RU2617448C1 - Способ определения координат объекта - Google Patents
Способ определения координат объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617448C1 RU2617448C1 RU2016116871A RU2016116871A RU2617448C1 RU 2617448 C1 RU2617448 C1 RU 2617448C1 RU 2016116871 A RU2016116871 A RU 2016116871A RU 2016116871 A RU2016116871 A RU 2016116871A RU 2617448 C1 RU2617448 C1 RU 2617448C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stations
- station
- radio signals
- functions
- coordinates
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы объекта. Достигаемый технический результат - повышение точности и достоверности измерения пространственных координат функционально связанных объектов. Указанный результат достигается за счет того, что радиосигналы, передаваемые наземными станциями с заданными координатами фазовых центров их антенн, формируют в виде гармонических колебаний с заданной для каждой станции частотой, модулированных функцией в виде произведения, по крайней мере, двух функций, каждая из которых может быть синусоидальной или косинусоидальной, с заданными частотами первой и последующих функций. На объекте осуществляют квадратурный прием с заданной частотой гетеродина, определяют относительные времена задержек приема радиосигналов от станций в системе отсчета времени, связанной с объектом, и по заданным пространственным координатам фазовых центров антенн станций и относительным дальностям от них до объекта, полученным по скорректированным относительным временам задержек приема радиосигналов, однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта, находящегося в любой точке пространства.
Description
Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения координат объектов, стационарных или подвижных, и управления их движением в зонах навигации. Радиосигналы передают стационарные наземные станции с заданными координатами фазовых центров антенн, их принимают на объекте и определяют фазовый центр его антенны. Реализация способа позволит, в том числе, упростить соответствующие системы позиционирования, обеспечить точность и достоверность измерения координат объекта.
Известны способы определения координат объектов, 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, 2096800, 2115137, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660, 2430385, 2439617, 2506605, 2507529, 2558640, 2559813, 2561721; 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. 7, 17-18, пп. 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; Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат. - М.: Сов. радио, 1979, с. 10-11, 97-100). 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, недостаточное быстродействие, недостаточную точность.
По критерию минимальной достаточности наиболее близким является способ определения координат объектов по патенту RU №2578750.
Преимуществом заявляемого способа определения координат объектов по сравнению с известными способами является обеспечение точности и достоверности их измерения. Это достигается тем, что радиосигналы передают в виде гармонических колебаний, модулированных функцией в виде произведения, по крайней мере, двух функций, каждая из которых может быть синусоидальной либо косинусоидальной, с заданными частотами первой и последующих функций и начальными временными сдвигами посылки радиосигналов станциями. На объекте осуществляют квадратурный прием с заданной частотой гетеродина, определяют относительные времена задержек приема радиосигналов от станций в системе отсчета времени, связанной с объектом, корректируют их и по заданным пространственным координатам фазовых центров антенн станций и относительным дальностям от них до объекта, полученным по скорректированным временам задержек приема радиосигналов, однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта, находящегося в любой точке пространства.
Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе определения координат объекта, в том числе подвижного, с каждой станции наземной системы, содержащей совокупность N упорядоченно пронумерованных станций с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров их антенн, передают радиосигналы в виде гармонических колебаний с заданными и разнесенными между станциями частотами, равными для каждой станции ƒ0+mnƒ1, где mn - заданные целые числа, а индекс n здесь и далее соответствует n-й станции и изменяется от 1 до N, модулированных функцией в виде произведения, по крайней мере, двух функций, каждая из которых может быть синусоидальной либо косинусоидальной, при этом частота первой из указанных функций равна ƒ1, а частоты последующих функций с номером s в заданное натуральное число ks раз больше частоты ƒ1, где индекс s соответствует номеру указанной s-й функции, и все указанные функции имеют одинаковые известные начальные временные сдвиги Δtn в системе отсчета времени, связанной с передающей системой, не превышающие значений, при которых расстояния между фазовыми центрами антенн для любой пары из N станций, i-й и j-й, отнесенные к скорости распространения радиосигналов и увеличенные на абсолютную величину разности соответствующих временных сдвигов Δti и Δtj, не превышают интервала времени Т, равного , причем на объекте известны упомянутые начальные временные сдвиги Δtn, частоты ƒ0, ƒ1, числа mn и ks, а на объекте осуществляют квадратурный прием с заданной частотой гетеродина, равной ƒ0+lƒ1, где l - заданное целое число, совокупности приходящих со станций радиосигналов и по образующимся при этом соответствующим каждой станции группам колебаний с разностными частотами определяют относительные времена задержек приема радиосигналов от станций в системе отсчета времени, связанной с объектом, корректируют их с учетом упомянутых начальных временных сдвигов Δtn радиосигналов и необходимых поправок и по заданным пространственным координатам фазовых центров антенн станций и относительным дальностям до него от указанных фазовых центров антенн станций, получаемым по упомянутым скорректированным временам задержек приема радиосигналов, однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта, находящегося в любой точке пространства.
Совокупность всех признаков позволяет определить пространственные координаты объекта с достижением указанного технического результата.
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.
Сущность способа заключается в следующем.
С каждой станции наземной системы, содержащей совокупность N упорядоченно пронумерованных станций с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров их антенн, передают радиосигналы в виде гармонических колебаний с заданными и разнесенными между станциями частотами, равными для каждой станции ƒ0+mnƒ1, где mn - заданные целые числа, а индекс n соответствует n-й станции и изменяется от 1 до N. Гармонические колебания модулированы функцией в виде произведения, по крайней мере, двух функций. Каждая из этих двух функций может быть синусоидальной либо косинусоидальной. Частота первой из указанных функций равна ƒ1, а частоты последующих функций с номером s в заданное натуральное число ks раз больше частоты, где индекс s соответствует номеру указанной s-й функции. Все указанные функции имеют одинаковые известные начальные временные сдвиги Δtn в системе отсчета времени, связанной с передающей системой. При этом Δtn не превышают значений, при которых расстояния dij между фазовыми центрами антенн для любой пары из N станций, i-й и j-й, отнесенные к скорости распространения радиосигналов и увеличенные на абсолютную величину разности соответствующих временных сдвигов Δti и Δtj, не превышают интервала времени Т, равного . Начальные временные сдвиги Δtn, частоты ƒ0, ƒ1, числа mn и ks должны быть известны на объекте.
На объекте осуществляют квадратурный прием с заданной частотой гетеродина, равной ƒ0+lƒ1, где l - заданное целое число, совокупности приходящих со станций радиосигналов, при котором образуются соответствующие каждой станции группы из колебаний с разностными частотами.
В качестве примера, иллюстрирующего реализацию способа, рассмотрим случай, когда моделирующая функция представлена в виде произведения двух функций (s=2). Тогда при квадратурном приеме образуются соответствующие каждой станции группы из четырех колебаний с разностными частотами. Для удобства изложения назовем эти колебания базовыми.
При этом для каждой группы колебания, получающиеся на разностных частотах любых двух из четырех базовых колебаний (назовем их вторичными), имеют частоты, кратные частоте ƒ1, и не содержат случайные начальные фазы гармонического колебания с частотой ƒ0 и случайные фазы колебаний гетеродина.
В этом примере (при обеспечении выполнения упомянутых условий, связывающих начальные временные сдвиги Δtn, расстояния между фазовыми центрами антенн станций и интервал времени Т) параметры радиосигналов заданы таким образом, что в каждой группе для каждого колебания этой группы, названного вторичным, количества укладывающихся периодов колебаний на интервале времени Т являются целыми числами, такими как 1, k2-1, k2 и k2+1.
Нетрудно видеть, что в общем случае (при s>2) при квадратурном приеме образуются соответствующие каждой станции группы из большего числа базовых и, соответственно, вторичных колебаний. При этом для каждого вторичного колебания количества укладывающихся периодов колебаний на интервале времени Т являются также целыми числами.
Все это дает возможность для каждой группы, по крайней мере, по любым двум из вторичных колебаний, у которых упомянутые количества периодов являются взаимно простыми числами, однозначно определить времена задержки радиосигналов на интервале времени T, а значит, и относительные времена задержек принятых от станций радиосигналов в системе отсчета времени, связанной с объектом.
Эти относительные времена задержек приема радиосигналов корректируют с учетом начальных временных сдвигов Δtn радиосигналов и необходимых поправок, например, связанных с эффектом Доплера. По скорректированным относительным временам задержек приема радиосигналов определяют относительные дальности до объекта от указанных фазовых центров антенн. Пространственные координаты фазового центра антенны объекта, находящегося в любой точке пространства, определяют однозначно по заданным пространственным координатам фазовых центров антенн станций и относительным дальностям до него от указанных фазовых центров антенн станций.
В качестве метода определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него можно использовать, например, подходящий метод из защищенных патентами RU (№№2484604, 2530231, 2530232, 2530239, 2530240, 2530241, 2542659) или из международных заявок в системе РСТ (WO/2015/012733, WO/2015/012734, WO/2015/012735, WO/2015/012736, WO/2015/012737, WO/2015/012738).
Способ может найти применение для построения универсальной навигационно-посадочной системы.
Перечислим основные достоинства способа:
- обеспечивает однозначное определение пространственных координат объекта, находящегося в любой точке пространства, с высокой точностью,
- требуется синхронизация только совокупности передающих станций, а объект, принимающий радиосигналы, использует свою систему отсчета времени,
- в случае использования всеми станциями радиосигналов с одинаковыми частотами и одного общего генератора опорной частоты система синхронизации существенно упрощается,
- сигналы, заданные в аналитическом виде, относительно просто формировать, смещать и пр., благодаря, в том числе, этому повышается точность измерений,
- обеспечивает возможность производить измерения с использованием существующей элементной базы и микропроцессорной техники,
- реализация способа проще и дешевле, чем у известных аналогов,
- позволяет осуществлять одновременные измерения на большом количестве объектов.
Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения координат объектов, а также в других приложениях. Способ позволяет однозначно определять координаты с большой точностью и более просто по сравнению с известными способами.
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».
Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Таким образом, заявленное изобретение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень», а также критерию «промышленная применимость».
Claims (1)
- Способ определения координат объекта, в том числе подвижного, при котором с каждой станции наземной системы, содержащей совокупность N упорядоченно пронумерованных станций с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров их антенн, передают радиосигналы в виде гармонических колебаний с заданными и разнесенными между станциями частотами, равными для каждой станции , где mn - заданные целые числа, а индекс n здесь и далее соответствует n-й станции и изменяется от 1 до N, модулированных функцией в виде произведения, по крайней мере, двух функций, каждая из которых может быть синусоидальной либо косинусоидальной, при этом частота первой из указанных функций равна , а частоты последующих функций с номером s в заданное натуральное число ks раз больше частоты , где индекс s соответствует номеру указанной s-й функции, и все указанные функции имеют одинаковые известные начальные временные сдвиги Δtn в системе отсчета времени, связанной с передающей системой, не превышающие значений, при которых расстояния между фазовыми центрами антенн для любой пары из N станций, i-й и j-й, отнесенные к скорости распространения радиосигналов и увеличенные на абсолютную величину разности соответствующих временных сдвигов Δti и Δtj, не превышают интервала времени Т, равного , причем на объекте известны упомянутые начальные временные сдвиги Δtn, частоты , числа mn и ks, а на объекте осуществляют квадратурный прием с заданной частотой гетеродина, равной , где l - заданное целое число, совокупности приходящих со станций радиосигналов и по образующимся при этом соответствующим каждой станции группам колебаний с разностными частотами определяют относительные времена задержек приема радиосигналов от станций в системе отсчета времени, связанной с объектом, корректируют их с учетом упомянутых начальных временных сдвигов Δtn радиосигналов и необходимых поправок и по заданным пространственным координатам фазовых центров антенн станций и относительным дальностям до него от указанных фазовых центров антенн станций, получаемым по упомянутым скорректированным относительным временам задержек приема радиосигналов, однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта, находящегося в любой точке пространства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116871A RU2617448C1 (ru) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Способ определения координат объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116871A RU2617448C1 (ru) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Способ определения координат объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617448C1 true RU2617448C1 (ru) | 2017-04-25 |
Family
ID=58643089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016116871A RU2617448C1 (ru) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Способ определения координат объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617448C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646595C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Способ определения координат источника радиоизлучения |
RU2647496C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Способ определения координат объекта |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2081430C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-06-10 | Воронежское конструкторское бюро антенно-фидерных устройств | Способ определения координат объекта |
US7724191B2 (en) * | 2007-03-14 | 2010-05-25 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method for tracing position and direction of target object through RF signal |
WO2012030615A2 (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Multi-range radar system |
RU2444757C1 (ru) * | 2010-07-28 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Устройство для определения координат движущихся целей |
KR101217134B1 (ko) * | 2012-01-11 | 2012-12-31 | 삼성탈레스 주식회사 | 다항식 곡선접합 보정방식의 능동형 위상 배열 레이더 시스템 |
RU2490663C1 (ru) * | 2011-12-07 | 2013-08-20 | Святослав Николаевич Гузевич | Способ определения положения объекта относительно источника электромагнитного поля и устройство для его осуществления |
RU2578750C1 (ru) * | 2015-03-24 | 2016-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Способ передачи радиосигналов |
-
2016
- 2016-04-29 RU RU2016116871A patent/RU2617448C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2081430C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-06-10 | Воронежское конструкторское бюро антенно-фидерных устройств | Способ определения координат объекта |
US7724191B2 (en) * | 2007-03-14 | 2010-05-25 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method for tracing position and direction of target object through RF signal |
RU2444757C1 (ru) * | 2010-07-28 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Устройство для определения координат движущихся целей |
WO2012030615A2 (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Multi-range radar system |
RU2490663C1 (ru) * | 2011-12-07 | 2013-08-20 | Святослав Николаевич Гузевич | Способ определения положения объекта относительно источника электромагнитного поля и устройство для его осуществления |
KR101217134B1 (ko) * | 2012-01-11 | 2012-12-31 | 삼성탈레스 주식회사 | 다항식 곡선접합 보정방식의 능동형 위상 배열 레이더 시스템 |
RU2578750C1 (ru) * | 2015-03-24 | 2016-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Способ передачи радиосигналов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU 2081430 C1,, 10.06.1997. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646595C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Способ определения координат источника радиоизлучения |
RU2647496C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "НРТБ-Система" (ООО "НРТБ-С") | Способ определения координат объекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2624461C1 (ru) | Способ определения координат объекта | |
RU112446U1 (ru) | Пассивный радиоэлектронный комплекс для однопозиционного определения горизонтальных координат и элементов движения объекта методом линейной фильтрации калмана-бьюси | |
RU2695807C1 (ru) | Способ определения координат движущегося объекта по дальностям | |
RU2624457C1 (ru) | Способ определения координат объекта | |
RU2718593C1 (ru) | Способ определения по измеренным относительным дальностям координат объекта | |
RU2647496C1 (ru) | Способ определения координат объекта | |
RU2723986C1 (ru) | Способ определения по измеренным относительным дальностям координат объекта | |
RU2440588C1 (ru) | Способ пассивного радиомониторинга воздушных объектов | |
RU2687057C1 (ru) | Способ определения координат движущегося объекта | |
KR20150083306A (ko) | 동일 채널을 사용하는 멀티사이트 레이다 신호 생성 방법 및 장치 | |
US20210389411A1 (en) | Locating method for localizing at least one object using wave-based signals and locating system | |
RU2646595C1 (ru) | Способ определения координат источника радиоизлучения | |
RU2617448C1 (ru) | Способ определения координат объекта | |
WO2013176575A1 (ru) | Радиотехническая система | |
RU2613369C1 (ru) | Способ навигации летательного аппарата с использованием высокоточного одноэтапного пеленгатора и адресно-ответной пакетной цифровой радиолинии в дкмв диапазоне | |
RU2578750C1 (ru) | Способ передачи радиосигналов | |
RU2617711C1 (ru) | Способ определения координат источника радиоизлучения | |
RU2742925C1 (ru) | Способ определения относительных дальностей от источника радиоизлучения | |
RU2640032C1 (ru) | Способ определения координат источника радиоизлучения | |
RU2638572C1 (ru) | Способ определения координат объекта | |
RU2743573C1 (ru) | Способ определения относительных дальностей до объекта | |
RU2722617C1 (ru) | Способ определения по измеренным относительным дальностям координат источника радиоизлучения | |
RU2624458C1 (ru) | Способ определения координат объекта | |
RU2746264C1 (ru) | Способ определения относительных дальностей до объекта | |
RU2725618C1 (ru) | Система измерения дальности |