Метод за определяне на разстоянието за определяне на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обекти, използвайки радиосигнали от космически кораби на сателитни радионавигационни системи. Метод на далекомер Методи за местоположение

Въз основа на съвкупността от измерени геометрични параметри, системата за определяне на местоположението на източниците на EMR се разделя на:

· триангулация (гониометър, пеленгация);

· диференциални далекомери;

· ъгломерни диференциални далекомери.

Видът и броят на измерваните геометрични величини определят пространствената структура на системата за определяне на местоположението на източника на ЕМР: броят на пространствено разделените приемни точки на сигналите на източника на ЕМР и геометрията на тяхното местоположение.

Методът на триангулация (гониометър, пеленгация) се основава на определяне на посоки (пеленги) към източника на EMR в две точки в пространството с помощта на радиопеленгатори, разположени в основата d (фиг. 18, а).

Ориз. 18. Обяснение на триангулационния метод за определяне на местоположението на източника на ЕМР в равнината (а) и в пространството (б)

Ако източникът на ЕМР е разположен в хоризонтална или вертикална равнина, тогава за определяне на местоположението му е достатъчно да се измерят два азимутни ъгъла μ1 и μ2 (или два ъгъла на издигане). Местоположението на източника на ЕМР се определя от пресечната точка на прави O1I и O2I - две позиционни линии.

За да определите местоположението на източника в пространството, измерете азимутните ъгли qa1 и qa2 в две отдалечени точки O1 и O2 и ъгъла на издигане qm1 в една от тези точки или, обратно, ъглите на издигане qm1 и qm2 в две приемащи точки и азимутален ъгъл qa1 при един от тях (фиг. 18, b).

Чрез изчисление разстоянието от една от приемните точки до източника може да се определи с помощта на измерените ъгли и известната базова стойност d:

от тук приравняваме два израза за h:

По този начин разстоянието до източника

Методът на триангулацията е лесен за технически изпълнение. Поради това се използва широко в радио и RTR системи, в системи за пасивно радиолокационно разнообразие за откриване и определяне на координатите на излъчващи обекти.

Съществен недостатък на метода на триангулация е, че с увеличаване на броя на източниците на EMR, разположени в зоната на покритие на радиопеленгаторите, могат да възникнат фалшиви откривания на несъществуващи източници (фиг. 19). Както се вижда от фиг. 19, наред с определянето на координатите на три истински източника I1, I2 и I3, се откриват и шест фалшиви източника LI1, ..., LI6. Фалшивите засичания могат да бъдат елиминирани при използване на метода на триангулацията чрез получаване на излишна информация за източниците на пеленгация - чрез увеличаване на броя на раздалечените радиопеленгатори или чрез идентифициране на получената информация като принадлежаща към конкретен източник. Идентификацията може да се извърши чрез сравняване на сигналите, получени от пеленгаторите, по носеща честота, период на повторение и продължителност на импулса

Ориз. 19.

Допълнителна информация за източниците се получава и чрез кръстосана корелационна обработка на сигнали, получени в раздалечени точки в пространството.

Елиминирането на фалшиви откривания при използване на метода на триангулацията е възможно и чрез получаване на данни за разликата в разстоянията от източника на радиация до приемните точки (местоположенията на радиопеленгаторите). Ако точката на пресичане на носещите линии не лежи върху хиперболата, съответстваща на разликата в диапазона, тогава тя е невярна.

Методът за измерване на разликите в обхвата за определяне на местоположението се основава на измерване, използвайки RES, на разликата в разстоянията от източника на EMR до приемните точки, разделени в пространството на разстояние d. Местоположението на източника в равнината се намира като пресечната точка на две хиперболи (две разлики в обхвата, измерени в три приемни точки), принадлежащи на различни бази A1A2, A2A3 (фиг. 20). Фокусните точки на хиперболите съвпадат с местата на приемните точки.

Ориз. 20.

Пространствената позиция на източниците на EMR се определя от три разлики в обхвата, измерени в три до четири приемни точки. Местоположението на източника е пресечната точка на три хиперболоида на революцията.

Методът на гониометър-разлика-далекомер за определяне на местоположението включва измерване с помощта на RES на разликата в разстоянията от източника на EMR до две разположени на разстояние приемни точки и измерване на посоката към източника в една от тези точки.

За да се определят координатите на източника в равнината, е достатъчно да се измери азимута μ и разликата в диапазоните на артериалното налягане от източника до приемните точки. Местоположението на източника се определя от пресечната точка на хиперболата и правата линия.

За да се определи позицията на източника в пространството, е необходимо допълнително да се измери ъгълът на издигане на източника на EMR в една от приемните точки. Местоположението на източника се намира като пресечната точка на двете равнини и повърхността на хиперболоида.

Грешките при определяне на местоположението на източник на EMR в равнина зависят от грешките при измерване на две геометрични величини:

· два лагера в триангулационни системи;

· две дистанционни разлики в диференциални далекомерни системи;

· един пеленг и една дистанционна разлика в ъглово-диферентни далекомерни системи.

При центриран закон на Гаус за разпределение на грешките при определяне на позиционните линии, средноквадратичната стойност на грешката при определяне на местоположението на източника е:

където са дисперсиите на грешките при определяне на позиционните линии; r е коефициентът на взаимна корелация на случайните грешки при определяне на позиционните линии L1 и L2; r - ъгъл на пресичане на позиционните линии.

За независими грешки при определяне на позиционните линии, r = 0.

С триангулационния метод за определяне на местоположението на източника

Средноквадратична грешка на позицията

При използване на еднакви пеленгатори

Най-голяма точност ще бъде, когато позиционните линии се пресичат под прав ъгъл (r = 90°).

Когато се оценяват грешките при определяне на местоположението на източник в пространството, е необходимо да се вземат предвид грешките при измерване на три геометрични величини. Грешката на местоположението зависи в този случай от относителната пространствена ориентация на позиционните повърхности. Най-високата точност на определяне на позицията ще бъде, когато нормалите към позиционните повърхности се пресичат под прав ъгъл.

Изобретението се отнася до областта на радиотехниката, а именно до системи за радиомониторинг за определяне на координатите на местоположението на източници на радиоизлъчване (ERS). Постигнатият технически резултат е намаляване на разходите за оборудване. Предложеният метод се основава на приемане на RES сигнали от антени, измерване на разликата във времето на приемане на сигнала от RES в няколко точки в пространството чрез сканиране на радиоприемници, преобразувани в система от уравнения, а също така се основава на използването на две идентични , стационарни постове за радионаблюдение (RP), единият от които се приема като водещ, свързващ се с друга комуникационна линия, докато калибрира измервателния уред на стойността на закъснението на пристигането на сигнали в (RP), използвайки еталонно радиоелектронно оборудване (RES ) с известни параметри на сигнала и координати на местоположението, след което се извършва квазисинхронно сканиране и измерване на нивата на сигнала при определени фиксирани честоти на настройка при RP и количеството на забавяне при пристигането на RES сигнали. Информацията от подчинения RP се предава на главния, където се изчислява съотношението на нивото и разликата в забавянето на пристигането на RES сигналите, като се вземат предвид резултатите от калибрирането на измервателните уреди и две уравнения за позицията на RES се съставят, всяка от които описва окръжност с радиус, равен на разстоянието от РП до РЕС. Разстоянията се определят чрез съотношението на нивата на сигнала и разликата във времето за приемане на сигнала, измерено в RP, като се използва само една двойка антени с известен азимут на оста на главния лоб и диаграма на излъчване, главният лоб на всяка от които е разположен в различни полуравнини спрямо основната линия, а координатите на IR се определят чрез числен метод за решаване на съставените уравнения, като се приемат за верни само координатите, свързани с полуравнината спрямо основната линия, в която главният лоб на намира се антената с най-високо ниво на приемания сигнал. Устройството, реализиращо метода, съдържа два идентични RP, единият от които е главен, като на всяка станция има насочени антени, измервателен сканиращ радиоприемник, измервател на забавяне на пристигането на сигнала, компютър и комуникационно устройство, свързани по определен начин. 2 н.п. f-ly, 2 ил.

Чертежи за RF патент 2510038

Изобретението се отнася до областта на радиотехниката, а именно до системи за радиомониторинг за определяне на координатите на местоположението на източници на радиоизлъчване (ERS), информация за които не е в базата данни (например държавната радиочестотна служба или държавата служба за надзор на комуникациите). Изобретението може да се използва при търсене на местоположението на неразрешени средства за комуникация.

Известни са методи за определяне на координатите на PRI, при които се използват най-малко три пасивни пеленгатори, центърът на тежестта на зоната на пресичане на идентифицираните азимути на фронта на пристигането на вълната се приема като оценка на местоположението . Основните принципи на работа на такива пеленгатори са амплитуда, фаза и интерферометрия. Широко използван метод е методът за амплитудно пеленгиране, който използва антенна система, която има диаграма на излъчване с ясно изразен максимум на главния лоб и минимални заден и страничен лоб. Такива антенни системи включват например логаритмично периодични или антени с кардиоидна характеристика и т.н. При амплитудния метод се използва механично въртене, за да се постигне позицията на антената, при която изходният сигнал има максимална стойност. Тази посока се приема като посока към Иран. Недостатъците на повечето пеленгатори включват високата степен на сложност на антенните системи, превключващите устройства и наличието на многоканални радиоприемници, както и необходимостта от високоскоростни системи за обработка на информация.

Наличието във федералните окръзи на държавната радиочестотна служба на радиоконтролни постове, свързани чрез централната точка на обширна мрежа, оборудвана със средства за приемане на радиосигнали, измерване и обработка на техните параметри, позволява да се допълнят техните функции със задачи за определяне на координатите на местоположението на тези радиоактивни източници, информацията за които не е в базата данни, без да се прибягва до използването на сложни и скъпи пеленгатори.

Известен е метод, при който за определяне на координатите на местоположението на ВЕИ се използват N, най-малко четири стационарни радиоконтролни поста, разположени не на една и съща права линия, единият от които се приема за базов, свързващ с оставащи N-1 постове по комуникационни линии, квази-синхронното сканиране се извършва на всички постове при дадени фиксирани честоти на настройка, усредняват се измерените стойности на нивата на сигнала на всяка от сканираните честоти и след това на базовия пост за всяка от комбинациите C 4 N (комбинации от N по 4), базирани на обратно пропорционалната връзка между съотношенията на разстоянието от поста до радиоизточника и съответните. Въз основа на разликите в нивата на сигнала, изразени в dB, се правят три уравнения, всяко от които описва кръг от равни съотношения, въз основа на параметрите на всеки две двойки, от които те определят текущата средна стойност на географската ширина и дължина на местоположението на източника на радиоизлъчване. Недостатъкът на този метод е големият брой стационарни постове за радионаблюдение.

Известни са методи и устройства за пеленгиране (4, 5), които могат да се използват за определяне на координати.

Метод (4) се основава на приемане на сигнали от три антени, образуващи две двойки измервателни бази, измерване на разликите във времето на пристигане на RES сигнали и детерминистични изчисления на желаните координати.

Недостатъците на този метод включват:

1) Голям брой антени.

2) Методът не е фокусиран върху използването на радиоконтролни постове.

3) Измервателните бази за изчисляване на разликата във времето на пристигане на сигнали с двойки антени значително ограничават разстоянието на тези антени, да не говорим за нецелесъобразността и голямата техническа сложност на прилагането на метода.

Разнесен диференциално-дистанционен пеленгатор (5), състоящ се от две периферни точки, централна и единна времева система, има за цел да разтовари комуникационния канал между точките. Периферните точки са предназначени да приемат, съхраняват, обработват сигнали и предават фрагменти от сигнала към процесора, където се изчислява разликата във времето на пристигане на сигнала. Системата за унифицирано време използва хроникьор, който е пазител на текущата времева скала (часовник), свързан с унифицираната скала за време, предназначен да свързва стойностите на нивото на сигнала, записани в паметта, със стойността на времето за приемане.

Този пеленгатор има следните недостатъци:

1) Не е адаптиран към пунктове за радиоконтрол, използвани в клоновете на федералните окръзи на държавната радиочестотна служба или държавната служба за надзор на комуникациите.

2) Голям брой специализирани пеленгаторни (но не радиоконтролни) постове.

3) Неоснователни и неразкрити (поне до функционална диаграма) използването на унифицирана система за време на CPU и хронизатори на PP, синхронизирани с унифицираната система за време.

4) Необходимостта от радиоканали с висока честотна лента (до 625 Mbaud) за предаване на дори фрагменти от сигнали от PP1 и PP2 към процесора.

5) За организиране на радиоканал са необходими радиопредавателни устройства и получаване на разрешение за експлоатацията им при определени условия на работа.

Известен е диференциално-далекомерен метод за определяне на координатите на източник на радиоизлъчване и устройството, което го прилага (6).

Метод, базиран на приемането на RES сигнали от четири антени, образуващи три независими измервателни бази в отдалечени точки A, B, C, D по такъв начин, че обемът на фигурата, образувана от тези точки, е по-голям от нула (V A, B, C,D >0 ). Сигналът се приема едновременно от всички антени; измерват се три независими времеви разлики t AC, t BC, t DC на приемане на сигнала от двойки антени, образуващи измервателните бази на антената (AC), (BC) и (DC). Въз основа на измерените времеви разлики се изчисляват разликите в разстоянието от IR до двойки точки (A, C), (B, C), (D, C), за k-та тройкаантени, разположени в точки A, B, C при k = 1, B, C, D при k = 2, D, C, A при k = 3, се изчисляват ъгловите стойности k, характеризиращи ъгловото положение на позиционната равнина използвайки измерените разлики в обхвата RES k, k=1, 2, 3 спрямо съответната измервателна база и координатите на точка F k, принадлежаща на k-тата равнина на позицията на RES, изчислете необходимите координати на RES като координати на пресечната точка на три равнини на RES позиция k , k=1, 2, 3, всяка от които се характеризира с координатите на точките местоположение k-тоантенни тройки и изчислените стойности на ъгъла k и координатите на точката F k , показват резултатите от изчисляването на координатите на RES в даден формат.

Този метод и устройството, което го прилага, са по-близо до претендирания, но също така имат редица съществени недостатъци:

1) Сложността на практическото прилагане на метода поради невъзможността да се измерват разликите във времето на приемане на RES сигнала само от антени (измервателните радиоприемници отсъстват в блоковата схема).

2) Необходимостта от довеждане на RES сигнали от EMD антени, разположени на оптимално разстояние от 0,6-0,7 R съгласно (2) до една точка, което е практически непрактично за изпълнение.

3) Много е трудно да се измери разликата във времето на приемане на RES сигнала на конкретни зададени честоти директно от антени (без да се използват радиоприемници, които не са показани на блоковата схема).

4) За измерване на разликата във времето за приемане на сигнала директно от антените се използват измервателни уреди с два входа.

5) Сложността на техническото изпълнение поради големия брой различни компютри.

6) Несигурност при конструирането на позиционната повърхност под формата на равнина, перпендикулярна на равнината на антените, тъй като антените в точки A, B, C, D не са разположени в една и съща равнина, както се вижда от условието V A, B , C, D > 0 в претенциите.

Най-близък до заявения е методът за определяне на координатите на източник на радиоизлъчване на далекомер-разлика-далекомер и устройството (7), което го реализира, прието за прототип.

Методът се основава на приемане на сигнал от три антени, измерване на стойностите на две разлики във времената на приемане на RES сигнала от антените, измерване на две стойности на плътността на потока на мощността на RES сигнала и последващо обработка на резултатите от измерванията с цел изчисляване на координатите на точката, през която минава позиционната линия на РЕС.

Този метод включва извършването на следните операции:

Три антени са разположени във върховете на триъгълник ABC;

Приемете сигнала и на трите антени;

Измерват се две разлики във времената t AC и t BC на приемане на RES сигнала от антените;

Плътностите на потока мощност P 1 и P 2 на сигнала се измерват в местата на антени 1 и 2;

Изчислете стойностите на разликите в диапазоните от RES до двойки антени, като използвате изразите r AC =C t AC, r BC =C t BC, r AB = r AC - r BC, където C е скоростта на разпространение на електромагнитната вълна;

Изчислете координатите, като използвате получената формула.

В съответствие с (7) устройството, реализиращо метода, включва:

Три антени;

Два брояча за времева разлика;

Два брояча на потока на мощността;

Изчислителна единица;

Дисплей блок.

Прототипът има следните недостатъци:

1) Практическата сложност на прилагането на метода поради невъзможността да се измерват разликите във времето на приемане на RES сигнала само от антени (измервателните радиоприемници отсъстват в блоковата схема).

2) Необходимостта от комбиниране на RES сигнали от антени, разположени на няколко километра една от друга, в една точка за измерване с измервателни уреди с два входа, което е съществен проблем, който не е решен от авторите на патента.

3) Не са адаптирани към оборудването на радиоконтролни постове (два измервателни уреди за времева разлика, два измервателни уреди за плътност на потока на мощността, изчислителен блок, индикационно устройство), налични в клоновете на федералните окръзи на радиочестотната служба на Руската федерация, са излишни , и следователно не може да се използва там.

4) Приложимо приемни антенимогат да бъдат само изотропни, тъй като формулите за изчисляване на координатите не съдържат параметрите на техните модели на посока.

Целта на настоящото изобретение е да се разработи метод за определяне на координатите на местоположението на радиоактивни източници от два радиоконтролни поста, което ще позволи прилагането на този метод в почти всички клонове на федералните окръзи на радиочестотната служба на руската федерация.

Тази цел се постига с помощта на характеристиките, посочени в претенциите, общи за прототипа: метод за определяне на координатите на местоположението на източници на радиоизлъчване, базиран на приемане на сигнали за излъчване от антени, измерване на нивата и времевата разлика на приемане на сигнала от източници на облъчване в няколко точки в пространството чрез сканиране на радиоприемници и преобразуване в системни уравнения и отличителни черти: за определяне на координатите на местоположението на ВЕИ се използват два идентични стационарни радиоконтролни поста, единият от които се приема за лидер, свързвайки се с другия чрез комуникационна линия, измервателят на стойността на закъснението на пристигането на сигнали на постовете се калибрира с помощта на стандартни RES с известни параметри на сигнала и координати на местоположението, след което на постовете те извършват квазисинхронно сканиране и измерване на нивата на сигнала при дадени фиксирани честоти на настройка и размера на закъснението при пристигането на PR сигнали и след това ги прехвърлят към базовия пост, където изчисляват съотношението на нивата и разликата в закъснението на пристигането на RES сигналите, като се вземат предвид резултатите от калибрирането на измервателните уреди, както и съставяне на две уравнения за положението на RES, всяко от които описва окръжност с радиус, равен на разстоянието от стълба до RES, като тези разстояния се определят чрез отношението на сигнала нивата и разликата във времето за приемане на сигнала, измерени на постове, използвайки само една двойка антени с известен азимут на оста на главния лоб и насоченост на диаграмата, а координатите на RES се определят чрез числен метод за решаване на съставените уравнения. Изобретателският метод е илюстриран с чертежи, които показват:

На фиг.1 - разположението на два радиомониторингови поста и позицията на ВЕИ, E - истинска позиция, Ef - фиктивна; a, b - ъгли на положение на оста на главния лоб на дъното; AB - базова линия; AE, BE - линиите на азимутите a и b спрямо истинската позиция на IRE; AEf, VEf - линиите на азимутите af и bf към фиктивния IRE;

Фигура 2 е блокова диаграма на изпълнението на предложения метод,

Предложеният метод включва извършването на следните операции:

1) Калибрирайте измервателя за забавяне на пристигането на сигнала (SAR) на постовете, като използвате масив от референтни RES с известни параметри на сигнала и координати на местоположението. Всеки референтен RES трябва да бъде разположен в EMD зоната на двата поста. Техният брой и разпределение в зоната на ЕМД трябва да са достатъчни, за да осигурят зададената точност на калибриране както по разстояние, така и по азимут от стълбовете.

2) На всеки пост се измерват нивата на сигнала с помощта на радиоприемник и закъснението при пристигането на RES сигнали с помощта на подходящ измервателен уред, като се използват пост антени с известна диаграма на излъчване, докато приемникът се настройва на определени фиксирани честоти. Процедурата за измерване на стойностите на забавяне на пристигането на RES сигнали се извършва подобно на стъпка 1. Резултатите се въвеждат в базата данни на вашия компютър.

3) Изпратете информация от подчинения компютър към главния компютър през комуникационния канал на комуникационното устройство.

4) Изчислете разликата в стойностите на закъснението на пристигането на сигнали към антените на стълбовете както от референтните RES, така и от RES, като вземете предвид резултатите съгласно претенция 1, а също така изчислете съотношението на нивата на сигнали от ВЕИ, измерени от радиоприемниците на постовете.

5) Съставете система от две уравнения, които определят позицията на IRE, и я решете числено, като използвате данните от точка 4.

След това уравненията на позицията ще имат формата на кръгове

където: r a, r b са разстоянията от стълбовете до желаната ВЕИ, а 8 е тяхната разлика (фиг. 1).

Записваме квадратите на съотношенията на радиусите по отношение на измерените нива на сигнала като

Съотношението на квадратите на разстоянията, определено чрез разликата в нивата на сигнала, измерени на постове за радионаблюдение A и B и изразено в dB, ни позволява да опишем позицията на PXR, като елиминираме зависимостта на тази позиция от мощност на желания източник на радиоизлъчване. В този случай, от (3), въз основа на изчислената разлика в разстоянията, квадратите на разстоянията се определят във формата:

И .

Тъй като окръжностите се пресичат в две точки, симетрични по отношение на основната линия (виж фиг. 1), възниква неяснота в координатите на IRI. За да се премахне произтичащата двусмисленост, могат да се извършват многократни измервания, като се използват насочени (с известен модел на лъча), например логаритмично периодични или кардиоидни ротационни антени. Но тази опция е свързана с големи времеви разходи и сложност на автоматизирането на такова решение. При метода съгласно изобретението определянето на координатите на RES с едновременно отстраняване на неяснотата се извършва чрез измерване на нивата на сигнала директно към насочените антени. В този случай насочените антени не се въртят по посока на максималния излъчен сигнал, но трябва да се знае положението на оста на главния й лоб и при двата стълба, а лобовете са ориентирани в приблизително противоположни посоки спрямо основата. Това положение на осите на главните листове на антените е показано на фиг.1. Зависимостта на ЕМП на изхода на антената E() е свързана с напрегнатостта на полето близо до него и ъгълът, който определя позицията на оста на главния лоб на долния лъч спрямо азимута при PXR, може да бъде представен като E() = Em (), където Em е максималната EMF, съответстваща на посоката на лоба на главната ос към източника, () - функция, която определя диаграмата на антената. Сега съотношението на нивата на сигнала за насочени антени n (a, b) може да бъде представено по отношение на съотношението на нивата, получени от многопосочни антени n ab as, където

И - функция на ДНК връзки.

Следователно n ab =n( a , b)/ ( a , b) и квадратите на радиусите (4) на система (1) ще бъдат представени във формата:

За да се реши системата от уравнения (1) и (2), като се вземат предвид (5) и (6), е необходимо да се определят ъглите a, b и да се знае (). От фиг. 1 те се определят като a = a - a, b = b - b, ,

където: af = af - a, bf = bf - b, a< /2, то ИРИ находится во второй полуплоскости (ниже линии базы). При априорно снятой неопределенности расположения ИРИ относительно линии базы (например, при выполнении операции поиска ИРИ силовыми структурами) применяют ненаправленную (например, штыревую или биконическую антенны) и вычисление координат ведут по формулам (1), (2) с учетом (3) и (4).

Съставът на изобретателското устройство, което реализира изобретателския метод, включва два идентични радиоконтролни поста - РКП А и РКП Б, съдържащи:

1. Антени 1, 6;

2. Радиоприемници (РП) 2, 7;

3. Измерватели на стойностите на забавяне на сигнала (IVZ) 3, 8;

4. Компютри 4, 9;

5. Комуникационни устройства 5, 10.

Един от постовете (например, нека това е пост RKP A) е лидерът. Изходите на антените 1, 6 са свързани към входовете на сканиращи радиоприемници 2, 7, управляващите компютри 4, 9 са свързани чрез двупосочни връзки с комуникационно устройство 5, 10, предназначено за предаване на информация, сканиращи приемници 2, 7 и метри от забавянето на пристигането на сигнали 3, 8, входът на всеки от които е свързан към изхода на съответния сканиращ приемник. Сигналите на RES, измерени от приемниците, се изпращат чрез двупосочна комуникация към компютъра на съответния пост. В блокове 3, 8 стойността на закъснението на пристигането на сигнали от двете референтни RES за създаване на файл за калибриране, използван при изчисляване на координатите, и RES сигналите се измерват и измерените стойности се предават по искане на компютъра към неговата база данни . Под управлението на главния пощенски компютър цялата информация от подчинената поща се предава по комуникационния канал на комуникационното устройство 5, 10 към главния пощенски компютър. Там координатите се изчисляват с помощта на уравненията за позицията на RES, като се вземат предвид диаграмите на излъчване на антените и калибровъчните файлове. Координатните изчисления се извършват с помощта на числения метод на последователни приближения. По този начин предложеният метод ви позволява да определите координатите на ВЕИ за разлика от прототипа:

1) само два стационарни поста за радионаблюдение;

2) RES сигналът се приема само от две антени;

3) използват се насочени антени с ясно изразени максимуми на диаграмата на излъчване, а не с кръгова диаграма на излъчване;

4) измерването на стойностите на забавяне на пристигането на сигнали в антените на стълбовете се извършва на мястото на антените с измервателен уред с един вход, като се използват не директно сигналите от изходите на антената, а с помощта на усилени и филтрирани сигнали от изходите на радиоприемници;

5) изчисляването на разликата в измерените стойности на забавяне на пристигането на сигнала се извършва не от измервателен уред с два входа, свързан към изхода на раздалечени антени, а на един компютър на водещия пост, като се използват файлове за калибриране, получени чрез измерване;

6) главният лоб на всяка антена е разположен в различни полуравнини спрямо основната линия. като се приемат за верни само координатите, свързани с полуравнината спрямо базовата линия, в която се намира основният лоб на антената с най-високо ниво на приетия сигнал.

7) изчисляването на координатите на местоположението се извършва с помощта на числен метод;

8) когато несигурността на местоположението на RES спрямо базовата линия е предварително премахната, се използва всенасочена антена (например камшик или биконична антена) и координатите се изчисляват по формули (1), (2) като се вземат предвид (3) и (4). Това опростява реализацията на устройството с помощта на предложения метод

Такива характеристики не са идентифицирани нито в аналозите, нито в прототипа и показват наличието в предложеното изобретение на признаци на новост и подходящо ниво на изобретателност.

Литература.

1. Корнеев И.В., Ленцман В.Л. и др.Теория и практика на държавното регулиране на използването на радиочестоти и радиоелектроника за граждански цели.

Колекция от материали за курсове за повишаване на квалификацията на специалисти в радиочестотни центрове във федералните окръзи. Книга 2. - Санкт Петербург: SPbSUT. 2003 г.

2. Липатников В.А., Соломатин А.И., Терентьев А.В. Радио пеленгация. Теория и практика. Санкт Петербург ВАС, 2006 г. - 356 с.

3. Метод за определяне на координатите на местоположението на източниците на радиоизлъчване. Заявление No 2009138071, публ. 20.04.2011 г. Б.И. № 11. Автори: Логинов Ю.И., Екимов О.Б., Рудаков Р.Н.

4. Диференциално-далекомерен метод за пеленгиране на източник на радиоизлъчване. RF патент № 2325666 C2. Автори: Сайбел А.Г., Сидоров П.А.

5. Пеленгатор с раздалечени разстояния. RF патент № 2382378, C1. Автори: Ивасенко А.В., Сайбел А.Г., Хохлов П.Ю.

6. Разностно-далекомерен метод за определяне на координатите на източник на радиоизлъчване и устройството, което го реализира. RF патент № 2309420. Автори: Saibel A.G., Grishin P.S.

7. Далекомерно-различно-далекомерен метод за определяне на координатите на източник на радиоизлъчване и устройството, което го реализира. RF патент № 2363010, C2, публ. 27.10.2007 г. Автори: Saibel A.G., Weigel K.I.

ИСК

1. Метод за определяне на координатите на местоположението на източниците на радиоизлъчване (RS), базиран на измерване на нивата и разликата във времето на пристигане на сигнала от RS към раздалечени антени чрез сканиране на радиоприемници и преобразувани в система от уравнения, характеризиращи се с това, че се използват два стационарни поста за радионаблюдение, единият от които се приема за водещ, свързвайки се с друга комуникационна линия, калибрира измервателя на стойността на закъснението на пристигането на сигнали в постовете, използвайки стандартни радиоелектронни средства с известни параметри на сигнала и координати на местоположението, на постовете те извършват квазисинхронно сканиране за идентифициране на облъчена радиация и след това измерват нивата на сигнала при дадени фиксирани честоти на настройка и стойностите на забавяне на пристигането на RES сигналите, предавайки ги до водещия пост, където съотношението на нивото и разликата в забавянето на пристигането на RES сигналите се изчисляват с помощта на резултатите от калибрирането на измервателните уреди, а също така се съставят две уравнения, всяко от които описва кръг с радиус равно на разстоянието от поста до RES и тези разстояния се определят чрез съотношението на нивата на сигнала и разликата в стойностите на забавяне на пристигането на сигнала, измерени на постове, използвайки само една двойка антени с известен азимут на осите на главния лоб и радиационни модели, главният лоб на всеки от които е разположен в различни полуравнини спрямо основната линия, а координатите на IR се определят с помощта на числен метод за решаване на съставените уравнения, като се приемат за верни само координатите, свързани с полуравнина спрямо базовата линия, в която се намира основният лоб на антената с най-високо ниво на приемания сигнал.

2. Устройство за определяне на координатите на местоположението на източници на радиоизлъчване, съдържащо постове, свързани с двупосочни комуникационни линии, включително приемни антени, сканиращи радиоприемници, управлявани от компютър, характеризиращо се с това, че съдържа два идентични радиоконтролни поста, единият от които е главният, а на всеки пост метър големината на закъснението на пристигането на сигнала, а изходите на антените са свързани към входовете на сканиращите радиоприемници, контролният компютър е свързан чрез двупосочни връзки към комуникационното устройство, сканиращият приемника и измервателя на стойността на закъснението на сигнала, чийто вход е свързан към изхода на сканиращия приемник.

Радиотехнически методи за измерване на външни траектории

Оборудването за измерване на външни траектории, базирано на радиотехническия принцип, има по-голям обхват на проследяване и е по-универсално в сравнение с оптичното оборудване. Тя ви позволява да определите не само ъгловите координати на самолета, но и разстоянието до обекта, неговата скорост, косинусите на посоката на линията на обхвата и др.

Ранжиранев радиотехническите системи се свежда до определяне на времето на закъснение t Dпристигане на излъчени или отразени радиосигнали, които са пропорционални на обхвата

D=ct D,

Където с=3×10 8 m/s - скорост на разпространение на радиовълните.

В зависимост от вида на използвания сигнал, определението t Dможе да се извърши чрез измерване на фазата, честотата или директното времево изместване спрямо еталонния сигнал. Намерено е най-голямото практическо приложение пулс (временно)И фазови методи.Във всеки от тях измерването на обхвата може да се извърши като непоискан, така исканеначин. В първия случай диапазонът D=ct D, във втория - D=0.5ct D .

При импулсен метод без заявкаНа борда на самолета и на земята са инсталирани таймери с висока точност х 1И х 2, синхронизирани преди стартиране (фиг. 9.5). Според импулсите u 1летописец х 1бордов предавател Пизлъчва импулсни сигнали с период T. Наземно приемно устройство и т.нги приема чрез t D =D/c. Интервал t Dмежду импулсите на земния хронизатор u 2и импулси u 1на изхода на приемника съответства на измерения диапазон.

При импулсен метод на заявкасигналът се изпраща от наземен предавател, получава се от бордов приемник и се предава обратно.

Ориз. 9.5. Принципът на измерване на обхвата с помощта на безимпулсен метод.

Точността на тези методи се увеличава с увеличаване на честотата на импулса.

Фазов методизмерването на обхвата е, че забавянето на сигнала се определя от фазовото изместване между сигнала на заявката и сигнала за отговор (фиг. 9.6).

Ориз. 9.6. Метод за фазово обхват

Наземният предавател излъчва вибрации:

u 1 =A 1 sin(w 0 t+j 0)=A 1 sinj 1,

Където A 1- амплитуда,

w 0- кръгова честота,

j 0- начална фаза,

j 1 -фаза на трептене на сигнала.

Бордовото оборудване препредава сигнала u 1, а наземният приемник получава сигнала

u 2 =A 2 sin=A 2 sinj 2,

Където j A- фазово изместване, причинено от преминаването на сигнал в оборудването, определено чрез изчисление или експеримент.

Промяна на фазата на трептенията на сигнала u 2относително u 1се определя от отношението:

j D =j 2 -j 1 =w 0 t D =LpD/(T 0 s),

от къде е диапазона?

Където l 0- дължина на вълната.

При измерване параметри на ъглово движениеАмплитудните и фазовите методи са най-широко използвани в радиотехниката на самолетите.

Амплитуден методсе основава на сравнение на амплитудите на сигнала при различни позиции на предавателната или приемащата антена. В този случай са възможни два варианта за внедряване на гониометрични системи: амплитудни пеленгатори и маяци. В първия случай предавателното устройство Псе намира на самолета и диаграмата на излъчване на наземното приемно устройство и т.нпериодично заема позиция I или II (фиг. 9.7).

Ориз. 9.7. Амплитуден метод за измерване на ъглови параметри

Ако ъгълът а=0, тогава нивото на сигнала и в двете позиции на диаграмата на излъчване ще бъде еднакво. Ако а¹0, тогава амплитудите на сигналите ще бъдат различни и от тяхната разлика може да се изчисли ъгловото положение на самолета.

В случай, че информацията за ъгловото положение трябва да се намира на борда на самолета, използвайте амплитуден маяк. За да направите това, на земята е инсталиран предавател и се сканира радиационната диаграма на наземната антена, като периодично заема позиции I и II. Чрез сравняване на амплитудите на сигналите, получени от бордовия приемник, се определя ъгловото положение на самолета.

Фазов методвъз основа на измерване на разликата в разстоянията от самолета до две референтни точки О 1И О 2(фиг. 9.8).

Ориз. 9.8. Фазов метод за определяне на ъглови параметри

В този случай разстоянието до обекта R 1И R 2определя се от фазовата разлика DJхармонични трептения, излъчвани от източник, разположен в точки О 1И О 2. Косинус на насочващия ъгъл рдефиниран:

Където IN- разстояние между точките О 1И О 2.

Пример за комплекс от измервания на външни траектории, използвани в полевата практика, е системата „Track“ (фиг. 9.10). Това оборудване, разработено и произведено от SKB измервателно оборудване NTIIM, използва основния принцип на координатния гониометър.

Състои се от два проследяващи телевизионни теодолита 1, система за управление 2, унифицирана система за синхронизиране на времето 3, система за запис и обработка на информация 4. Системата „Track“ ви позволява да получавате информация за координати, скорост, коефициент на съпротивление, както и да наблюдавате поведението на обект на екрана на монитора.

Ориз. 9.10. Система за външни измервания на траекторията „Track“:

1-проследяващ телевизионен теодолит; 2-система за управление; 3-елементна система за синхронизация на времето; 4-системи за запис и обработка на информация

Основните характеристики на системата “Track” са дадени по-долу:

Грешка при измерване на ъглови координати при ъгъл на повдигане до 60 градуса:

Статично - 15 дъгови секунди

В динамика - 30 arcsec,

Максимални параметри за проследяване на обекти

Ъглова скорост - 50 градуса/сек,

Ъглово ускорение - 50 градуса/сек 2,

Честотата на записване на ъгловите координати на изображенията на обекти е 25-50 кадъра/сек.

Най-важната задача на външните балистични изследвания е да се определи пространственото местоположение на центъра на масата на самолета, което се определя еднозначно от три пространствени координати. В този случай навигацията използва концепциите за повърхности и позиционни линии.

Под позиционна повърхностразбиране на геометричното местоположение на точките на местоположението на самолета в пространството, характеризиращо се с постоянна стойност на измерения навигационен параметър (например ъгъл на възвишение, ъгъл на азимут, обхват и др.). Под позиционна линия, разберете пресичането на две позиционни повърхности.

Позицията на точка в пространството може да се определи чрез пресичането на две позиционни линии, три позиционни повърхности и позиционна линия с позиционна повърхност.

В съответствие с вида на измерваните параметри се разграничават следните пет метода за определяне на местоположението на самолет: гониометър, далекомер, общ и диференциално-далекомер и комбиниран.

Метод на гониометърсе основава на едновременното измерване на ъглите на прицелване на самолета от две различни точки. Може да се основава както на оптични, така и на радиоинженерни принципи.

При кинетеодолитен методповърхност за нанасяне при а=консте вертикална равнина, а позиционната повърхност при b=конст- кръгъл конус с връх в точка О (фиг. 9.11, а).

Ориз. 9.11. Определяне на координатите на обекта по метода на филмовия теодолит,

а) повърхнина и позиционна линия, б) схема за определяне на координати

Тяхното пресичане определя линията на положение, съвпадаща с образуващата на конуса. Следователно, за да се определи местоположението на самолета, е необходимо да се определят координатите на точката на пресичане на две позиционни линии ОТ 1И ОТ 2(Фиг. 9.11, b), получени едновременно от две точки на измерване О 1И О 2.

В съответствие с разглежданата схема координатите на самолета се определят по формулите:

Където IN- разстояние между точките на измерване,

Р- радиус на Земята в дадена област.

Използвайки далекомерен методкоординатите на въздухоплавателното средство се определят от пресечната точка на три сферични позиционни повърхности с радиуси, равни на обхвата д. В този случай обаче възниква несигурност поради факта, че трите сфери имат две точки на пресичане, за елиминиране на които те използват допълнителни начиниориентация.

Разликов и общ далекомерен методсе основава на определяне на разликата или сумата от обхватите от самолета до две точки на измерване. В първия случай позиционната повърхност е двуслоен хиперболоид и за определяне на координатите на обекта е необходимо наличието на още една (водеща) станция. Във втория случай позиционната повърхност има формата на елипсоид.

Комбиниран методОбикновено се използва в радарни системи, където позицията на въздухоплавателното средство се определя като пресечна точка на сферична позиционна повърхност с радиус, равен на обхвата ( D=конст), положение на конична повърхност ( b=конст) и вертикално положение на повърхността ( а=конст).

Доплеров методопределянето на скоростта и местоположението на самолета се основава на ефекта от промяна на честотата на носещия сигнал, излъчван от предавателя и възприет от приемащото устройство в зависимост от скоростта на тяхното относително движение:

F d =¦ pr -¦ 0,

Където F d- Доплерова честота,

¦ pr - честота на получения сигнал,

¦ 0 - честота на излъчвания сигнал.

Могат да се направят доплерови честотни измервания непоисканили исканеметод. При непоисканметод, радиалната скорост на самолета при дължината на вълната на сигнала l 0, се определя:

V r =F d l 0,

при исканеметод:

V r = F d l 0 /2.

За да определите обхвата, трябва да интегрирате резултатите от измерването на скоростта на полета през времето, през което обектът се движи от начална точка. При изчисляване на координатите се използват зависимости за общи далекомерни системи.

Схеми за определяне на параметрите на самолета въз основа на ефекта на Доплер са показани на фигура 9.12.

Ориз. 9.12. Схема за определяне на координатите на самолета по метода на Доплер:

а) без сигнално реле, б) със сигнално реле

При извършване на външни траекторни измервания на движението на малки летателни апарати (куршуми, артилерийски и ракетни снаряди) се използват радиолокационни станции с доплеров диапазон DS 104, DS 204, DS 304, произведени от NTIIM.

Ориз. 9.13. Доплерови радиолокационни станции

DS 104, DS 204, DS 304

Те използват метода на заявката и ви позволяват да определяте скорости във всяка част от траекторията, текущи координати във вертикална равнина, изчисляване на ускорения, числа на Mach, коефициент на съпротивление, средни и средни отклонения на началната скорост в група изстрели.

Основен спецификацииСтанциите DS 304 са както следва:

Минимален калибър - 5 мм,

Диапазон на скоростта - 50 – 2000 m/s,

Обхват - 50000 m,

Грешка при измерване на скоростта - 0,1%,

Честота на сондиращия сигнал - 10,5 GHz,

Нивото на генерираната мощност на сигнала е 400 mW.

Радионавигационни методи за определяне на координати, далекомерен метод, позиционни линии, грешка на далекомерния метод.

Навигация

Ортодромия

Позиция на повърхността

Позиционна линия

Далекомерен метод.

Този метод се основава на измерване на разстоянието D между точките на излъчване и приемане на сигнал по времето на неговото разпространение между тези точки.

В радионавигацията далекомерите работят с активен сигнал за отговор, излъчван от антената на предавателя на транспондера (фиг. 7.2, а) при получаване на сигнал за искане.

Ако времето за разпространение на сигналите за заявка t3 и отговора t0 е същото и времето за формиране на сигнала за отговор в транспондера е незначително, тогава обхватът, измерен от запитващото устройство (радио далекомер), е D = c(t3 + t0)/2. Отразеният сигнал може да се използва и като отговор, което се прави при измерване на радарния обхват или надморска височина с радиовисотомер.

Позиция на повърхносттасистема за далекомер е повърхността на топка с радиус D. Позиционни линии Ще има кръгове върху фиксирана равнина или сфера (например на повърхността на Земята), поради което далекомерните системи понякога се наричат ​​кръгли. В този случай местоположението на обекта се определя като точката на пресичане на две позиционни линии. Тъй като окръжностите се пресичат в две точки (фиг. 7.2.6), възниква неяснота на референцията, за да се елиминира кои допълнителни средства за ориентация се използват, чиято точност може да е ниска, но достатъчна за надежден избор на едно от двете пресичащи точки точки. Тъй като времето за забавяне на сигнала може да бъде измерено с малки грешки, далекомерът RNS позволява намирането на координати с висока точност. Методите за радиообхват започват да се използват по-късно от гониометричните методи. Първите образци на радио далекомери, базирани на фазови измервания на забавяне на времето, са разработени в СССР под ръководството на Л. И. Манделщам, Н. Д. Папалекси и Е. Я. Щеголев през 1935-1937 г. Импулсният метод за определяне на обхвата е използван в импулсния радар, разработен през 1936-1937 г. под ръководството на Ю. Б. Кобзарев.

Радионавигационни методи за определяне на координати, метод на гониометър-далекомер, позиционни линии, грешка на метода на гониометър-далекомер.

Навигация- наука за методите и средствата, които осигуряват движението на движещи се обекти от една точка на пространството в друга по траектории, които се определят от естеството на задачата и условията за нейното изпълнение.

Ортодромия- дъга от голяма окръжност, чиято равнина минава през центъра на земното кълбо и две дадени точки на неговата повърхност.

В радионавигацията при намиране на местоположението на даден обект се въвеждат понятията радионавигационен параметър, повърхности и позиционни линии.

Радионавигационен параметър (RPP)е физическа величина, директно измерена от RNS (разстояние, разлика или сбор от разстояния, ъгъл).

Позиция на повърхносттаизчисляване на геометричното местоположение на точки в пространството, които имат еднаква RNP стойност.

Позиционна линияима линия на пресичане на две позиционни повърхности. Местоположението на даден обект се определя от пресичането на три позиционни повърхности или повърхност и позиционна линия.

Методът на далекомера за определяне на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обекти с помощта на радиосигнали от космически кораби на сателитни радионавигационни системи може да се използва в космическата радионавигация и геодезия. Съгласно метода сателитните навигационни радиосигнали се приемат от N-канално приемно устройство, инсталирано в обекта, разстоянията от обектите до всеки сателит се определят чрез измерване на времевите измествания на кодовите последователности, генерирани от сателитните генератори спрямо кодова последователност, генерирана от генераторите на обекти, както и компонентите на вектора на скоростта чрез измерване на получените доплерови честотни измествания с помощта на системи за проследяване на носители. В този случай, в N-канално приемащо устройство, едното от които е главният, а другите са подчинени канали, разликата в диапазоните се определя между диапазоните, измерени от подчинените приемни устройства, и диапазонът, измерен от главния приемник, както и разликите в скоростите на промяна на обхватите се определят между скоростите на промяна на обхватите, изчислени от измерванията на доплеровото изместване на честотата на подчинените приемници и скоростта на промяна на обхвата, изчислено от измерванията на доплеровото изместване на честотата на главния приемник, тогава двойните разлики в диапазона и двойните разлики в скоростта на диапазона се определят чрез взаимно изваждане на разликите в диапазона и разликите в скоростта на промяна един от друг диапазон. Техническият резултат се състои в повишаване на точността на определяне на координатите на местоположението, които съставляват вектора на скоростта на обекта, който се определя с помощта на навигационните сигнали на космическия кораб SRNS; и използване на радиосигнали от наземни въздушни източници на радиоизлъчвания, както и използване на радиоизлъчвания от космически кораби на други системи и симулатори. 4 заплата f-ly, 3 ил.

Изобретението се отнася до областта на космическата радионавигация, геодезия и може да се използва за определяне на координатите на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обектите. Известен е доплеров диференциално-далекомерен метод за определяне на координатите на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обекти от навигационни радиосигнали на космически кораби (SC) на спътникови радионавигационни системи (SRNS), базирани на измервания на разликите в топоцентричните разстояния между обект и две позиции на един и същ навигационен космически кораб (SV) в последователни моменти от време (П. С. Волосов, Ю. С. Дубенко и др. Корабни спътникови навигационни системи. Ленинград: Судостроение, 1976). Практическа реализация известен методса руската СРНС "Цикада" и американската СРНС "Транзит" - навигационни системи от първо поколение. В него интегрирането на доплеровото изместване на честотата на радиосигнали, получени за интервал от време T от навигационен изкуствен спътник на Земята (NES), дава възможност да се определи броят на дължините на вълните, които се вписват в разликата в разстоянията от фазовия център на антената на приемното устройство на обекта към две позиции на NES (две позиции на фазовия център на антената на NES): където t 1 и t 2 са времето на предаване на времевите марки на NIS; R 1 (t 1) и R 2 (t 2) - разстояния между фазовите центрове на антените на обекта и спътника; c е скоростта на светлината; f p - честота на приетия сигнал; f o - честота на референтния сигнал, f p = f и f и +f io +f tr +f gr +f dr, където
f и е честотата на сигнала, излъчван от спътника;
f и - нестабилност на честотата на излъчвания сигнал;
f io, f tr - неизвестни честотни измествания, причинени от разпространението на сигнала в йоносферата, тропосферата;
f gr - неизвестно честотно изместване поради гравитационни сили;
f dr - неизвестни честотни смени поради други фактори,
f o = f и f+f o,
Където
f o - известно постоянно изместване на честотата (отклонение на честотата);
f - нестабилност на честотата на еталонния сигнал. Като се вземе предвид горното, изразът ще приеме формата

От израза става ясно, че интегралното доплерово изместване на честотата се определя от два члена. Първият член е грешки в измерването, причинени от условията на разпространение на радиовълните, гравитационното поле на Земята, нестабилността на честотата на излъчване на референтния осцилатор и други фактори. Те ще влязат в навигационното уравнение като неизвестни. Вторият член е директно измерване на промяната в наклонения диапазон на дължините на вълните на референтната честота на открития обект. Допълнителната грешка на системата за проследяване на носителя (CSR), която отсъства в разглежданото навигационно уравнение, също е включена в грешката на измерване на радионавигационния параметър (RPP). Наблюдаваната функция на времето - честотният носител има ненулеви производни от висок ред. Следователно, в допълнение към случайните грешки (шум), истинска серво верига с астатизъм от краен порядък ще има динамични грешки, причинени от наличието на производни на входното действие от по-висок порядък от порядъка на астатизма на системата. Намаляването на случайната грешка на фазово заключената верига (PLL) на SSN изисква използването на по-инерционна верига обратна връзка(стесняване на честотната лента на нискочестотния филтър), но в същото време нарастват динамичните грешки на SSR и обратно. Изразявайки обхвати чрез координатите на правоъгълна геоцентрична координатна система, навигационното уравнение приема формата
,
Където
x 1, y 1, z 1, x 2, y 2, z 2 - координати на фазовия център на сателитната антена в моменти t 2 и t 1, съответно;
x 0 , y 0 , z 0 са неизвестните координати на фазовия център на антената на определяния обект. Както можете да видите, три измервания на разликите в обхвата в четири последователни позиции на сателита в орбита позволяват да се определят координатите на обекта x 0, y 0, z 0. По време на процеса на измерване е необходимо да изчакате, докато обхватът до сателита се промени достатъчно. Методът за измерване на разликата в обхвата показва своите предимства при такива разстояния (бази) между позициите на спътника в орбита, когато те са съизмерими с разстоянията между спътника и определяния обект. В съответствие с горното, недостатъците на известния метод са
грешки, причинени от SSR;
грешки, дължащи се на нестабилност на честотата на излъчване на спътника и референтния осцилатор;
систематични и случайни грешки;
ниска точност при определяне на координатите на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обектите при използване на сателитни спътници в средно високи и високи орбити. Известен е и далекомерен метод, който е приет за прототип. Практическата реализация на този метод е второто поколение SRNS - руската глобална орбитална навигационна спътникова система (ГЛОНАСС) и американската глобална система за позициониране (GPS). Геометричният еквивалент на крайния алгоритъм на този метод за решаване на навигационен проблем е изграждането на набор от позиционни повърхности спрямо използваните навигационни изкуствени земни спътници (NES), чиято пресечна точка е желаната позиция на обекта (На -бордови сателитни радионавигационни устройства. /Ред. В. С. Шебшаевич. М. : Транспорт, 1988). За решаване на навигационен проблем минималният необходим обем функционални зависимости трябва да бъде равен на броя на оценените параметри. Определянето на координатите на местоположението на даден обект се свежда до решаване на система от уравнения

Където
R 1, . . . , R 4 - резултати от измервания на наклонен обхват, получени с помощта на система за проследяване на забавяне (DSS);
x, y, z - координати на обект в геометрична правоъгълна координатна система;
x 1 , y 1 , z 1 .... x 4 , y 4 , z 4 - координати на четирима пътници, предадени в навигационното съобщение;
R t е разликата между истинския обхват на сателитния обект и измерения, дължаща се на изместването на времевата скала на обекта спрямо времевата скала на спътника;
R 1 ,..., R 4 - грешки при измерване, причинени от атмосферата, йоносферата и други фактори. За да се определят координатите на местоположението на даден обект, е необходимо четири сателита да бъдат едновременно в полезрението на обекта. В резултат на решаването на тази система от уравнения се определят четири известни: три координати на местоположението на обекта (x, y, z) и корекцията Rt към неговата времева скала (корекция на часовника). По подобен начин, като се използват резултатите от измерванията с помощта на SSN, се определят три компонента на вектора на скоростта и корекции на честотата на честотния стандарт на обекта, използван за генериране на времевата скала:
,
Където
- скорости на промяна на обхватите (радиални скорости), измерени чрез SSN;
- компоненти на вектора на скоростта на обекта;
- компоненти на вектора на скоростта на четири спътника;
- разликата между истинската скорост и измерената, поради несъответствието на честотите на честотните стандарти на спътника и обекта;
- грешки при измерване, дължащи се на условията на разпространение на радиовълните и други фактори. Измерването на обхвата в оборудването на обекта се извършва чрез измерване на интервала от време между времевите марки на кода, получен от спътника, и локалния код на обекта. Ефективността на този метод се определя главно от грешката на шума при измерване на RNP, тъй като именно грешката на шума ограничава ефекта от компенсацията за силно корелирани грешки. За оценка на шумовата грешка се използва изразът (Бордови сателитни радионавигационни устройства. /Ред. V.S. Shebshaevich. M .: Транспорт, 1988)

Където
2w - дисперсия на шума при измерване;
- продължителност на кодовия елемент на далекомера;
c/N 0 - отношение на мощността на сигнала към спектралната плътност на мощността на шума на входа на приемника;
B CVD - еднопосочна честотна лента CVD;
B IF - еднопосочна честотна лента на IF дискриминатора;
K 1 , K 2 са постоянни параметри в зависимост от избраното техническо решение. Измерването на доплеровото изместване на честотата се основава на измерване на нарастването на обхвата при носещата честота с помощта на CCH. Оценката на точността на измерване на увеличението на обхвата се определя от израза за дисперсията на фаза 2 f на веригата за проследяване на носителя, която има формата

Където
- носеща дължина на вълната;
B CCH е честотната лента на веригата за проследяване на носителя. Грешката на шума при нарастване на обхвата на измерване при носещата честота е почти с порядък по-малка от грешката на шума при измерване на обхвати с използване на кодове за далекомер. Методът за определяне на разстоянието не позволява, например, поради разликите в GLONASS и GPS SRNS, да ги използвате заедно. По този начин недостатъците на известния метод, прототипа, са
грешки на системата за проследяване поради забавяне на съотношението сигнал/шум;
грешки на системата за проследяване на носителя от отношението сигнал/шум;
грешки, причинени от условията на разпространение на радиовълните в йоносферата, тропосферата и други фактори;
грешки, причинени от изместване на времевия мащаб на обекта спрямо времевия мащаб на спътника поради нестабилност на честотите на сателитните генератори и референтния генератор на обекта;
невъзможност за споделяне на източници на радиоизлъчване от системи за различни цели. За да се елиминира йоносферното забавяне, известните методи използват хардуерна компенсация, използвайки измервания с двойна честота и компенсация, използвайки корекции, изчислени от априорни данни. Известният метод (прототип) се характеризира със следния набор от действия върху получените спътникови радионавигационни сигнали:
приемане от N-канално приемно устройство на двучестотни радиосигнали N NIS;
определяне на разстоянията от обекта до всеки сателит чрез измерване на времевите измествания на кодовите последователности, генерирани от сателитните генератори спрямо кодовата последователност, генерирана от генератора на обекти;
нарастване на обхвата на измерване чрез измерване на нарастване на фазата на носителя;
определяне на координатите на местоположението на обекта;
определяне на компонентите на вектора на скоростта на обекта. Целта на изобретението е да се повиши точността на определяне на координатите на местоположението, като компонентите на вектора на скоростта на обекта се определят с помощта на навигационните радиосигнали на космическия кораб SRNS и с помощта на радиосигнали от наземни въздушни източници на радиоизлъчвания, като както и използване на радиоизлъчвания от космически кораби на други системи и техните симулатори. Целта се постига чрез факта, че съгласно предложения метод, в N-канално приемно устройство, едното от които е главният, а другите са подчинени канали, разликата в диапазоните между диапазоните, измерени от подчинените приемни устройства и определя се обхватът, измерен от главното приемащо устройство, както и определящите разлики в скоростите на промяна на диапазоните между скоростите на промяна на диапазоните, изчислени от измерванията на доплеровите честотни смени на подчинените приемащи устройства, и скоростта на промяна на обхват, изчислен от измерването на доплеровото изместване на честотата от главния приемник, тогава двойните разлики на обхватите и двойните разлики на скоростите на промяна на обхватите се определят чрез взаимно изваждане едно от друго между разликите в обхватите и разликите в скоростта на промяна на диапазоните. Допълнителни разлики на предложения метод са следните. Хостът и приемащите устройства определят разликите в обхвата между обекта и две сателитни позиции, определени от интервала на измерване чрез измерване на нарастванията на фазата на носещата, използвайки системи за фазово заключена настройка на честотата за проследяване на носителите на сателитни навигационни радиосигнали. Определянето на двойни разлики в обхвата се извършва между обект и две сателитни позиции, определени от интервал на измерване, чрез измерване на доплеровите честотни разлики, получени от приемниците с помощта на квадратурни фазови детектори, умножавайки техните средни стойности по интервала на измерване. Приемникът на главния канал получава сигнали от симулатора на сателитен сигнал. Изолирането на сигнали с доплерови честоти се извършва чрез квадратиране на получените сигнали и след това връщане на честотите към желаните с помощта на честотни делители. Геометричната интерпретация на предложения метод е илюстрирана с помощта на примера на съзвездие от четири космически кораба GLONASS и един космически кораб GPS, фиг. 1. Навигационният радиосигнал на космическия кораб GPS, получен от приемника, е главният сигнал, а каналът за приемане на сигнали от космическия кораб GLONASS от приемника е подчинен. Съответно навигационните сигнали на космическия кораб GLONASS и приемното устройство на космическия кораб са подчинени. В съответствие с горното

Където
- разликата в измерените обхвати между всеки подчинен космически кораб ГЛОНАСС - потребител и между водещия космически кораб GPS - потребител, използващ кодове за далекомер;
- двойни разлики в обхвата. Геометричната интерпретация на определяне на координатите и компонентите на вектора на скоростта от разликите в нарастванията на обхвата и двойните разлики в нарастванията, измерени с помощта на нараствания на фазата на носещата линия, е илюстрирана с помощта на примера на два космически кораба: главен космически кораб и един подчинен космически кораб GLONASS, Фиг. 2. Точките t 1 , t * , t 2 показват позициите на спътника в орбита, които са границите на показанията на навигационния параметър (размерен интервал). Разликите в увеличенията на обхвата ще бъдат записани съответно както следва:

Двойните разлики в увеличенията на диапазона ще приемат формата

Разликите в обхвата в квадратни скоби на системата от уравнения (1) показват своите предимства, както беше показано по-горе, при такива разстояния (бази) между позициите на спътника в орбита, когато те са съизмерими с разстоянието между спътника и обекта, който се намира определен. В нашия пример базите са незначителни. За да удовлетвори това условие, системата от уравнения (2) се трансформира в идентична система от уравнения, за която това условие е изпълнено:

Така от системата за разлики в обхвата за сателитни орбити с еднакви орбитални параметри за съзвездие от 5 спътника, един GPS е главен, четири GLONASS са подчинени. Крайните системи от уравнения за двойни разлики в диапазоните (1) и за двойни разлики в увеличенията на диапазона (3), изразени чрез координати в геометрична правоъгълна координатна система, приемат формата
за двойни разлики в обхвата
,
За двойни разлики в стъпките на диапазона
;
;
,
Където
- координати на подчинените спътници, предавани в навигационни съобщения съответно в моменти t 1, t 2. По същия начин, като се използват резултатите от измерването с помощта на SSN, се определят компонентите на вектора на скоростта:
;
;
,
Където
- компоненти на вектора на скоростта на NIS, предавани в навигационни съобщения съответно в моменти t 1, t 2. Анализирайки системите от навигационни уравнения на двойни разлики в обхватите (4), двойни разлики в нарастването на обхватите (5) и скоростите (6), използвайки главния, подчинения сателитни радиосигнали и съответните приемни устройства, канали, виждаме, че в уравнения се компенсират координатите на водещия спътник GPS, както и компенсират грешки, причинени от несъответствия между времевите мащаби и честотите на GPS, GLONASS спрямо времевия мащаб и честотата на обекта. Ако навигационните уравнения на известния метод съдържат грешки, причинени от йоносферата и тропосферата, тогава уравненията на предложения метод, използващи двойни разлики в обхвата, съдържат техните разлики. За да се осигури висока точност при решаване на навигационния проблем поради геометричния фактор за определяне на позицията в космоса, позицията на космическия кораб в космоса е избрана така, че един космически кораб да е в зенита (осигурявайки висока точност при определяне на вертикалната позиция) и останалите космически кораби са в хоризонтална равнина в посоки, различаващи се една от друга на 120 - 180 o (осигуряващи висока точност при определяне на хоризонталното положение) в зависимост от броя на използваните космически кораби. По този начин, предложеният метод, въпреки, например, сериозните разлики в GLONASS и GPS, в методите за уточняване на ефемериди, в оформлението на суперкадрите и структурите на служебните информационни кадри, в неидентичността на използваните пространствени координатни референтни системи и разликите във времевите скали, формирани от различни честотни стандарти и време, позволява съвместното им използване, без да се привеждат в необходимото съответствие, т.е. без каквито и да било организационно материални изменения и модификации на математическата обезпеченост на системите. Чрез получаване на радионавигационни сигнали от GLONASS и GPS космически кораби паралелно или последователно, като се използва мултиплексно или многоканално приемно устройство, а също и като се вземе GPS космически кораб като главен в една серия от измервания, а космическият кораб GLONASS като подчинен и обратно в друга серия е възможно да се определят координатите и компонентите на обекта на вектора на скоростта както в GPS координатно-времевата система, така и в координатно-времевата система GLONASS, без да се привеждат в съответствие. Споделянето на системите ще гарантира известна универсалност на навигационните дефиниции, надеждност и надеждно наблюдение чрез сравняване на резултатите от дефинициите за различни системи за идентифициране на случаи на неизправност на една от системите. Надеждността на навигационната поддръжка се отнася до способността на навигационната система да предоставя на даден обект информация за определяне на местоположението му по всяко време с точност, гарантирана за работната зона. Надеждността се разбира като способността на навигационната система да открива отклонения в нейното функциониране, водещи до влошаване на точността на определяне на координатите и компонентите на вектора на скоростта на обекта извън определените допустими стойности. Ако системата от навигационни уравнения на двойни разлики на предложения метод, използващ измервания с използване на далекомерни кодове (1), е по същество система от уравнения на разликите в обхвата, тогава системата от навигационни уравнения на двойните разлики на увеличенията на обхвата, измерени с помощта на нараствания на фазата на носещата фаза на интервал на измерване (2) е система от уравнения на двойни разлики в обхвата и също така ви позволява да решите навигационен проблем - да определите координатите на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обекта. Тъй като, както беше показано по-горе, точността на измерване на двойните разлики във фазовите нараствания при носещи честоти е с порядък по-висока от точността на измерване на разликите във времевите отмествания на кодови последователности, тогава точността на решаване на навигационен проблем с използване на фазови нараствания е също по-висока от точността на решаване с помощта на разликите в обхвата. За да се подобри допълнително точността на решаване на навигационния проблем, като се използват фазови увеличения на носещите честоти чрез елиминиране на грешката, причинена от SCH от измерванията, се получават двойни разлики в увеличенията на обхвата чрез изолиране от получените сигнали с честоти, равни на честотните разлики на Доплер, използвайки квадратура фазови детектори, на чиито първи изходи получават главния сигнал, а вторите входове получават сигналите на подчинените приемни устройства, след което разликите във фазовото нарастване се определят чрез умножаване на средните стойности на честотните разлики на Доплер по измерения интервал и определяне на двойните фазови нарастващи разлики чрез тяхното взаимно изваждане. Горното съответства на хардуерната реализация, чиято блокова диаграма е показана на фиг. 3. Изолирането на сигнали с доплерови честоти при приемане на фазово модулирани сигнали с потиснати носители се извършва чрез квадратурата им и филтрирането им, последвано от връщане на честотите към желаните чрез честотни делители. Сигнали от изходите на конволюционните устройства, които се подават към PLL системите на приемните устройства на фиг. 3, в режим на синхронизация на закъснението кодовете на далекомера са значително теснолентови сигнали - реконструирани носители, модулирани с цифрова информация. Диапазоните на промените в стойностите на носителя се определят главно от доплеровото изместване (50 kHz при GPS, честоти на космически кораб GLONASS), а ширината на спектъра на сигнала се определя от спектъра на цифровата информация (100 Hz). PLL сигналите могат да проследяват сигнали, съответстващи само на една от двете странични ленти, и следователно имат загуба на енергия от 3 dB. Следователно свързването на устройства за извличане от получените навигационни сигнали, равни на честотните разлики на Доплер на предложения метод на фиг. 3, с изключение на вторите странични ленти, не въвежда допълнителни загуби на енергия. Приетите и преобразувани сателитни навигационни радиосигнали, пристигащи в детекторите на квадратурната фаза, вече носят честотни измествания поради нестабилност на генераторите на космически кораби, обекта, поради условията на разпространение на радиовълните (йоносфера, тропосфера), измествания поради приемни пътища и други фактори. Следователно, в процеса на изолиране на трептения с честоти, равни на доплеровите честотни разлики на предложения метод, изброените честотни отклонения частично се компенсират взаимно. И дори при тройни разлики, техният принос за точността на определянето на навигацията ще бъде незначителен. Когато се използват фазови увеличения за решаване на навигационния проблем, влиянието на фазовите увеличения върху точността, дължащо се на йоносферата, тропосферите за крайните точки на измервателния интервал се различават малко и практически се елиминират, когато се образуват втори разлики. Специална отличителна черта на предложения метод е, че при измерване на разликите във фазовите нараствания с помощта на трептения, равни на разликите в доплеровите честоти, сигналът от всеки източник на радиация може да се използва като водещ сигнал: наземен, въздушен или радиация от космически кораб на други системи. В този случай основното изискване за приемащото устройство на открития обект е способността да приема сигнала и да го преобразува по такъв начин, че да осигури работата на блока от квадратурни фазови детектори. Освен това не е необходимо да се знаят координатите на източниците на радиация, техните времеви системи, честотните нестабилности и увеличенията на честотата, дължащи се на разпространението на радиовълни. Те се компенсират по време на навигационни измервания. Най-оптималният вариант за хардуерно изпълнение на предложения метод е вариантът, когато носещите сигнали, модулирани от кодовете на далекомера на симулаторите, се използват като водещ сигнал на приемното устройство на обекта. Симулаторите позволяват да се оптимизира скоростта на промяна на честотите специално за всеки тип навигационни системи и по този начин да се осигури тяхната оптимална работа по отношение на получаване на потенциалната точност на определяне на координатите на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обекта. Отличителни черти на предложения метод:
приемане от N-канално приемно устройство на навигационни радиосигнали от N сателита, един от каналите на които е главен, а останалите са подчинени;
определяне на разликите в нарастването на обхвата и разликите в обхвата чрез изваждане от измерените нараствания на фазата на носещата фаза и отместванията във времето на кодовата последователност от подчинените приемащи устройства на нарастванията на фазата на носещия и изместването във времето на кодовата последователност, измерени от главното приемащо устройство;
определяне на двойни разлики в диапазони на нараствания на диапазони и диапазони чрез взаимно изваждане на разлики в двойни разлики в нараствания на фазата на носителя и разлики във времеви отмествания на кодови последователности в последователност, определена от геометричния фактор за определяне на позицията в пространството;
използване на разликите в двойните разлики в стъпките на носещата фаза за определяне на координатите и компонентите на вектора на скоростта на обекта;
измерване на двойни разлики в увеличенията на обхвата чрез изолиране на сигнали с честоти, равни на разликите в доплеровите честоти, получени от главния и всеки подчинен канал на приемащото устройство, използвайки квадратурни фазови детектори, чиито първи входове приемат сигнали от главния канал, а вторият входовете получават сигнали от подчинените устройства и ги умножават средните стойности за интервал на измерване;
приемане от водещия канал на приемното устройство на радиосигнали от наземни, въздушни източници на радиоизлъчвания и радиоизлъчвания от космически кораби на други системи;
използване на симулатори от водещите канали на приемното устройство като сигнал;
изолиране на сигнали с доплерови честоти при получаване на фазово-моделирани сигнали с потиснати носители чрез повдигане на квадрат и филтриране, последвано от връщане на честотите към желаните с помощта на честотни делители. По този начин предложеният метод за определяне на координатите на местоположението и компонентите на вектора на скоростта на обектите от радиосигналите на космическия кораб SRNS има новост, значителни разлики и, когато се използва, дава положителен ефект, състоящ се в повишаване на точността, надеждността и надеждността на навигационни определяния на сателитни и наземни радионавигационни системи.