_n, где υ - скорость распространения радиосигнала, при этом в информационной системе принимающего радиосигналы радиотехнического объекта через измеренные параметры d_n и упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n измеряют параметры c_i, где индекс i изменяется от 0 до 6, параметры a_j с размерностью длины в четвертой степени, где индекс j изменяется от 1 до 6, и параметры b_k с размерностью длины в пятой степени, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,
где параметр

, через параметры a _j измеряют параметры A_l, где индекс l изменяется от 0 до 6, в соответствии с уравнениями измерений

,

,

,

,

,

, а пространственные координаты фазового центра принимающей антенны принимающего радиосигналы радиотехнического объекта х, y, z измеряют через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измерений
x=(A₁b₁+A₄b₂+A₅b₃)/A₀, y=(A₄b₁+A₂b₂+A₆b₃)/A₀, z=(A₅b₁+A₆b₂+A₃b₃)/A₀,
серии и все указанные действия в них повторяют и через измеренные в сериях координаты принимающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z измеряют другие траекторные характеристики этого объекта, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений, эту информацию отображают и передают потребителям, переданную информацию принимают и отображают на наземной пунктовой передающей радиосигналы системе, кроме того, радиосигналы наземной пунктовой передающей радиосигналы системы также принимают на контрольном наземном принимающем радиосигналы радиотехническом объекте с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (Χ, Υ, Z) координатами фазового центра его принимающей антенны x_к, y_к, z_к, измеряют координаты x_ки, y_ки, z_ки фазового центра принимающей антенны контрольного наземного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта и корректируют указанные измеренные координаты x, y, z принимающего радиосигналы радиотехнического объекта по известным координатам x_к, y_к, z_к и измеренным координатам x_ки, y_ки, z_ки фазового центра принимающей антенны контрольного наземного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта. A method for transmitting and receiving radio signals by a ground-based point transmitting radio signals system and extracting information in an information system located on a radio signal receiving radio object, stationary or mobile, in which the radio signals are transmitted synchronously by the ground point transmitting radio signals system, the phase centers of the transmitting antennas of each of the orderly numbered transmitting radio signals points which, in an amount of N of at least five, are in given, not located in the same square points, and the points with coordinates игна _n , Υ _n , Ζ _n , where the index n varies from 1 to Ν, respectively, in a given three-dimensional Cartesian coordinate system (Χ, Υ, Ζ), and the radio signals are transmitted in an orderly series from each transmitting radio signals point with predetermined intervals between series, transmitting radio signals points transmit radio signals with predetermined individual signs, including complex and composite radio signals with predetermined individual signs of their elements s and the possibility of their separation at reception, and with the time delays set and known on the receiving radio signals of radio engineering objects between the radio signals, the radio signals are received at the specific receiving radio signals of the radio engineering object, they are identified by their respective transmitting radio signals points, record the times of reception of radio signals at the receiving radio signals of the radio engineering object in the time reference system set on it, the corresponding specified delay times are excluded from them, associated moments of reception times of radio signals except for the time delays centered by eliminating from each time point the mean value of all moments time series, and based on thus recorded moments of time t _n is measured parameters d _n with the dimension of length d _n = υt _n, where υ - velocity radio propagation, wherein the information system receiving radio signals through the measured object radiotechnical parameters d _n and the said coordinates X _n, Y _n, Z _n measured parameters c _i, where the subscript i measurable is Busy from 0 to 6, the parameters a _j with the dimension of the length to the fourth power, where the index j runs from 1 to 6 and the parameters b _k with dimension length in the fifth degree, where the index k ranges from 1 to 3, in accordance with the measurement equations

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,
where is the parameter

, through the parameters a _j measure the parameters A _l , where the index l varies from 0 to 6, in accordance with the measurement equations

,

,

,

,

,

and the spatial coordinates of the phase center of the receiving antenna receiving the radio signals of the radio object x, y, z are measured through the parameters A _l and b _k in accordance with the measurement equations
x = (A ₁ b ₁ + A ₄ b ₂ + A ₅ b ₃ ) / A ₀ , y = (A ₄ b ₁ + A ₂ b ₂ + A ₆ b ₃ ) / A ₀ , z = (A ₅ b ₁ + A ₆ b ₂ + A ₃ b ₃ ) / A ₀ ,
the series and all the indicated actions in them are repeated and other path characteristics of this object are measured through the coordinates of the receiving radio signals of the radio engineering object x, y, z, measured using the statistical methods of path measurements, this information is displayed and transmitted to consumers, the transmitted information is received and display on a ground-based point transmitting radio signals system, in addition, radio signals of a ground-based point transmitting radio signals system also receive on the control azemnom receiving radio radio facilities with specified in said three dimensional Cartesian coordinate system (Χ, Υ, Z) coordinates of the phase center of its receiving antenna x _a, y _a, z _k, measured coordinates x _ki, y _ki, z _ki receiving antenna phase center control ground receiving radio signals of a radio engineering object and correct the indicated measured coordinates x, y, z of receiving radio signals of a radio engineering object according to known coordinates x _k , y _k , z _k and measured coordinates x _ki , y _ki , z _ki phase cent RA receiving antenna of the control ground receiving radio signals of a radio engineering object.