RU2572809C1 - Method for single-position radar location of mobile radio signal sources on road network - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: method comprises, at different moments in time from one measuring station whose position is known, measuring angles of arrival of an electromagnetic wave (bearing) based on signals emitted by a mobile radio signal source and containing an identification code thereof; simultaneously with the emission of a signal at a time t at the mobile radio signal source, measuring the velocity thereof along an element of a road network; encoding a signal which is proportional to the measured velocity and transmitting the obtained code over a wireless data link to the measuring station where, after receiving and decoding, the value of the measured velocity is obtained; determining the length of the path travelled over the time Δt; based on the measured bearing α_meas(t) and parametric bearing models given in the natural parameter function for each element of the road network, determining the natural parameter values corresponding to the intersection points of the position line for the measured bearing and elements of the road network; for each of the said elements, determining calculated values of bearings corresponding to the movement of the mobile radio signal source by a corresponding distance; based on the condition of the minimum mismatch between the said values and the re-measured bearing α_meas(t+Δt), determining the number of elements of the road network on which the mobile radio signal source may be located; simultaneously with signal emission at a time t on a mobile radio signal source, measuring the inclination angle of the tangent to the element of the road network on which the mobile radio signal source is located; encoding the signal which is proportional to the measured angle and transmitting the obtained code over a wireless data link to the measuring station where, after receiving and decoding, the value of the measured angle is obtained; based on parametric models of the inclination angles of tangents to the elements of the road network, given in the natural parameter function, for each element of the road network and natural parameter values corresponding to the intersection points of the position line for the measured bearing and elements of the road network, for each element of the road network, determining calculated values of inclination angles; based on the condition of the minimum mismatch between the said values and the measured inclination angle of the tangent to the element of the road network, determining the number of elements of the road network on which the mobile radio signal source may be located; by comparing the said numbers with the numbers obtained from the condition of the minimum mismatch between the calculated bearing values and the re-measured bearing, determining the number of the element of the road network on which the mobile radio signal source is located; corresponding coordinates of the mobile radio signal source are determined as the coordinates of the point of intersection of the position line corresponding to the measured bearing (α_meas(t) or α_meas(t+Δt)) and the selected element of the road network.

EFFECT: broader capabilities for the unambiguous location of a mobile object on a plurality of possible configurations of a road network.

4 dwg

Description

Объектом изобретения является способ радиолокации подвижных объектов - источников радиосигнала на дорожной сети. Предлагаемый способ относится к области радиолокации и радионавигации, поскольку класс задач такого типа лежит в основе определения оценок местоположения объектов.An object of the invention is a method for radar location of mobile objects - radio signal sources on a road network. The proposed method relates to the field of radar and radio navigation, since a class of tasks of this type underlies the determination of estimates of the location of objects.

Известен способ радиолокации объектов - источников радиосигнала на плоскости [1]. Его недостатком является необходимость измерения углов прихода электромагнитных волн (пеленгов) из двух разнесенных в пространстве измерительных пунктов, положение которых известно. Такой способ не обеспечивает однозначного определения оценки местоположения в случае выхода из строя одного из пеленгаторов.A known method of radar objects - sources of a radio signal on the plane [1]. Its disadvantage is the need to measure the angles of arrival of electromagnetic waves (bearings) from two spaced measuring points, the position of which is known. This method does not provide an unambiguous determination of the location estimate in the event of failure of one of the direction finders.

Известен также способ радиолокации объектов - источников радиосигнала на плоскости [2], заключающийся в измерении углов прихода электромагнитных волн (пеленгов) из двух разнесенных в пространстве измерительных пунктов, положение которых известно, определении координат местоположения объекта как точки пересечения линий положения, соответствующих измеренным пеленгам. Он также ориентирован на обязательное использование двух разнесенных пеленгаторов радиоизлучения и теряет свою работоспособность при выходе из строя одного из них.There is also a known method of radar location of objects - sources of a radio signal on the plane [2], which consists in measuring the angles of arrival of electromagnetic waves (bearings) from two spatially spaced measuring points, the position of which is known, determining the coordinates of the location of the object as the point of intersection of the position lines corresponding to the measured bearings. It also focuses on the mandatory use of two spaced direction-finding radios and loses its functionality when one of them fails.

Известен способ однопозиционной радиолокации подвижных объектов на дорожной сети [3], заключающийся в измерении угла прихода электромагнитной волны (пеленга) от объекта по сигналу, содержащему его опознавательный код, из одного измерительного пункта, положение которого известно, и измерении скорости перемещения объекта вдоль элемента дорожной сети, передаче сигнала, пропорционального измеренной скорости по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, повторном измерении пеленга через заданный интервал времени, определении длины пройденного за это время объектом пути, определении значений натурального параметра, соответствующих точкам пересечения линии положения для измеренного пеленга и элементов дорожной сети, определении возможных значений пеленгов, соответствующих перемещению объекта на рассчитанное расстояние, определении из условия минимального рассогласования между ними и повторно измеренным пеленгом номера элемента дорожной сети, на котором находится объект, и определении координаты местоположения объекта как координаты точки пересечения линии положения, соответствующей измеренному пеленгу, и выбранного элемента дорожной сети.There is a method of one-position radar of moving objects on a road network [3], which consists in measuring the angle of arrival of an electromagnetic wave (bearing) from an object using a signal containing its identification code from one measuring point, the position of which is known, and measuring the speed of the object along the road element network, transmitting a signal proportional to the measured speed via the radio channel for transmitting data to the measuring point, re-measuring the bearing at a given time interval, determining the length the distance traveled during this time by the object of the path, determining the values of the natural parameter corresponding to the points of intersection of the position line for the measured bearing and elements of the road network, determining the possible values of bearings corresponding to the movement of the object over the calculated distance, determining from the condition of minimum mismatch between them and the re-measured bearing number element of the road network on which the object is located, and determining the coordinates of the location of the object as the coordinates of the line intersection point and the position corresponding to the measured bearing, and the selected element of the road network.

В большинстве случаев он обеспечивает возможность однозначного местоопределения подвижного объекта, привязанного к дорожной сети.In most cases, it provides the ability to unambiguously locate a moving object tied to a road network.

Вместе с тем, как показала практика, при определенных конфигурациях элементов дорожной сети его применение может приводить к множественным оценкам местоположения лоцируемого объекта. Структура указанных конфигураций предполагает наличие двух или более элементов дорожной сети, прогнозируемое перемещение объекта вдоль которых с измеренной скоростью из точек пересечения этих элементов с линией положения, соответствующей первому измерению пеленга, в течение заданного интервала времени после проведения такого измерения приводит к одному и тому же расчетному приращению пеленга.At the same time, as practice has shown, with certain configurations of elements of the road network, its use can lead to multiple estimates of the location of the located object. The structure of these configurations assumes the presence of two or more elements of the road network, the predicted movement of the object along which at a measured speed from the points of intersection of these elements with the position line corresponding to the first bearing measurement, for a given time interval after such measurement leads to the same calculated bearing increment.

Покажем это на примере.We show this by example.

Рассмотрим фрагмент дорожной сети, представленный двумя ее элементами Д1 и Д2 (Фиг. 1). Пусть пеленги α_изм(t), α_изм(t+Δt), определенные в одном измерительном пункте в моменты времени соответственно t и t+Δt, соответствуют углам прихода электромагнитной волны (Фиг. 1), a ν_изм - измеренная на объекте в момент времени t и переданная на измерительный пункт величина скорости перемещения объекта вдоль элемента дорожной сети. Прогнозируемая длина пройденного за время Δt пути определяется как Δe=Δtν_изм. В соответствии со способом [3] по измеренному пеленгу α_изм(t) и параметрическим моделям пеленга αⁱ(e), i=1,2, заданным в функции натурального параметра для каждого элемента дорожной сети, определяют значения натурального параметра

, соответствующие точкам пересечения линии положения для измеренного пеленга α_изм(t) и элементов дорожной сети, и для каждого из этих элементов определяют возможные значения пеленгов

i=1, 2, соответствующие перемещению объекта на расстояние Δe. В соответствии с рассматриваемым способом решение о том, на каком элементе дорожной сети находится объект, принимается по результатам сравнения значений α_изм(t+Δt) и

i=1, 2. Решение принимается в пользу того элемента дорожной сети, для которого рассогласование

меньше.Consider a fragment of the road network, represented by its two elements D1 and D2 (Fig. 1). Let bearings α _ism (t), α _ism (t + Δt), determined in one measuring point at time instants t and t + Δt, respectively, correspond to the angles of arrival of the electromagnetic wave (Fig. 1), and ν _ism measured at the object in moment of time t and the value of the object moving along the road network element transmitted to the measuring point. Predicted length traveled during Δt distance is defined as Δe = Δtν _rev. In accordance with the method [3] from the measured bearing α _ism (t) and the parametric bearing models α ⁱ (e), i = 1,2 specified in the natural parameter function for each element of the road network, the values of the natural parameter are determined

corresponding to the intersection points of the position line for the measured bearing α _ism (t) and elements of the road network, and for each of these elements possible values of bearings are determined

i = 1, 2, corresponding to the movement of the object at a distance Δe. In accordance with the method under consideration, the decision on which element of the road network the object is located is made by comparing the values of α _ism (t + Δt) and

i = 1, 2. The decision is made in favor of that element of the road network for which the mismatch

smaller.

Однако конфигурация фрагментов дорожной сети может быть такой, что для различных ее элементов (см. Фиг. 1) значения

и

оказываются одинаковыми. В этом случае

и выбор между Д1 и Д2 становится невозможным, а оценка координат лоцируемого объекта оказывается множественной, т.е. координаты местоположения объекта равновероятно могут находиться в точке пересечения линии положения, соответствующей α_изм(t) (α_изм(t+Δt)) либо с Д1, либо с Д2.However, the configuration of fragments of the road network may be such that for its various elements (see Fig. 1), the values

and

turn out to be the same. In this case

and the choice between D1 and D2 becomes impossible, and the estimate of the coordinates of the located object is multiple, i.e. the coordinates of the location of the object can equally likely be at the intersection of the position line corresponding to α _ISM (t) (α _ISM (t + Δt)) with either D1 or D2.

Уйти от подобных ситуаций возможно за счет привлечения дополнительного информационного признака, связанного с углом наклона касательной к элементу дорожной сети (угла наклона продольной оси объекта - транспортного средства, направленной вдоль касательной к элементу дорожной сети), на котором объект находится.It is possible to avoid such situations by attracting an additional information feature related to the angle of inclination of the tangent to the element of the road network (angle of inclination of the longitudinal axis of the object - the vehicle, directed along the tangent to the element of the road network) on which the object is located.

Цель изобретения: расширение множества возможных конфигураций элементов дорожной сети, для которых обеспечивается возможность однозначного местоопределения привязанного к ней подвижного объекта на основе:The purpose of the invention: the expansion of the many possible configurations of the elements of the road network, for which it is possible to unambiguously determine the location of the attached mobile object based on

- дополнительно проводимого автономного измерения на объекте в момент времени t угла наклона касательной к элементу дорожной сети (угла наклона продольной оси объекта, направленной вдоль касательной к элементу дорожной сети);- additionally conducted offline measurement at the object at time t of the angle of inclination of the tangent to the element of the road network (angle of inclination of the longitudinal axis of the object directed along the tangent to the element of the road network);

- кодирования сигнала, пропорционального измеренному углу наклона касательной к элементу дорожной сети;- coding a signal proportional to the measured angle of inclination of the tangent to the road network element;

- передачи полученного кода по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования получают значения измеренного угла наклона касательной к элементу дорожной сети.- transmitting the received code via the radio channel for data transmission to the measuring point, where, after reception and decoding, the values of the measured angle of inclination of the tangent to the road network element are obtained.

Сущность изобретения состоит в следующем. Каждый элемент дорожной сети описывают параметрической зависимостью (Фиг. 2)The invention consists in the following. Each element of the road network is described by a parametric dependence (Fig. 2)

где I - количество элементов дорожной сети; е - имеет смысл натурального параметра или длины пути [4-7].where I is the number of road network elements; e - it makes sense the natural parameter or the path length [4-7].

К форме (1) можно приближенно перейти, если описание элементов дорожной сети задано в виде массивовYou can approximately go to form (1) if the description of the road network elements is given in the form of arrays

используемых, в частности, при формировании электронных карт. В этом случаеused, in particular, in the formation of electronic maps. In this case

гдеWhere

Из (2), (3) следует дискретный аналог (1)From (2), (3) follows a discrete analogue (1)

на основании которого возможно приближенное представление (1).on the basis of which an approximate representation is possible (1).

Для каждого элемента дорожной сети заранее рассчитывают:For each element of the road network, the following are calculated in advance:

- зависимость значений пеленга от натурального параметра- dependence of the bearing values on the natural parameter

где

- координаты измерительного пункта;Where

- coordinates of the measuring point;

- зависимость значений угла наклона касательной к элементу дорожной сети от натурального параметра- the dependence of the values of the angle of inclination of the tangent to the road network element from the natural parameter

где

Where

Соотношения (6), (7) составляют преобразованные априорные данные о структуре дорожной сети. Отметим, что характеристики (6), (7) в совокупности являются уникальными и каждая их пара описывает соответствующий элемент дорожной сети.Relations (6), (7) constitute the transformed a priori data on the structure of the road network. Note that the characteristics (6), (7) in the aggregate are unique and each pair describes a corresponding element of the road network.

Проводимые измерения:The carried out measurements:

- α_изм(t), α_изм(t+Δt) ^_ пеленги объекта в моменты времени соответственно t и (t+Δt), определяемые из одной пространственной точки, в которой расположен измерительный пункт;- α _ISM (t), α _ISM (t + Δt) ^_ bearings of the object at times t and (t + Δt), respectively, determined from one spatial point at which the measuring point is located;

- ν_изм - скорость перемещения объекта вдоль дороги, величина которой на [t, t+Δt], полагается неизменной;- ν _ISM - the velocity of the object along the road, the value of which on [t, t + Δt], is assumed to be unchanged;

- θ_изм - угол наклона касательной к элементу дорожной сети, на котором находится объект (угол наклона продольной оси объекта, направленной вдоль касательной к элементу дорожной сети). Значение θ_изм на [t, t+Δt], полагается неизменным.- θ _ISM - the angle of inclination of the tangent to the element of the road network on which the object is located (angle of inclination of the longitudinal axis of the object directed along the tangent to the element of the road network). The value of θ _ism on [t, t + Δt] is assumed to be unchanged.

Отметим, что пеленги α_изм(t), α_изм(t+Δt) определяют на измерительном пункте по сигналу, излучаемому объектом, и содержащему его опознавательный код. Скорость ν_изм и угол наклона касательной к элементу дорожной сети θ_изм определяют на объекте, пропорциональные им сигналы кодируют, полученные коды передают по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования определяют значения измеренной скорости и угла наклона касательной к элементу дорожной сети.Note that the bearings α _ISM (t), α _ISM (t + Δt) are determined at the measuring point by the signal emitted by the object and the identification code containing it. The speed ν _ISM and the angle of inclination of the tangent to the road network element θ _ISM is determined on the object, the signals proportional to them are encoded, the received codes are transmitted via the radio data channel to the measuring point, where, after reception and decoding, the measured speed and the angle of inclination of the tangent to the road element are determined network.

По измеренному пеленгу α_изм(t) из решения уравненийAccording to the measured bearing α _ism (t) from the solution of the equations

для элементов дорожной сети определяют множество корнейmany roots are defined for road network elements

соответствующих множеству оценок возможного местоположения объектаcorresponding to many estimates of the possible location of the object

Координаты (10) определяют точки пересечения линии положения пеленгатора, соответствующей пеленгу α_изм(t), и элементов дорожной сети (Фиг. 2).Coordinates (10) determine the point of intersection of the line of position of the direction finder corresponding to the bearing α _ism (t), and elements of the road network (Fig. 2).

Покажем, что дополнительное измерение угла наклона касательной к элементу дорожной сети θ_изм(t)=θ_изм, на котором находится объект, расширяет по сравнению с [3] множество возможных конфигураций элементов дорожной сети, для которых обеспечивается однозначное местоопределение привязанного к ней подвижного объекта.We show that an additional measurement of the angle of inclination of the tangent to the road network element θ _ism (t) = θ _ism on which the object is located, expands the set of possible configurations of road network elements for which an unambiguous location of the movable object attached to it is provided in comparison with [3] .

После кодирования сигналов, пропорциональных ν_изм и θ_изм, передачи полученных кодов по радиоканалу передачи данных от объекта на измерительный пункт, приема и декодирования определяют:After encoding signals proportional to ν _ISM and θ _ISM , transmitting the received codes via the radio channel for transmitting data from the object to the measuring point, receiving and decoding, determine:

- значение приращения натурального параметра или путь, пройденный объектом за время Δt- the value of the increment of the natural parameter or the path traveled by the object in time Δt

- множество возможных значений пеленгов, соответствующих моменту времени (t+Δt)- the set of possible bearing values corresponding to the time instant (t + Δt)

- множество возможных значений углов наклона касательных к элементам дорожной сети- the set of possible values of the angle of inclination of the tangents to the elements of the road network

в точках пересечения линии положения, соответствующей α_изм(t), с указанными элементами.at the points of intersection of the position line corresponding to α _meas (t) with the indicated elements.

В большинстве случаев значения (12), (13) для различных элементов дорожной сети отличаются друг от друга. Если для двух или более элементов дорожной сети, как было показано ранее в примере, значения (12) совпадают, то для этих же элементов различными будут значения углов наклона (13) (см. пример на Фиг. 1:

).In most cases, the values (12), (13) for different elements of the road network differ from each other. If for two or more elements of the road network, as shown earlier in the example, the values (12) coincide, then for the same elements the values of the slope angles (13) will be different (see the example in Fig. 1:

)

Если для двух или более элементов дорожной сети совпадают значения углов наклона (13), то для этих же элементов различными будут значения (12) (Фиг. 3).If the values of the slope angles (13) coincide for two or more elements of the road network, then the values (12) will be different for the same elements (Fig. 3).

Принятие решения о местоположении объекта осуществляют в результате сравнения для каждого элемента дорожной сети расчетных значений пеленгов, определяемых из (12), и измеренного значения пеленга α_изм(t+Δt), идентифицированного по опознавательному коду с объектом, расчетных углов наклона касательных к элементам дорожной сети, определяемых из (13), и измеренного значения θ_изм угла наклона касательной к элементу дорожной сети, на котором находится объект. Для этого определяютThe decision on the location of the object is carried out by comparing for each element of the road network the calculated values of bearings determined from (12) and the measured value of the bearing α _ISM (t + Δt), identified by the identification code with the object, the estimated angles of inclination of the tangents to the elements of the road network defined by (13), and the measured values of the inclination angle θ _edited tangent to the road network element that contains the object. To do this, determine

При выполнении условий q=1, r=1 элементы дорожной сети являются различимыми как по пеленгам α, так и по углам наклона касательных к этим элементам.Under the conditions q = 1, r = 1, the elements of the road network are distinguishable both by bearings α and by the angles of inclination of the tangents to these elements.

Выполнение условияFulfillment of the condition

подразумевает наличие для t+Δt в заданной конфигурации дорожной сети q ее элементов, для которых расчетные значения пеленгов являются одинаковыми, а квадраты их отклонений от измеренного значения пеленга - наименьшими для всей совокупности из I квадратов отклонений.implies the presence for t + Δt in a given configuration of the road network q of its elements for which the calculated bearing values are the same, and the squares of their deviations from the measured bearing value are the smallest for the entire set of I square deviations.

Выполнение условияFulfillment of the condition

подразумевает наличие в заданной конфигурации дорожной сети r ее элементов, для которых значения углов наклона касательных для t являются одинаковыми, а квадраты их отклонений от измеренного значения угла наклона касательной к элементу дорожной сети, на котором находится объект, являются наименьшими для всей совокупности из I квадратов отклонений.implies the presence in the given configuration of the road network r of its elements for which the values of the angle of inclination of the tangents for t are the same, and the squares of their deviations from the measured value of the angle of inclination of the tangents to the element of the road network on which the object is located are the smallest for the entire set of I squares deviations.

В множествах

и

содержится только один общий элемент. Его определение осуществляется с помощью соотношенияIn sets

and

contains only one common element. Its determination is carried out using the relation

где w_α, w_θ∈R¹; элементы векторов w_α, w_θ равны нулю за исключением элементов соответственно

и

. Например, если I=5, q=2, r=4, иwhere w _α , w _θ ∈R ¹ ; the elements of the vectors w _α , w _θ are equal to zero, with the exception of the elements, respectively

and

. For example, if I = 5, q = 2, r = 4, and

тоthen

Множества (19) имеют один общий элемент очевидно определяемый из (18), т.е. i*=4.The sets (19) have one common element, obviously defined from (18), i.e. i * = 4.

Таким образом, оценку местоположения объекта определяют какThus, an assessment of the location of an object is defined as

Необходимо отметить, что автономные измерения (измерения ν_изм и θ_изм) с последующим кодированием сигналов, пропорциональных ν_изм и θ_изм, передачей полученных кодов по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт носят фрагментарный характер. Их проводят лишь в начале процесса сопровождения объекта и после того, как объект минует какую-либо точку пересечения элементов дорожной сети. Как только задача различения оказывается решенной (определен элемент дорожной сети, на котором находится объект), дальнейшее сопровождение может проводиться лишь по результатам измерений пеленга.It should be noted that autonomous measurements (measurements of ν _ISM and θ _ISM ) with subsequent coding of signals proportional to ν _ISM and θ _ISM , transmitting the received codes over the radio data channel to the measuring station are fragmented. They are carried out only at the beginning of the process of tracking the object and after the object passes any point of intersection of the road network elements. As soon as the distinction problem is solved (the element of the road network on which the object is located is determined), further tracking can only be carried out based on the results of bearing measurements.

Сравнительный анализ заявляемого способа и известного способа локации местоположения объекта на плоскости.A comparative analysis of the proposed method and the known method of location location of an object on a plane.

1. В заявляемом способе дополнительно проводят автономное измерение на объекте в момент времени t угла наклона касательной к элементу дорожной сети, на котором находится объект (угла наклона продольной оси объекта, направленной вдоль касательной к элементу дорожной сети);1. In the claimed method, an autonomous measurement is additionally carried out on the object at time t of the angle of inclination of the tangent to the element of the road network on which the object is located (angle of inclination of the longitudinal axis of the object directed along the tangent to the element of the road network);

2. В заявляемом способе сигнал, пропорциональный измеренному углу наклона касательной к элементу дорожной сети, на котором находится объект, кодируют и полученный код передают по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования определяют значение измеренного угла наклона касательной к элементу дорожной сети.2. In the inventive method, a signal proportional to the measured angle of inclination of the tangent to the element of the road network on which the object is located, is encoded and the received code is transmitted via the radio data channel to the measuring point, where, after reception and decoding, the value of the measured angle of inclination of the tangent to the element of the road network.

3. В заявляемом способе принятие решения о номере элемента дорожной сети, на котором находится объект (различение элементов дорожной сети), осуществляют на основе совместного использования признаков, связанных как со сравнением расчетных значений пеленгов для различных элементов дорожной сети с измеренным, так и со сравнением расчетных углов наклона касательных к элементам дорожной сети с измеренным.3. In the claimed method, the decision on the number of the road network element on which the object is located (distinguishing the elements of the road network) is carried out on the basis of joint use of signs associated with both comparing the calculated bearing values for various elements of the road network with the measured one and with a comparison calculated angles of inclination of tangents to elements of the road network with measured.

Технический эффект от применения предлагаемого способа по сравнению с [3] состоит в расширении множества возможных конфигураций элементов дорожной сети, для которых обеспечивается возможность однозначного местоопределения привязанного к ней подвижного объекта за счет включения в него таких конфигураций элементов дорожной сети, для которых расчетные значения пеленгов являются одинаковыми.The technical effect of the application of the proposed method compared to [3] consists in expanding the set of possible configurations of road network elements for which it is possible to unambiguously locate the movable object tied to it by including in it such configurations of road network elements for which the calculated bearing values are the same.

Структурная схема устройства, реализующего способ однопозиционной радиолокации подвижных объектов на дорожной сети, представлена на Фиг. 4.A block diagram of a device that implements a method of single-position radar location of moving objects on a road network is shown in FIG. four.

На Фиг. 4 использованы следующие обозначения: 1 - подвижный объект, включающий 1₁ - блок измерения скорости (спидометр), 1₂ - блок кодирования и передачи радиосигналов, 1₃ - блок измерения угла наклона касательной к элементу дорожной сети (гирокомпас, электронный компас); 2 - блок приема радиосигналов и декодирования - пеленгатор; 3 - усилитель с коэффициентом усиления k_у=Δt; 4 - блок определения значений натурального параметра, для точек пересечения линии положения пеленгатора, соответствующей α_изм(t), и элементов дорожной сети; 5 - блок суммирования; 6 - блок определения расчетных значений пеленга; 7 - блок сравнения расчетных пеленгов с измеренным α_изм(t+Δt); 8 - блок определения расчетных значений углов наклона касательных к элементам дорожной сети в точках их пересечения с линией положения, соответствующей α_изм(t); 9 - блок сравнения расчетных значений углов наклона касательных к элементам дорожной сети с измеренным углом θ_изм(t)=θ_изм; 10 - блок выбора значения натурального параметра; 11 -блок определения номера элемента дорожной сети; 12 - блок оценки координат местоположения объекта.In FIG. 4 the following notation is used: 1 - a moving object, including 1 ₁ - a unit for measuring speed (speedometer), 1 ₂ - a unit for encoding and transmitting radio signals, 1 ₃ - a unit for measuring the angle of inclination of the tangent to an element of the road network (gyrocompass, electronic compass); 2 - block receiving radio signals and decoding - direction finder; 3 - amplifier with gain k _y = Δt; 4 - a block for determining the values of the natural parameter, for the points of intersection of the line of position of the direction finder corresponding to α _ISM (t), and elements of the road network; 5 - block summation; 6 - block determining the calculated values of the bearing; 7 is a block comparing the calculated bearings with the measured α _ISM (t + Δt); 8 is a block for determining the calculated values of the angles of inclination of the tangents to the elements of the road network at the points of their intersection with the position line corresponding to α _meas (t); 9 is a block comparing the calculated values of the angles of inclination of the tangents to the elements of the road network with the measured angle θ _ISM (t) = θ _ISM ; 10 - block selection of the value of the natural parameter; 11 - block determining the number of the element of the road network; 12 - block estimates the coordinates of the location of the object.

На объекте 1 в блоке 1₁ в момент времени t осуществляют измерение скорости перемещения объекта вдоль элемента дорожной сети, а в блоке 1₃ проводят измерение угла наклона касательной к элементу дорожной сети. Результат измерений с выходов блоков 1₁, 1₃ передают на входы 1₂₁, 1₂₂ соответственно блока кодирования и передачи радиосигналов 1₂. Далее с выхода блока 1₂ радиосигнал, содержащий код скорости перемещения объекта вдоль элемента дорожной сети, код угла наклона касательной к элементу дорожной сети и код объекта, по радиоканалу передачи данных передают на вход блока 2 приема радиосигналов и декодирования - пеленгатора. Блок 1₂ обеспечивает излучение радиосигнала непрерывно, поддерживая функционирование радиоканала. В блоке 2 на основании обработки с учетом опознавательного кода объекта осуществляют выделение сигналов, пропорциональных измеренной на объекте скорости и углу наклона касательной к элементу дорожной сети, соответствующих моменту времени t, и определяют значения пеленгов α_изм(t), α_изм(t+Δt) объекта. Сигнал, пропорциональный α_изм(t), с выхода 2₂ подают на вход блока 4 определения значений натурального параметра, для точек пересечения линии положения пеленгатора, соответствующей α_изм(t), и элементов дорожной сети. Функционирование блока 4 осуществляется в соответствии с (6), (8), (9). Сигнал, пропорциональный ν_изм, с выхода 2₃ блока 2 подают на вход усилителя 3, на выходе которого, в свою очередь, в соответствии с (11) формируется сигнал, пропорциональный оценке пройденного за Δt пути. Сигнал, пропорциональный оценке пройденного за Δt пути, с выхода блока 3 подают на вход 5₀ блока 5 суммирования. В блоке 5 оценку пройденного пути суммируют со значениями натурального параметра, которые с выходов 4₁…4_I блока 4 подают на входы 5₁…5_I блока 5. Прогнозируемые значения натуральных параметров для каждого элемента дорожной сети с выходов 5_I+1…5_2I поступают соответственно на входы 6₁…6_I блока 6 определения расчетных значений пеленга. Возможные для каждого элемента дорожной сети значения пеленга для t+Δt рассчитывают в соответствии с (6), (12). Указанные значения с выходов 6_I+1...6_2I блока 6 поступают на входы 7₁…7_I блока 7 сравнения. В блоке 7 рассчитанные для каждого элемента дорожной сети значения пеленга сравнивают с измеренным значением пеленга α_изм(t+Δt) объекта, соответствующего установленному опознавательному коду, поступающим на вход 7₀ блока 7 с выхода 2₁ блока 2. Сравнение осуществляют в соответствии с правилом (14). Его результатом являются сигналы на выходах 7_I+1, …, 7_2I. Сигнал на каждом i-м выходе 7_I+1 $$(i=\overline{\mathrm{1,}I})$$

либо пропорционален индексу i элемента дорожной сети, если индекс входит в множество (14), определяющее индексы элементов дорожной сети, для которых расчетные значения пеленгов являются одинаковыми, а квадраты их отклонений от измеренного значения пеленга - наименьшими для всей совокупности из I квадратов отклонений, либо равны нулю в противном случае.At the object 1 in block 1 ₁ at time t, the speed of the object along the road network element is measured, and in block 1 _{3 the} angle of inclination of the tangent to the road network element is measured. The measurement result from the outputs of blocks 1 ₁ , 1 _{3 is} transmitted to the inputs 1 ₂₁ , 1 _22, respectively, of the coding and transmission unit of radio signals 1 ₂ . Then, from the output of block 1 _{2, a} radio signal containing a code of the speed of moving an object along an element of the road network, a code of the angle of inclination of the tangent to an element of the road network and an object code are transmitted to the input of block 2 for receiving radio signals and decoding — direction finder, via a radio data channel. Block 1 ₂ provides the emission of a radio signal continuously, supporting the functioning of the radio channel. In block 2, based on the processing, taking into account the object’s identification code, signals are proportional to the speed measured at the object and the angle of inclination of the tangent to the road network element corresponding to time t, and the values of bearings α _ism (t), α _ism (t + Δt ) object. The signal proportional to α _ISM (t), from the output 2 _{2 is} fed to the input of the block 4 for determining the values of the natural parameter, for the points of intersection of the position line of the direction finder corresponding to α _ISM (t), and elements of the road network. The operation of block 4 is carried out in accordance with (6), (8), (9). A signal proportional to ν _{ISM is} supplied from the output 2 _of block 2 to the input of amplifier 3, the output of which, in turn, in accordance with (11), forms a signal proportional to the estimate of the distance traveled over Δt. A signal proportional to the estimate of the distance traveled by Δt from the output of block 3 is fed to input 5 ₀ of summation block 5. In block 5, the estimate of the distance traveled is summed with the values of the natural parameter, which from the outputs 4 ₁ ... 4 _{I of} block 4 are fed to the inputs 5 ₁ ... 5 _{I of} block 5. The predicted values of the natural parameters for each element of the road network from outputs 5 _{I + 1} ... 5 _2I arrive respectively at the inputs 6 ₁ ... 6 _I block 6 determine the calculated values of the bearing. The bearing values for t + Δt, which are possible for each element of the road network, are calculated in accordance with (6), (12). The indicated values from the outputs 6 _{I + 1} ... 6 _{2I of} block 6 are supplied to the inputs 7 ₁ ... 7 _{I of} block 7 of comparison. In block 7, the bearing values calculated for each element of the road network are compared with the measured value of the bearing α _ism (t + Δt) of the object corresponding to the established identification code, which is input 7 _{0 of} block 7 from the output 2 _of block 2. Comparison is carried out in accordance with the rule (fourteen). Its result is the signals at the outputs 7 _{I + 1} , ..., 7 _2I . The signal at each i-th output 7 _{I + 1} $$(i=\overline{\mathrm{one,}I})$$

either proportional to the index i of the road network element, if the index is included in the set (14) that defines the indices of road network elements for which the calculated bearing values are the same, and the squares of their deviations from the measured bearing value are the smallest for the entire set of I square deviations, or equal to zero otherwise.

Значения натурального параметра с выходов 4₁…4_I блока 4 подают на входы 8₁,…,8_I блока 8 определения расчетных значений углов. Определенные в блоке 8 расчетные значения углов наклона касательных к элементам дорожной сети с его выходов 8_I+1,…,8_2I поступают на входы 9₁,…,9_I блока сравнения 9. В блоке 9 рассчитанные для каждого элемента дорожной сети значения угла наклона касательной сравниваются с измеренным значением угла θ_изм(t)=θ_изм, поступающим на вход 9₀ блока 9 с выхода 2₄ блока 2. Сравнение осуществляют в соответствии с правилом (15). Его результатом являются сигналы на выходах 9_I+1,…,9_2I. Сигнал на каждом i-м выходе

либо пропорционален индексу i элемента дорожной сети, если индекс входит в множество (15), определяющее индексы элементов дорожной сети, для которых расчетные значения углов являются одинаковыми, а квадраты их отклонений от измеренного значения пеленга - наименьшими для всей совокупности из I квадратов отклонений, либо равны нулю в противном случае. Сигналы с выходов 9_I+1,…,9_2I блока 9 и выходов 7_I+1,…,7_2I блока 7 подаются соответственно на входы 11₁,…,11_I и 11_I+1,…,11_2I блока 11. Определение номера элемента дорожной сети в блоке 11 осуществляется в соответствии с (18). Сигнал, пропорциональный номеру элемента дорожной сети, с выхода блока 11 поступает вход 10₀ блока 10 и вход 12₂ блока 12. В блоке 10 из значений натурального параметра, поступающих на входы 10₁…10_I с выходов 4₁…4_I блока 4, проводят выбор такого его значения, которое соответствует определенному в блоке 22 индексу. Сигнал, пропорциональный выбранному значению натурального параметра, с выхода блока 10 поступает на вход 12₁ блока 12. В блоке 12 в соответствии с (15) проводят определение координат местоположения объекта.The values of the natural parameter from the outputs 4 ₁ ... 4 _{I of} block 4 are fed to the inputs 8 ₁ , ..., 8 _{I of} block 8 to determine the calculated values of the angles. The calculated values of the slope angles of the tangents to the elements of the road network, defined in block 8, from its outputs 8 _{I + 1} , ..., 8 _2I go to the inputs 9 ₁ , ..., 9 _I of the comparison unit 9. In block 9, the angle values calculated for each element of the road network the slope of the tangent are compared with the measured value of the angle θ _ISM (t) = θ _ISM received at the input 9 _{0 of} block 9 from the output 2 _of block 2. The comparison is carried out in accordance with rule (15). Its result is the signals at the outputs 9 _{I + 1} , ..., 9 _2I . Signal at each i-th output

either proportional to the index i of the road network element, if the index is included in the set (15), which determines the indices of road network elements for which the calculated values of the angles are the same, and the squares of their deviations from the measured bearing value are the smallest for the entire set of I square deviations, or equal to zero otherwise. The signals from outputs 9 _{I + 1} , ..., 9 _{2I of} block 9 and outputs 7 _{I + 1} , ..., 7 _{2I of} block 7 are fed to inputs 11 ₁ , ..., 11 _I and 11 _{I + 1} , ..., 11 _{2I of} block 11, respectively The determination of the number of the road network element in block 11 is carried out in accordance with (18). A signal proportional to the number of the road network element receives input 10 _{0 of} block 10 and input 12 _{2 of} block 12 from the output of block 11. In block 10, from the values of the natural parameter received at inputs 10 ₁ ... 10 _I from outputs 4 ₁ ... 4 _{I of} block 4 , carry out the selection of such its value, which corresponds to the index defined in block 22. A signal proportional to the selected value of the natural parameter is output from block 10 to input 12 _{1 of} block 12. In block 12, in accordance with (15), the coordinates of the location of the object are determined.

Источники информацииInformation sources

1. Радиотехнические системы / под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Академия. 2008.1. Radio engineering systems / ed. Yu.M. Kazarinova. M .: Academy. 2008.

2. Кондратьев B.C., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. М.: Радио и связь. 1986.2. Kondratiev B.C., Kotov A.F., Markov L.N. Multiposition radio engineering systems. M .: Radio and communication. 1986.

3. Патент 2524482 Российская Федерация, МПК G01S 5/00. Способ однопозиционной радиолокации подвижных объектов на дорожной сети / Хуторцев В.В., Бережная В.В., №2013130454; заявл. 02.07.2013; опубл. 27.07.2014.3. Patent 2524482 Russian Federation, IPC G01S 5/00. The method of single-position radar of moving objects on the road network / Khutortsev V.V., Berezhnaya V.V., No. 201330454; declared 07/02/2013; publ. 07/27/2014.

4. Дубровин Б.А., Новиков С.П., Фоменко А.Т. Современная геометрия: Методы и приложения. М.: Наука, 1986. 760 с.4. Dubrovin B.A., Novikov S.P., Fomenko A.T. Modern Geometry: Methods and Applications. M .: Nauka, 1986.660 s.

5. Хуторцев В.В. Принципы пространственно-дифференциальной фильтрации параметров траекторий объектов, движущихся вдоль одномерных многообразий // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. №6. С. 1026-1036.5. Khutortsev VV The principles of spatial differential filtering of the parameters of the trajectories of objects moving along one-dimensional manifolds // Radio engineering and electronics. 1993. T. 38. No. 6. S. 1026-1036.

6. Хуторцев В.В. Пространственно-дифференциальная фильтрация марковских процессов на одномерных стохастических многообразиях // Автоматика и телемеханика. 1994. Т. 8. №6. С. 117-125.6. Khutortsev V.V. Spatial differential filtering of Markov processes on one-dimensional stochastic manifolds // Automation and Telemechanics. 1994.V. 8. No. 6. S. 117-125.

7. Хуторцев В.В. Принципы пространственно-дифференциальной адаптивной фильтрации марковских процессов на одномерных многообразиях // Радиотехника и электроника. 1994. Т. 39. №8. С. 1637-1646.7. Khutortsev V.V. The principles of spatial differential adaptive filtration of Markov processes on one-dimensional manifolds // Radio engineering and electronics. 1994.Vol. 39. No. 8. S. 1637-1646.

Claims (1)

Способ однопозиционной радиолокации подвижных источников радиосигнала на дорожной сети, заключающийся в измерении в различные моменты времени из одного измерительного пункта, положение которого известно, углов прихода электромагнитной волны (пеленгов) α_изм(t), α_изм(t+Δt) по сигналам, излучаемым источником радиосигнала и содержащим его опознавательный код, одновременно с излучением сигнала в момент времени t на подвижном источнике радиосигнала измеряют скорость ν_изм его перемещения вдоль элемента дорожной сети, сигнал, пропорциональный измеренной скорости, кодируют и полученный код передают по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования получают значение измеренной скорости, определяют длину пройденного пути Δе=Δtν_изм за время Δt, по измеренному пеленгу α_изм(t) и параметрическим моделям пеленга

, заданным в функции натурального параметра для каждого элемента дорожной сети, определяют значения натурального параметра

, соответствующие точкам пересечения линии положения для измеренного пеленга α_изм(t) и элементов дорожной сети, для каждого из этих элементов определяют расчетные значения пеленгов

, соответствующие перемещению подвижного источника радиосигнала на расстояние Δе, и из условия минимального рассогласования между ними и повторно измеренным пеленгом α_изм(t+Δt) определяют номера элементов дорожной сети, на которых может находиться подвижный источник радиосигнала, координаты местоположения подвижного источника радиосигнала определяют как координаты точки пересечения линии положения, соответствующей измеренному пеленгу (α_изм(t) или α_изм(t+Δt)) и элемента дорожной сети, на котором находится подвижный источник радиосигнала, отличающийся тем, что одновременно с излучением сигнала в момент времени t на подвижном источнике радиосигнала измеряют угол наклона касательной к элементу дорожной сети θ_изм, на котором находится источник радиосигнала, сигнал, пропорциональный измеренному углу, кодируют и полученный код передают по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования получают значение измеренного угла, по параметрическим моделям угла наклона касательных к элементам дорожной сети

, заданным в функции натурального параметра, и значениям натурального параметра

, соответствующим точкам пересечения линии положения для измеренного пеленга α_изм(t) и элементов дорожной сети, для каждого элемента дорожной сети определяют расчетные значения углов наклона

и из условия минимального рассогласования между ними и измеренным углом θ_изм определяют номера элементов дорожной сети, на которых может находиться источник радиосигнала, из сравнения этих номеров с номерами, полученными из условия минимального рассогласования между расчетными значениями пеленгов и повторно измеренным пеленгом, определяют номер элемента дорожной сети, на котором находится подвижный источник радиосигнала. A single-position radar method for moving radio signal sources on the road network, which consists in measuring at different points in time from one measuring point, the position of which is known, the angles of arrival of the electromagnetic wave (bearings) α _ISM (t), α _ISM (t + Δt) from the signals emitted RF signal source and having its identification code, together with the signal radiation at time t on the moving speed of the radio signal measured ν _edited its displacement along the element of the road network, a signal proportional to first measured velocity are coded and the code is transmitted by radio transmission of data to the measuring point, upon receiving and decoding the obtained value of the measured speed determine the length of distance traveled? E = Δtν _edited in a time Δt, of the measured bearing α _MOD (t) and a parameter bearing models

defined in the natural parameter function for each element of the road network, determine the values of the natural parameter

corresponding to the intersection points of the position line for the measured bearing α _ISM (t) and elements of the road network, for each of these elements the calculated values of bearings are determined

corresponding to the displacement of the mobile radio signal source by a distance Δе, and from the condition of minimum mismatch between them and the re-measured bearing α _ism (t + Δt), the numbers of road network elements on which the mobile radio signal source can be located are determined, the coordinates of the location of the mobile radio signal source are determined as the coordinates the intersection point of the line position corresponding to the measured bearing (α _MOD (t) or _edited α (t + Δt)) and the road network element, which is movable source radiosig ala, characterized in that simultaneously with the emission of the signal at time t on the movable radio signal source is measured angle of inclination of the tangent to the element of the road network θ _edited, which is the source of the radio signal, a signal proportional to the measured angle, coded and the code is transmitted via the data radio channel to a measuring station, where, after reception and decoding, the measured angle is obtained using parametric models of the angle of inclination of the tangents to the elements of the road network

defined in the function of the natural parameter, and the values of the natural parameter

corresponding to the intersection points of the position line for the measured bearing α _ISM (t) and elements of the road network, for each element of the road network, the calculated values of the slope angles

and from the condition of minimum mismatch between them and the measured angle θ _ism , the numbers of the road network elements on which the radio signal source can be located are determined, from the comparison of these numbers with the numbers obtained from the condition of minimum mismatch between the calculated bearing values and the re-measured bearing, the number of the road element is determined the network on which the mobile radio source is located.

Images