Способ определения координат объекта

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного передающего радиосигналы объекта. Технический результат - повышение точности и достоверности определения пространственных координат объектов. Указанный результат достигается за счет того, что станции принимающей системы, стационарной либо перемещающейся как единое целое, располагаемые заданным образом в связанной с принимающей системой трехмерной Декартовой системе координат, принимают радиосигналы с известными для каждой станции в системе отсчета времени, связанной с принимающей системой, временными сдвигами приема, регистрируют моменты времен приема радиосигналов станциями, определяют относительные временные задержки приема радиосигналов станциями и корректируют их с учетом указанных временных сдвигов. По скорректированным относительным временным задержкам приема радиосигналов определяют относительные дальности и по приведенным в формуле изобретения выражениям определяют дальности от фазовых центров антенн (ФЦА) станций до ФЦА объекта. По заданным пространственным координатам ФЦА станций и указанным дальностям определяют пространственные координаты ФЦА объекта в указанной системе координат.

 

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения координат объектов, стационарных или подвижных, и управления их движением в зонах навигации. Радиосигналы передает источник радиоизлучения, находящийся на объекте. Их принимают станции принимающей системы, стационарной либо перемещающейся как единое целое, с заданными координатами фазовых центров антенн (ФЦА) и определяют координаты ФЦА объекта. 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, 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; 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 общей синхронизации передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов, недостаточные быстродействие и точность.

По критерию минимальной достаточности наиболее близким является способ определения координат объектов по патенту RU №2579983.

Преимуществом заявляемого способа определения координат объектов по сравнению с известными способами является обеспечение точности и достоверности их измерения при отсутствии требования взаимной временной синхронизации между станциями и объектом. Это достигается тем, что станции принимающей системы, стационарной либо перемещающейся как единое целое, располагаемые заданным образом в связанной с принимающей системой трехмерной Декартовой системе координат, принимают радиосигналы с известными для каждой станции в системе отсчета времени, связанной с принимающей системой, временными сдвигами приема, регистрируют моменты времен приема радиосигналов станциями, определяют относительные временные задержки приема радиосигналов станциями и корректируют их с учетом указанных временных сдвигов. По скорректированным относительным временным задержкам приема радиосигналов определяют относительные дальности и по приведенным далее выражениям определяют дальности от ФЦА станций до ФЦА объекта. По заданным пространственным координатам ФЦА станций и указанным дальностям определяют пространственные координаты ФЦА объекта в указанной системе координат.

Пространственные координаты ФЦА объекта определяют по полученным дальностям, например, одним из известных дальномерных методов (можно использовать, например, подходящий из методов, защищенных патентами автора RU №2484604, 2484605, или опубликованный в статье автора [Простой алгоритм определения пространственных координат объекта дальномерным методом // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2015. Т. 13. №4, С. 3-8]).

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе определения координат объекта, в том числе подвижного, радиосигналы, передаваемые с объекта, принимают синхронизированно совокупностью N≥5 станций с заданными в связанной с принимающей системой трехмерной Декартовой системе координатами ФЦА, расположенных таким образом, что вся совокупность образует i-тые группы станций, содержащие по три последовательно упорядоченно расположенные j-тые станции в группе, 1-ая, 2-ая и 3-я станции, при этом координаты ФЦА станций в группе заданы так, что ФЦА находятся на одной прямой на заданных расстояниях между первой и второй станциями и между второй и третьей станциями , при этом две любые группы могут не содержать ни одной общей станции либо содержать одну или две общие станции, с известными для каждой станции в системе отсчета времени, связанной с принимающей системой, временными сдвигами приема радиосигналов, регистрируют моменты времен приема радиосигналов станциями и определяют относительные временные задержки приема радиосигналов станциями, корректируют их с учетом указанных временных сдвигов, по скорректированным относительным временным задержкам приема радиосигналов Δti,j определяют относительные дальности до объекта от указанных ФЦА станций в соответствии с выражением Δi,j=cΔti,j, где с - скорость распространения радиосигналов, индекс j изменяется от 1 до 3, и дальности Di,j от ФЦА станций до ФЦА объекта определяют в соответствии с выражением

где

а координаты ФЦА объекта определяют по полученным дальностям Di,j в указанной трехмерной Декартовой системе координат, например, одним из известных дальномерных методов, причем для совокупности N=5 станций, что соответствует двум указанным группам станций, имеющим только одну общую станцию, обеспечивают однозначное определение координат ФЦА объекта посредством привлечения дополнительной априорной информации о расположении ФЦА объекта относительно плоскости, образованной ФЦА этих пяти станций, а для совокупности N≥6 станций обеспечивают однозначное определение координат ФЦА объекта посредством формирования в совокупности, по крайней мере, двух указанных групп станций, станций, таким образом, что прямая, на которой находятся ФЦА одной группы, и прямая, на которой находятся ФЦА другой группы, являются скрещивающимися.

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.

Источник радиоизлучения находится на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном. Радиосигналы, передаваемые с объекта, принимают синхронизированно совокупностью N≥5 станций с заданными в связанной с принимающей системой трехмерной Декартовой системе координатами ФЦА, с известными для каждой станции в системе отсчета времени, связанной с принимающей системой, временными сдвигами приема радиосигналов. ФЦА станций расположены таким образом, что вся совокупность образует i-тые группы станций, содержащие по три последовательно упорядоченно расположенные j-тые станции в группе, 1-ая, 2-ая и 3-я станции. При этом координаты ФЦА станций в группе заданы так, что ФЦА находятся на одной прямой на заданных расстояниях между первой и второй станциями и между второй и третьей станциями . Также две любые группы могут не содержать ни одной общей станции либо содержать одну или две общие станции. На станциях регистрируют моменты времен приема радиосигналов. Определяют относительные временные задержки приема радиосигналов станциями и корректируют их с учетом указанных временных сдвигов. По скорректированным относительным временным задержкам приема радиосигналов Δti,j определяют относительные дальности от ФЦА станций до ФЦА объекта в соответствии с выражением Δi,j=сΔti,j, где с - скорость распространения радиосигналов, индекс j изменяется от 1 до 3. Затем определяют дальности Di,j от ФЦА станций до ФЦА объекта в соответствии с выражением (1).

По полученным дальностям Dj определяют пространственные координаты ФЦА объекта, например, одним из известных дальномерных методов (в качестве такого метода можно использовать, например, подходящий из методов, защищенных патентами автора RU №№2484604, 2484605, или из упомянутой статьи автора).

Для совокупности N=5 станций, что соответствует двум указанным группам станций, имеющим только одну общую станцию, обеспечивают однозначное определение координат ФЦА объекта посредством привлечения дополнительной априорной информации о расположении ФЦА объекта относительно плоскости, образованной ФЦА этих пяти станций. Для совокупности N≥6 станций обеспечивают однозначное определение координат ФЦА объекта посредством формирования в совокупности, по крайней мере, двух указанных групп станций, таким образом, что прямая, на которой находятся ФЦА одной группы, и прямая, на которой находятся ФЦА другой группы, являются скрещивающимися (через две такие прямые нельзя провести плоскость).

Покажем на простом примере использование предложенного способа для определения координат ФЦА объекта при количестве станций принимающей системы N=6, которые образуют две группы станций, сформированных таким образом, что прямая, на которой находятся ФЦА одной группы, и прямая, на которой находятся ФЦА другой группы, являются скрещивающимися. В этом случае координаты объекта определяются однозначно, т.е. не требуется привлечение дополнительной априорной информации о расположении ФЦА объекта.

Пусть заданы следующие координаты ФЦА шести станций в трехмерной Декартовой системе координат, связанной с принимающей системой:

координаты 1-ой группы станций (индекс i=1):

1,1, a, b), (x1,2, a, b), (х1,3, a, b) при условиях х1,11,2<x1,3,

координаты 2-ой группы станций (индекс i=2):

(с, у2,1, d), (c, у2,2, d), (c, у2,3, d) при условиях у2,1<y2,2<y2,3 и b≠d.

Тогда координаты ФЦА объекта (x0, y0, z0), например, могут быть представлены в той же системе координат в виде

,

,

z0=(A+Bx0+Cy0)F,

где

, , ,

здесь Di,j - дальности, определяемые в соответствии с предлагаемым способом по формуле (1) при значениях индексов i=1, 2 и j=1, 2, 3.

Способ может найти применение для построения универсальной навигационно-посадочной системы.

Перечислим основные достоинства способа:

- обеспечивает однозначное определение пространственных координат ФЦА объекта с высокой точностью;

- не требуется общая синхронизация передающих радиосигналы объектов и принимающих их станций, осуществляют синхронизацию принимающих станций, в том числе только в группах, а передающие радиосигналы объекты используют свои системы отсчета времени;

- реализация способа проще и дешевле, чем 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».

Способ определения координат объекта, в том числе подвижного, при котором радиосигналы, передаваемые с объекта, принимают синхронизированно совокупностью N≥5 станций с заданными в связанной с принимающей системой трехмерной Декартовой системе координатами фазовых центров антенн, расположенных таким образом, что вся совокупность образует i-тые группы станций, содержащие по три последовательно упорядоченно расположенные j-тые станции в группе, 1-ая, 2-ая и 3-я станции, при этом координаты фазовых центров антенн станций в группе заданы так, что фазовые центры антенн находятся на одной прямой на заданных расстояниях между первой и второй станциями r12i и между второй и третьей станциями r23i, при этом две любые группы могут не содержать ни одной общей станции либо содержать одну или две общие станции, с известными для каждой станции в системе отсчета времени, связанной с принимающей системой, временными сдвигами приема радиосигналов, регистрируют моменты времен приема радиосигналов станциями и определяют относительные временные задержки приема радиосигналов станциями, корректируют их с учетом указанных временных сдвигов, по скорректированным относительным временным задержкам приема радиосигналов Δti,j определяют относительные дальности до объекта от указанных фазовых центров антенн станций в соответствии с выражением Δi,j=cΔti,j, где с - скорость распространения радиосигналов, индекс j изменяется от 1 до 3, и дальности Di,j от фазовых центров антенн станций до фазового центра антенны объекта определяют в соответствии с выражением Di,ji,ji, где

а координаты фазового центра антенны объекта определяют по полученным дальностям Di,j, например, одним из известных дальномерных методов, причем для совокупности N=5 станций, что соответствует двум указанным группам станций, имеющим только одну общую станцию, обеспечивают однозначное определение координат фазового центра антенны объекта посредством привлечения дополнительной априорной информации о расположении фазового центра антенны объекта относительно плоскости, образованной фазовыми центрами антенн этих пяти станций, а для совокупности N≥6 станций обеспечивают однозначное определение координат фазового центра антенны объекта посредством формирования в совокупности, по крайней мере, двух указанных групп станций, таким образом, что прямая, на которой находятся фазовые центры антенн одной группы, и прямая, на которой находятся фазовые центры антенн другой группы, являются скрещивающимися.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат передающего радиосигналы объекта, в том числе подвижного.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО).
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта (РО).
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта (РО).

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для угловой ориентации летательных аппаратов. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгаторах, средствах радиомониторинга, системах фазовой автоподстройки частоты, системах синхронизации различного назначения и аналогичных средствах и системах, в которых осуществляются измерения разности фаз радиосигналов источников радиоизлучения в условиях шума неизвестной интенсивности. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения разности фаз радиосигналов за счет увеличения отношения сигнал/шум путем компенсации шума. Указанный результат заключается в том, что устройство содержит два полосовых фильтра, три перемножителя, три фильтра нижних частот, два вычитающих устройства, определенным образом соединенные между собой. 1 ил.
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) стационарного или подвижного объекта. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК объекта, находящегося в любой точке пространства, с высокой точностью. Указанный результат достигается за счет того, что наземными станциями передают радиосигналы (PC) в виде трех высокочастотных гармонических колебаний с заданными частотами, содержащими заданные высокочастотные составляющие и заданные низкочастотные составляющие. При формировании и передаче PC обеспечивают выполнение заданных в способе условий. На объекте осуществляют квадратурный прием совокупности высокочастотных PC с заданной частотой гетеродина. Полученные аналоговые квадратурные компоненты преобразуют в цифровые квадратурные компоненты (ЦКК). Последовательно формируют ЦКК для трех низкочастотных гармонических колебаний, соответствующих PC, передаваемым каждой станцией. Из полученных ЦКК формируют ЦКК, соответствующие гармоническим колебаниям на разностных частотах, и по этим ЦКК формируют ЦКК, соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми разностными частотами, но относящимися к PC, принятым от различных станций. По сформированным таким образом ЦКК (с учетом временных задержек, возникающих при формировании и передаче сигналов по линиям связи) однозначно определяют относительные дальности до объекта от фазовых центров антенн станций и по ним однозначно определяют ПК фазового центра антенны объекта.
Изобретение относится к радионавигации и технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) объекта - источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК ИР, находящегося в любой точке пространства, с высокой точностью. Указанный результат достигается за счет того, что на объекте формируют и передают радиосигнал (PC) в виде трех высокочастотных гармонических колебаний с заданными частотами, содержащими заданную высокочастотную составляющую и заданные низкочастотные составляющие. При приеме и обработке PC обеспечивают выполнение заданных в способе условий. Принятые на каждой из станций PC передают по соответствующим линиям связи в единый центр. В нем осуществляют квадратурный прием высокочастотных PC, принятых от каждой из станций с заданными частотами гетеродинов. Для них полученные аналоговые квадратурные компоненты преобразуют в цифровые квадратурные компоненты (ЦКК). Последовательно формируют для каждого PC ЦКК, соответствующие трем упомянутым низкочастотным гармоническим колебаниям. Из полученных ЦКК формируют ЦКК, соответствующие гармоническим колебаниям на разностных частотах, и по этим ЦКК формируют ЦКК, соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми разностными частотами, но относящимися к различным принятым PC. По сформированным таким образом ЦКК (с учетом временных задержек, возникающих при приеме, передаче по линии связи и обработке PC) однозначно определяют относительные дальности до объекта от фазовых центров антенн станций и по ним однозначно определяют ПК фазового центра антенны объекта.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании многопозиционных комплексов радиотехнического наблюдения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения источников квазинепрерывного широкополосного сигнала комплексом радиотехнического наблюдения и уменьшение времени местоопределения источников радиоизлучения. Способ заключается в: приеме антенной решеткой квазинепрерывного широкополосного сигнала на каждой приемной позиции комплекса радиотехнического наблюдения, формировании интервалов наблюдения длительностью tн, на которых рассчитывается корреляционная матрица сигналов Rxx(m) входной реализации квазинепрерывного широкополосного сигнала по определенной формуле, расчете разностной корреляционной матрицы сигналов ΔRxx(m)=Rxx(m)-Rxx(m+l), расчете определителя разностной корреляционной матрицы с последующим формированием и нормированием зависимости для построения линий положений; вычислении взаимной корреляционной функции зависимости по соответствующей формуле, определении разности хода для каждой позиции по максимуму огибающей взаимной корреляционной функции системой взаимной корреляционной обработки, оценке координат источника квазинепрерывного широкополосного сигнала разностно-дальномерным способом на основе анализа временной зависимости определителя разностно-корреляционных матриц сигналов формируемых в элементах антенных решеток приемных пунктов комплекса радиотехнического наблюдения. 5 ил.

Изобретение относится к сетям беспроводной связи. Технический результат состоит в устранении потерь ортогональности при передачах поднесущих. Для этого предусмотрено: прием субкадра в устройстве беспроводной связи, причем субкадр содержит размерность по времени и размерность по частоте и размерность по частоте имеет поднесущие с центральной частотой, субкадр содержит множество частотно-временных блоков ресурсов, первый поднабор блоков ресурсов выделяется для передачи опорных символов позиционирования, и второй поднабор блоков ресурсов выделяется не для передачи опорного сигнала позиционирования, первый поднабор блоков ресурсов располагается ближе всего к центральной частоте, а второй поднабор блоков ресурсов располагается дальше от центральной частоты, чем первый набор блоков ресурсов, субкадр содержит множество опорных символов позиционирования, мультиплексированных в первый поднабор блоков ресурсов; устройство беспроводной связи демультиплексирует опорные символы позиционирования, мультиплексированные на первом поднаборе блоков ресурсов. 4 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) объекта - источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК ИР без привлечения дополнительной информации. Указанный результат достигается за счет того, что на объекте синхронизированно формируют и передают радиосигнал в виде двух гармонических колебаний с заданными частотами ƒi и ƒj. При приеме и обработке радиосигналов обеспечивают выполнение заданных в способе условий. На каждой n-той станции синхронизированно принимают передаваемый с объекта радиосигнал. Принятые сигналы передают по соответствующим линиям связи (электрическим, оптическим и др.) в единый центр. В нем осуществляют прием каждого из принятых по линиям связи аналоговых радиосигналов и его преобразование в соответствующий ему цифровой сигнал, содержащий две цифровые составляющие. Для них формируют квадратурные им цифровые компоненты (КЦК). По полученным таким образом цифровым сигналам (ЦС) для различных двух n-тых ЦС формируют КЦК, соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми частотами ƒi и соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми частотами ƒj. По сформированным таким образом КЦК и при выполнении заданных в способе условий однозначно определяют относительные дальности до объекта от фазовых центров антенн станций. И по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения пространственных координат (ПК) объектов, стационарных или подвижных, и управления их движением в локальных зонах навигации. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК без привлечения дополнительной информации. Указанный результат достигается за счет того, что системой n-х наземных станций передают радиосигналы в виде двух гармонических колебаний с соответственно заданными частотами и . Радиосигналы синхронизированно формируют заданным образом в едином центре в системе отсчета времени, связанной с ним, и передают по линиям связи на каждую станцию. При формировании и передаче радиосигналов обеспечивают выполнение заданных в способе условий. На объекте осуществляют прием совокупности аналоговых радиосигналов и преобразуют ее в соответствующую ей цифровую совокупность, каждый цифровой сигнал которой содержит две цифровые составляющие и . Для каждой из этих составляющих формируют квадратурные им цифровые компоненты и . По парам цифровых компонент и определяют в системе отсчета времени, связанной с объектом, моменты времен приема различных n-х радиосигналов и разности моментов времен приема различных двух n-х радиосигналов. По этим разностям и известным на объекте координатам фазовых центров антенн станций однозначно определяют относительные дальности до объекта от указанных фазовых центров антенн станций и по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного передающего радиосигналы объекта. Технический результат - повышение точности и достоверности определения пространственных координат объектов. Указанный результат достигается за счет того, что станции принимающей системы, стационарной либо перемещающейся как единое целое, располагаемые заданным образом в связанной с принимающей системой трехмерной Декартовой системе координат, принимают радиосигналы с известными для каждой станции в системе отсчета времени, связанной с принимающей системой, временными сдвигами приема, регистрируют моменты времен приема радиосигналов станциями, определяют относительные временные задержки приема радиосигналов станциями и корректируют их с учетом указанных временных сдвигов. По скорректированным относительным временным задержкам приема радиосигналов определяют относительные дальности и по приведенным в формуле изобретения выражениям определяют дальности от фазовых центров антенн станций до ФЦА объекта. По заданным пространственным координатам ФЦА станций и указанным дальностям определяют пространственные координаты ФЦА объекта в указанной системе координат.

Наверх