Un método de telémetro para determinar la ubicación y los componentes del vector de velocidad de objetos utilizando señales de radio de naves espaciales o sistemas de radionavegación por satélite. Método del telémetro Métodos de ubicación

Según la totalidad de los parámetros geométricos medidos, el sistema para determinar la ubicación de las fuentes EMR se divide en:

· triangulación (goniómetro, radiogoniometría);

· telémetros de diferencia;

· telémetros de diferencia angular.

El tipo y el número de cantidades geométricas medidas determinan la estructura espacial del sistema para determinar la ubicación de la fuente EMR: el número de puntos receptores espacialmente separados de las señales de la fuente EMR y la geometría de su ubicación.

El método de triangulación (goniómetro, radiogoniometría) se basa en determinar direcciones (rumbos) hacia la fuente EMR en dos puntos del espacio utilizando radiogoniómetros espaciados en la base d (Fig. 18, a).

Arroz. 18. Explicación del método de triangulación para determinar la ubicación de la fuente EMR en el plano (a) y en el espacio (b)

Si la fuente EMR está ubicada en un plano horizontal o vertical, para determinar su ubicación es suficiente medir dos ángulos de acimut μ1 y μ2 (o dos ángulos de elevación). La ubicación de la fuente EMR está determinada por el punto de intersección de las líneas rectas O1I y O2I, dos líneas de posición.

Para determinar la ubicación de la fuente en el espacio, mida los ángulos de azimut qa1 y qa2 en dos puntos espaciados O1 y O2 y el ángulo de elevación qm1 en uno de estos puntos o, por el contrario, los ángulos de elevación qm1 y qm2 en dos puntos receptores y el ángulo de azimut qa1 en uno de ellos (Fig. 18, b).

Mediante cálculo, la distancia desde uno de los puntos receptores a la fuente se puede determinar utilizando los ángulos medidos y el valor base conocido d:

desde aquí equiparamos dos expresiones para h:

Por tanto, la distancia a la fuente

El método de triangulación es técnicamente fácil de implementar. Por lo tanto, se usa ampliamente en sistemas de radio y RTR, en sistemas de diversidad de radar pasivo para detectar y determinar las coordenadas de objetos emisores.

Una desventaja importante del método de triangulación es que con un aumento en el número de fuentes EMR ubicadas en el área de cobertura de los radiogoniómetros, pueden ocurrir detecciones falsas de fuentes inexistentes (Fig. 19). Como puede verse en la Fig. 19, además de determinar las coordenadas de tres fuentes verdaderas I1, I2 e I3, también se detectan seis fuentes falsas LI1,..., LI6. Las falsas detecciones se pueden eliminar cuando se utiliza el método de triangulación obteniendo información redundante sobre las fuentes de radiogoniometría, aumentando el número de radiogoniómetros espaciados o identificando la información recibida como perteneciente a una fuente específica. La identificación se puede llevar a cabo comparando las señales recibidas por los radiogoniómetros por frecuencia portadora, período de repetición y duración del pulso.

Arroz. 19.

También se obtiene información adicional sobre las fuentes mediante el procesamiento de correlación cruzada de señales recibidas en puntos espaciados en el espacio.

La eliminación de detecciones falsas cuando se utiliza el método de triangulación también es posible obteniendo datos sobre la diferencia en las distancias desde la fuente de radiación hasta los puntos receptores (ubicación de los radiogoniómetros). Si el punto de intersección de las líneas de rumbo no se encuentra en la hipérbola correspondiente a la diferencia de alcance, entonces es falso.

El método de determinación de la ubicación de medición de rango de diferencia se basa en medir, utilizando RES, la diferencia de distancias desde la fuente EMR hasta los puntos receptores separados en el espacio por una distancia d. La ubicación de la fuente en el plano se encuentra como el punto de intersección de dos hipérbolas (dos diferencias de alcance medidas en tres puntos receptores) que pertenecen a diferentes bases A1A2, A2A3 (Fig. 20). Los puntos focales de las hipérbolas coinciden con las ubicaciones de los puntos de recepción.

Arroz. 20.

La posición espacial de las fuentes EMR está determinada por tres diferencias de alcance, medidas en tres o cuatro puntos receptores. La ubicación de origen es el punto de intersección de tres hiperboloides de revolución.

El método de determinación de la ubicación mediante goniómetro-diferencia-telémetro implica medir, utilizando RES, la diferencia de distancias desde la fuente EMR a dos puntos receptores espaciados y medir la dirección a la fuente en uno de estos puntos.

Para determinar las coordenadas de la fuente en el plano, basta con medir el acimut μ y la diferencia en los rangos de presión arterial desde la fuente hasta los puntos receptores. La ubicación de la fuente está determinada por el punto de intersección de la hipérbola y la línea recta.

Para determinar la posición de la fuente en el espacio, es necesario medir adicionalmente el ángulo de elevación de la fuente EMR en uno de los puntos receptores. La ubicación de origen se encuentra como el punto de intersección de los dos planos y la superficie del hiperboloide.

Los errores al determinar la ubicación de una fuente EMR en un plano dependen de los errores al medir dos cantidades geométricas:

· dos rodamientos en sistemas de triangulación;

· dos diferencias de rango en sistemas de telémetro diferentes;

· una diferencia de rumbo y una de alcance en sistemas de telémetro de diferencia angular.

Con una ley gaussiana centrada de distribución de errores al determinar las líneas de posición, el valor cuadrático medio del error al determinar la ubicación de la fuente es:

¿Dónde están las variaciones de errores al determinar las líneas de posición? r es el coeficiente de correlación cruzada de errores aleatorios al determinar las líneas de posición L1 y L2; r - ángulo de intersección de las líneas de posición.

Para errores independientes al determinar las líneas de posición, r = 0.

Con el método de triangulación para determinar la ubicación de la fuente.

Error de posición cuadrática media

Cuando se utilizan radiogoniómetros idénticos

La mayor precisión será cuando las líneas de posición se cruzan en ángulo recto (r = 90°).

Al evaluar los errores al determinar la ubicación de una fuente en el espacio, es necesario considerar los errores de medición de tres cantidades geométricas. El error de localización depende en este caso de la orientación espacial relativa de las superficies de posición. La mayor precisión en la determinación de la posición será cuando las normales a las superficies de posición se cruzan en ángulos rectos.

La invención se refiere al campo de la ingeniería de radio, concretamente a los sistemas de monitoreo de radio para determinar las coordenadas de la ubicación de fuentes de emisión de radio (ERS). El resultado técnico logrado es una reducción de los costes de hardware. El método propuesto se basa en recibir señales RES mediante antenas, midiendo la diferencia en el tiempo de recepción de la señal de RES en varios puntos del espacio mediante el escaneo de receptores de radio, convertidos en un sistema de ecuaciones, y también se basa en el uso de dos idénticos. , puestos estacionarios de monitoreo de radio (RP), uno de los cuales se toma como líder, conectándose a otra línea de comunicación, mientras se calibra el medidor del valor de retardo de llegada de señales en (RP), utilizando equipos radioelectrónicos de referencia (RES ) con parámetros de señal y coordenadas de ubicación conocidos, luego se realiza un escaneo casi sincrónico y una medición de los niveles de señal en frecuencias de sintonización fijas específicas en el RP y la cantidad de retraso en la llegada de las señales RES. La información del RP esclavo se transmite al maestro, donde se calcula la relación de nivel y la diferencia en el retardo de llegada de las señales RES, teniendo en cuenta los resultados de la calibración de los medidores y dos ecuaciones para la posición del RES. se compilan, cada uno de los cuales describe un círculo con un radio igual a la distancia del RP al RES. Las distancias se determinan a través de la relación de los niveles de señal y la diferencia en el tiempo de recepción de la señal medido en el RP utilizando solo un par de antenas con un azimut del eje del lóbulo principal y patrón de radiación conocidos, el lóbulo principal de cada una de las cuales se encuentra en diferentes semiplanos con respecto a la línea base, y las coordenadas del IR se determinan mediante un método numérico de resolución de las ecuaciones compiladas, tomando como verdaderas solo las coordenadas relacionadas con el semiplano con respecto a la línea base en la que se encuentra el lóbulo principal de Se ubica la antena con el nivel más alto de señal recibida. El dispositivo que implementa el método contiene dos RP idénticos, uno de los cuales es el maestro, y en cada estación hay antenas direccionales, un receptor de radio de escaneo de medición, un medidor de retardo de llegada de la señal, una computadora y un dispositivo de comunicación conectado de cierta manera. 2 n.p. mosca, 2 enfermos.

Dibujos para la patente de RF 2510038

La invención se refiere al campo de la ingeniería de radio, concretamente a los sistemas de monitoreo de radio para determinar las coordenadas de la ubicación de fuentes de emisión de radio (ERS), cuya información no está en la base de datos (por ejemplo, el servicio estatal de radiofrecuencia o el estado servicio de supervisión de comunicaciones). La invención se puede utilizar para buscar la ubicación de medios de comunicación no autorizados.

Existen métodos conocidos para determinar las coordenadas de los PRI, en los que se utilizan al menos tres radiogoniómetros pasivos, como estimación de la ubicación se toma el centro de gravedad del área de intersección de los acimutes identificados en el frente de llegada de la onda. . Los principales principios operativos de dichos radiogoniómetros son la amplitud, la fase y la interferometría. Un método ampliamente utilizado es el método radiogoniométrico de amplitud, que utiliza un sistema de antena que tiene un patrón de radiación con un máximo pronunciado del lóbulo principal y un mínimo de lóbulos posteriores y laterales. Dichos sistemas de antenas incluyen, por ejemplo, antenas logarítmicas o antenas con característica cardioide, etc. Con el método de amplitud, se utiliza la rotación mecánica para lograr la posición de la antena en la que la señal de salida tiene un valor máximo. Esta dirección se toma como una dirección hacia Irán. Las desventajas de la mayoría de los radiogoniómetros incluyen el alto grado de complejidad de los sistemas de antenas, los dispositivos de conmutación y la presencia de receptores de radio multicanal, así como la necesidad de sistemas de procesamiento de información de alta velocidad.

La presencia en los distritos federales del servicio estatal de radiofrecuencia de puestos de radiocontrol interconectados a través del punto central de una extensa red, equipados con medios para recibir señales de radio, medir y procesar sus parámetros, permite complementar sus funciones con las tareas de determinar las coordenadas de ubicación de aquellas fuentes radiactivas cuya información no figura en la base de datos, sin recurrir al uso de radiogoniómetros complejos y costosos.

Existe un método conocido para determinar las coordenadas de la ubicación de RES, N, se utilizan al menos cuatro puestos de radiocontrol estacionarios, ubicados no en la misma línea recta, uno de los cuales se toma como base, conectando con el Los puestos N-1 restantes por líneas de comunicación, el escaneo casi sincrónico se lleva a cabo en todos los puestos a frecuencias de sintonización fijas dadas, se promedian los valores medidos de los niveles de señal en cada una de las frecuencias escaneadas y luego en el puesto base para cada una de las combinaciones C 4 N (combinaciones de N por 4) basadas en la relación inversamente proporcional entre las relaciones de distancia desde el poste a la fuente de radio y las correspondientes. Basado en las diferencias en los niveles de señal, expresadas en dB, se hacen tres ecuaciones, cada una de los cuales describe un círculo de proporciones iguales, basándose en los parámetros de dos pares cualesquiera de los cuales determinan el valor promedio actual de la latitud y longitud de la ubicación de la fuente de emisión de radio. La desventaja de este método es la gran cantidad de puestos de vigilancia de radio estacionarios.

Se conocen métodos y dispositivos radiogoniométricos (4, 5) que pueden utilizarse para determinar coordenadas.

El método (4) se basa en recibir señales mediante tres antenas, formar dos pares de bases de medición, medir las diferencias en los tiempos de llegada de las señales RES y realizar cálculos deterministas de las coordenadas deseadas.

Las desventajas de este método incluyen:

1) Una gran cantidad de antenas.

2) El método no está enfocado al uso de puestos de radiocontrol.

3) Las bases de medición para calcular la diferencia en los tiempos de llegada de señales con pares de antenas limitan significativamente la separación de estas antenas, sin mencionar la inconveniencia y la gran complejidad técnica de implementar el método.

Un radiogoniómetro de diferencia espaciada (5), formado por dos puntos periféricos, uno central y un único sistema horario, tiene como objetivo aliviar el canal de comunicación entre puntos. Los puntos periféricos están diseñados para recibir, almacenar, procesar señales y transmitir fragmentos de señales a la CPU, que calcula la diferencia en el tiempo de llegada de las señales. El sistema de tiempo unificado utiliza un cronista, que es un guardián de la escala de tiempo actual (reloj) vinculado a la escala de tiempo unificado, diseñado para vincular los valores del nivel de señal registrados en la memoria con el valor del tiempo de recepción.

Este buscador de dirección tiene las siguientes desventajas:

1) No adaptado a los puntos de radiocontrol utilizados en sucursales de los distritos federales del servicio estatal de radiofrecuencia o del servicio estatal de supervisión de comunicaciones.

2) Un gran número de puestos especializados de radiogoniometría (pero no de radiocontrol).

3) Infundado y no divulgado (al menos hasta diagrama funcional) el uso de un sistema de tiempo unificado en la CPU y cronistas en el PP, sincronizados con el sistema de tiempo unificado.

4) La necesidad de canales de radio con un gran ancho de banda (hasta 625 Mbaud) para transmitir incluso fragmentos de señales de PP1 y PP2 a la CPU.

5) Para organizar un canal de radio, se requieren dispositivos de transmisión de radio y obtener permiso para operarlos bajo ciertas condiciones de operación.

Existe un método conocido de telémetro diferencial para determinar las coordenadas de una fuente de emisión de radio y el dispositivo que la implementa (6).

Método basado en la recepción de señales RES mediante cuatro antenas que forman tres bases de medición independientes en puntos A, B, C, D espaciados de tal manera que el volumen de la figura formada a partir de estos puntos sea mayor que cero (V A,B, C,D >0). La señal es recibida simultáneamente por todas las antenas; se miden tres diferencias de tiempo independientes t AC, t BC, t DC de la recepción de la señal por pares de antenas que forman las bases de antena de medición (AC), (BC) y (DC). A partir de las diferencias de tiempo medidas, se calculan las diferencias de distancia desde el IR hasta los pares de puntos (A, C), (B, C), (D, C), para k-ésimo triple antenas ubicadas en los puntos A, B, C en k=1, B, C, D en k=2, D, C, A en k=3, se calculan los valores de los ángulos k que caracterizan la posición angular del plano de posición utilizando las diferencias de rango medidas RES k, k=1, 2, 3 con respecto a la base de medición correspondiente, y las coordenadas del punto F k perteneciente al k-ésimo plano de la posición RES, calcule las coordenadas requeridas de RES como las coordenadas de el punto de intersección de tres planos de posición RES k , k=1, 2, 3 cada uno de los cuales se caracteriza por las coordenadas de los puntos ubicación k-ésimo triples de antena y los valores calculados del ángulo k y las coordenadas del punto F k , muestran los resultados del cálculo de las coordenadas del RES en un formato determinado.

Este método y el dispositivo que lo implementa se acercan más al reivindicado, pero también tienen una serie de desventajas importantes:

1) La complejidad de la implementación práctica del método debido a la imposibilidad de medir las diferencias en el tiempo de recepción de la señal RES solo por antenas (no hay receptores de radio de medición en el diagrama de bloques).

2) La necesidad de llevar señales RES de antenas EMD espaciadas a una distancia óptima de 0,6-0,7 R según (2) a un punto, lo cual es prácticamente impráctico de implementar.

3) Es muy difícil medir la diferencia en el tiempo de recepción de la señal RES en frecuencias específicas dadas directamente desde las antenas (sin utilizar receptores de radio, que no se muestran en el diagrama de bloques).

4) Para medir la diferencia en el tiempo de recepción de la señal directamente desde las antenas, se utilizan medidores de dos entradas.

5) La complejidad de la implementación técnica debido a la gran cantidad de computadoras diferentes.

6) Incertidumbre en la construcción de la superficie de posición en forma de plano perpendicular al plano de las antenas, ya que las antenas en los puntos A, B, C, D no están ubicadas en el mismo plano, como lo demuestra la condición V A, B. , C, D > 0 en las reivindicaciones.

El más cercano a lo reivindicado es el método telémetro-diferencia-telémetro para determinar las coordenadas de una fuente de emisión de radio y el dispositivo (7) que lo implementa, adoptado como prototipo.

El método se basa en recibir una señal por tres antenas, medir los valores de dos diferencias en los tiempos de recepción de la señal RES por las antenas, medir dos valores de la densidad de flujo de potencia de la señal RES, y posterior procesamiento de los resultados de la medición para calcular las coordenadas del punto por el que pasa la línea de posición del RES.

Este método implica realizar las siguientes operaciones:

En los vértices del triángulo ABC hay tres antenas;

Reciba la señal en las tres antenas;

Se miden dos diferencias en los tiempos t AC y t BC de recepción de la señal RES por las antenas;

Las densidades de flujo de potencia P 1 y P 2 de la señal se miden en las ubicaciones de las antenas 1 y 2;

Calcular los valores de las diferencias de alcance desde la RES hasta pares de antenas utilizando las expresiones r AC =C t AC, r BC =C t BC, r AB = r AC - r BC, donde C es la velocidad de propagación de la onda electromagnética;

Calcula las coordenadas usando la fórmula resultante.

De acuerdo con (7), el dispositivo que implementa el método incluye:

Tres antenas;

Dos medidores de diferencia horaria;

Dos densímetros de flujo de potencia;

Unidad de computación;

Bloqueo de pantalla.

El prototipo tiene las siguientes desventajas:

1) La complejidad práctica de implementar el método debido a la imposibilidad de medir las diferencias en el tiempo de recepción de la señal RES solo por antenas (los receptores de radio de medición no están en el diagrama de bloques).

2) La necesidad de combinar señales RES de antenas separadas por varios kilómetros en un punto para medir con medidores de dos entradas, lo cual es un problema importante que no ha sido resuelto por los autores de la patente.

3) No adaptados al equipo de los puestos de control de radio (dos medidores de diferencia horaria, dos medidores de densidad de flujo de potencia, una unidad de computación, una unidad de indicación) disponibles en las sucursales de los distritos federales del servicio de radiofrecuencia de la Federación de Rusia son redundantes , y por lo tanto no se puede utilizar allí.

4) Aplicable antenas receptoras solo puede ser isotrópico, ya que las fórmulas para calcular coordenadas no contienen los parámetros de sus patrones direccionales.

El propósito de la presente invención es desarrollar un método para determinar las coordenadas de ubicación de fuentes radiactivas mediante dos puestos de radiocontrol, lo que permitirá aplicar este método en casi todas las sucursales de los distritos federales del Servicio de Radiofrecuencia de La Federación Rusa.

Este objetivo se logra utilizando las características especificadas en las reivindicaciones, comunes al prototipo: un método para determinar las coordenadas de la ubicación de fuentes de emisión de radio, basado en la recepción de señales de irradiación por antenas, midiendo los niveles y la diferencia de tiempo de recepción de la señal. de fuentes de irradiación en varios puntos del espacio mediante el escaneo de receptores de radio y convertidos en un sistema de ecuaciones y características distintivas: para determinar las coordenadas de la ubicación del RES, se utilizan dos puestos de radiocontrol estacionarios idénticos, uno de los cuales se toma como líder, conectado al otro por una línea de comunicación, el medidor del valor del retraso de la llegada de las señales a los postes se calibra utilizando RES estándar con parámetros de señal conocidos y coordenadas de ubicación, luego en los postes realizan un escaneo casi sincrónico y medición de los niveles de señal en determinadas frecuencias de sintonización fijas y la cantidad de retraso en la llegada de las señales PR, y luego transferirlas al puesto base, donde calculan la relación de niveles y la diferencia en el retraso de llegada de las señales RES, teniendo en cuenta los resultados de la calibración de los medidores, y también compilar dos ecuaciones para la posición del RES, cada una de las cuales describe un círculo con un radio igual a la distancia desde el poste al RES, y estas distancias se determinan a través de la relación de señal Los niveles y la diferencia en el tiempo de recepción de la señal, medidos en postes que utilizan solo un par de antenas con un acimut conocido del eje del lóbulo principal y la direccionalidad del diagrama, y ​​las coordenadas del RES se determinan mediante un método numérico de resolución de ecuaciones compiladas. El método inventivo se ilustra mediante dibujos que muestran:

En la Fig.1 - la ubicación de dos puestos de monitoreo de radio y la posición del RES, E - posición verdadera, Ef - ficticia; a, b - ángulos de posición del eje del lóbulo principal del fondo; AB - línea base; AE, BE - líneas de acimutes ayb hasta la verdadera posición del IRE; AEf, VEf: líneas de acimutes af y bf al IRE ficticio;

La Figura 2 es un diagrama de bloques de la implementación del método propuesto,

El método propuesto implica realizar las siguientes operaciones:

1) Calibrar el medidor de retardo de llegada de la señal (SAR) en los puestos utilizando una matriz de RES de referencia con parámetros de señal y coordenadas de ubicación conocidos. Cada RES de referencia deberá estar ubicado en la zona EMD de ambos puestos. Su número y distribución en la zona EMD debe ser suficiente para garantizar la precisión de calibración especificada tanto en distancia como en acimut desde los postes.

2) En cada puesto, los niveles de señal se miden usando un receptor de radio y el retraso en la llegada de las señales RES usando un medidor apropiado, usando antenas de poste con un patrón de radiación conocido, mientras se sintoniza el receptor a frecuencias fijas específicas. El procedimiento para medir los valores de retardo de llegada de señales RES se realiza de manera similar al paso 1. Los resultados se ingresan en el banco de datos de su computadora.

3) Enviar información desde la computadora esclava a la computadora maestra a través del canal de comunicación del dispositivo de comunicación.

4) Calcular la diferencia en los valores de retardo de llegada de señales a las antenas de los postes tanto de la RES de referencia como de la RES, teniendo en cuenta los resultados según la reivindicación 1, y también calcular la relación de los niveles. de las señales de las RES, medidas por los receptores de radio de los puestos.

5) Componer un sistema de dos ecuaciones que determinen la posición del IRE, y resolverlo numéricamente con los datos del punto 4.

Las ecuaciones de posición tendrán entonces la forma de círculos.

donde: r a, r b son las distancias desde los postes al RES deseado, y 8 es su diferencia (Fig. 1).

Escribimos los cuadrados de las relaciones de radio en términos de los niveles de señal medidos como

La relación de los cuadrados de las distancias, determinada a través de la diferencia en los niveles de señal medidos en los puestos de monitoreo de radio A y B y expresada en dB, nos permite describir la línea de posición del PXR, eliminando al mismo tiempo la dependencia de esta línea de posición del potencia de la fuente de emisión de radio deseada. En este caso, a partir de (3), con base en la diferencia de distancias calculada, los cuadrados de las distancias se determinan de la forma:

Y .

Dado que los círculos se cruzan en dos puntos simétricos con respecto a la línea base (ver Fig. 1), surge ambigüedad en las coordenadas del IRI. Para eliminar la ambigüedad resultante, se pueden realizar mediciones repetidas utilizando una antena direccional (con un patrón de haz conocido), por ejemplo, antenas rotatorias logarítmicas o cardioides. Pero esta opción está asociada con grandes costos de tiempo y la complejidad de automatizar dicha solución. En el método inventivo, la determinación de las coordenadas del RES con eliminación simultánea de la ambigüedad se lleva a cabo midiendo los niveles de señal directamente a las antenas direccionales. En este caso, las antenas direccionales no giran en la dirección de la señal máxima emitida, pero se debe conocer la posición del eje de su lóbulo principal en ambos postes, y los lóbulos están orientados en direcciones aproximadamente opuestas con respecto a la base. Esta posición de los ejes de los lóbulos principales de las antenas se muestra en la Fig.1. La dependencia de la FEM en la salida de la antena E() está relacionada con la intensidad del campo cerca de ella y el ángulo que determina la posición del eje del lóbulo principal del haz inferior con respecto al azimut en el PXR, se puede representar como E() = Em (), donde Em es la FEM máxima correspondiente a la dirección del lóbulo del eje principal hacia la fuente, () - una función que determina el diagrama de la antena. Ahora, la relación de niveles de señal para antenas direccionales n (a, b) se puede representar en términos de la relación de niveles recibidos de antenas omnidireccionales n ab como, donde

Y - función de las relaciones del ADN.

Por lo tanto n ab =n( a , b)/ ( a , b) y los cuadrados de los radios (4) del sistema (1) se presentarán en la forma:

Para resolver el sistema de ecuaciones (1) y (2), teniendo en cuenta (5) y (6), es necesario determinar los ángulos a, b y conocer (). En la Fig. 1 se definen como a = a - a, b = b - b, ,

donde: 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).

La composición del dispositivo inventivo que implementa el método inventivo incluye dos puestos de control de radio idénticos, RKP A y RKP B, que contienen:

1. Antenas 1, 6;

2. Receptores de radio (RP) 2, 7;

3. Medidores de valores de retardo de señal (IVZ) 3, 8;

4. Computadoras 4, 9;

5. Dispositivos de comunicación 5, 10.

Uno de los puestos (por ejemplo, el puesto RKP A) es el líder. Las salidas de las antenas 1, 6 están conectadas a las entradas de los receptores de radio de escaneo 2, 7, las computadoras de control 4, 9 están conectadas mediante conexiones bidireccionales con un dispositivo de comunicación 5, 10, destinado a transmitir información, los receptores de escaneo 2, 7 y metros del retraso en la llegada de las señales 3, 8, entrada cada una de las cuales está conectada a la salida del receptor de escaneo correspondiente. Las señales RES medidas por los receptores se envían mediante comunicación bidireccional al ordenador del puesto correspondiente. En los bloques 3, 8, se mide el valor del retraso de la llegada de las señales tanto de RES de referencia para crear un archivo de calibración utilizado para calcular las coordenadas, como de las señales RES y los valores medidos se transmiten a solicitud de la computadora a su base de datos. . Bajo el control del ordenador de puesto maestro, toda la información del puesto esclavo se transmite a través del canal de comunicación del dispositivo de comunicación 5, 10 al ordenador de puesto maestro. Allí, las coordenadas se calculan utilizando las ecuaciones de posición del RES, teniendo en cuenta los patrones de radiación de las antenas y los archivos de calibración. Los cálculos de coordenadas se realizan mediante el método numérico de aproximaciones sucesivas. Así, el método propuesto permite determinar las coordenadas del RES a diferencia del prototipo:

1) sólo dos puestos fijos de vigilancia radioeléctrica;

2) la señal RES se recibe únicamente por dos antenas;

3) se utilizan antenas direccionales con máximos pronunciados del diagrama de radiación, y no con un diagrama de radiación circular;

4) la medición de los valores de retardo de llegada de señales a las antenas de los postes se realiza en la ubicación de las antenas con un medidor de entrada única, no utilizando directamente las señales de las salidas de las antenas, sino amplificadas y señales filtradas de las salidas de receptores de radio;

5) el cálculo de la diferencia en los valores medidos del retardo de llegada de la señal no se realiza mediante un medidor de dos entradas conectado a la salida de antenas espaciadas, sino en una computadora del puesto principal utilizando archivos de calibración obtenidos mediante medición;

6) el lóbulo principal de cada antena está ubicado en diferentes semiplanos con respecto a la línea base. tomando como verdaderas solo las coordenadas relacionadas con el semiplano relativo a la línea base en la que se encuentra el lóbulo principal de la antena con mayor nivel de señal recibida.

7) el cálculo de las coordenadas de ubicación se realiza mediante un método numérico;

8) cuando se elimina a priori la incertidumbre de la ubicación del RES con respecto a la línea de base, se utiliza una antena omnidireccional (por ejemplo, una antena de látigo o bicónica) y las coordenadas se calculan mediante las fórmulas (1), (2) teniendo en cuenta (3) y (4). Esto simplifica la implementación del dispositivo utilizando el método propuesto.

Estas características no se han identificado ni en los análogos ni en el prototipo e indican la presencia en la invención propuesta de signos de novedad y un nivel adecuado de ingenio.

Literatura.

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2. Lipatnikov V.A., Solomatin A.I., Terentyev A.V. Radiogoniometría. Teoría y práctica. San Petersburgo VAS, 2006 - 356 p.

3. Método para determinar las coordenadas de ubicación de fuentes de emisión de radio. Solicitud No. 2009138071, publ. 20/04/2011 B.I. No. 11. Autores: Loginov Yu.I., Ekimov O.B., Rudakov R.N.

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6. Método de telémetro diferencial para determinar las coordenadas de una fuente de emisión de radio y el dispositivo que lo implementa. Patente de RF No. 2309420. Autores: Saibel A.G., Grishin P.S.

7. Método de telémetro-diferencia-telémetro para determinar las coordenadas de una fuente de emisión de radio y el dispositivo que la implementa. Patente de RF N° 2363010, C2, publ. 27/10/2007 Autores: Saibel A.G., Weigel K.I.

AFIRMAR

1. Un método para determinar las coordenadas de ubicación de fuentes de emisión de radio (RS), basado en la medición de los niveles y la diferencia en el tiempo de llegada de la señal desde las RS a antenas espaciadas mediante el escaneo de receptores de radio y convertidos en un sistema de ecuaciones, caracterizadas porque se utilizan dos puestos de monitoreo de radio estacionarios, uno de los cuales se toma como líder, conectándose con otra línea de comunicación, calibra el medidor del valor de retardo de llegada de las señales a los puestos, utilizando medios radioelectrónicos estándar. Con parámetros de señal conocidos y coordenadas de ubicación, en los puestos realizan un escaneo casi sincrónico para identificar la radiación irradiada, y luego miden los niveles de señal en determinadas frecuencias de sintonización fijas y los valores de retardo de llegada de las señales RES, transmitiéndolas. al poste principal, donde se calculan la relación de nivel y la diferencia en el retraso de llegada de las señales RES utilizando los resultados de la calibración de los medidores, y también se elaboran dos ecuaciones, cada una de las cuales describe un círculo con un radio igual a la distancia del poste al RES, y estas distancias se determinan a través de la relación de los niveles de la señal y la diferencia en los valores del retardo de llegada de la señal medidos en los postes que utilizan solo un par de antenas con azimut conocido de los ejes del lóbulo principal y patrones de radiación, el lóbulo principal de cada uno de los cuales está ubicado en diferentes semiplanos con respecto a la línea base, y las coordenadas del IR se determinan utilizando un método numérico para resolver las ecuaciones compiladas, tomando como verdaderas solo las coordenadas relacionadas con el semiplano con respecto a la línea base en la que se ubica el lóbulo principal de la antena con el nivel más alto de la señal recibida.

2. Dispositivo para determinar las coordenadas de ubicación de fuentes de emisión de radio, que contiene postes conectados por líneas de comunicación bidireccionales, incluidas antenas receptoras, receptores de radio de escaneo controlados por una computadora, caracterizado porque contiene dos postes de control de radio idénticos, uno de los cuales es el maestro, y en cada poste un medidor la magnitud del retraso en la llegada de la señal, y las salidas de las antenas están conectadas a las entradas de los receptores de radio de escaneo, la computadora de control está conectada mediante conexiones bidireccionales al dispositivo de comunicación, el escaneo receptor y el medidor del valor del retardo de llegada de la señal, cuya entrada está conectada a la salida del receptor de escaneo.

Métodos radiotécnicos de medición de trayectorias externas.

Los equipos para mediciones de trayectorias externas, basados ​​​​en el principio de la ingeniería de radio, tienen un mayor rango de seguimiento y son más universales en comparación con los equipos ópticos. Le permite determinar no solo las coordenadas angulares de la aeronave, sino también la distancia al objeto, su velocidad, los cosenos directores de la línea de alcance, etc.

que van en sistemas de ingeniería de radio se reduce a determinar el tiempo de retardo tD llegada de señales de radio emitidas o reflejadas que son proporcionales al alcance

D=ctD,

Dónde Con=3×10 8 m/s - velocidad de propagación de las ondas de radio.

Dependiendo del tipo de señal utilizada, la definición tD se puede realizar midiendo el desplazamiento de fase, frecuencia o tiempo directo con respecto a la señal de referencia. Se ha encontrado la mayor aplicación práctica. pulso (temporal) Y métodos de fase. En cada uno de ellos, la medición de rango se puede realizar como no solicitado, entonces pedido forma. En el primer caso, el rango D=ctD, en el segundo - D = 0,5 quilates D.

En método de pulso sin solicitud Se instalan temporizadores de alta precisión a bordo del avión y en tierra. x1 Y x2, sincronizado antes del lanzamiento (Fig. 9.5). Según impulsos tu 1 cronista x1 transmisor a bordo PAG emite señales de pulso con un período t. Dispositivo receptor de tierra Etc los acepta a través tD =D/c. Intervalo tD entre pulsos del cronizador terrestre tu 2 e impulsos tu 1 en la salida del receptor corresponde al rango medido.

En solicitar método de pulso la señal es enviada por un transmisor terrestre, recibida por un receptor a bordo y retransmitida.

Arroz. 9.5. El principio de medición de rango mediante un método sin pulso.

La precisión de estos métodos aumenta al aumentar la frecuencia del pulso.

Método de fase La medición del rango es que el retraso de la señal está determinado por el cambio de fase entre la señal de solicitud y la de respuesta (Fig. 9.6).

Arroz. 9.6. Método de rango de fase

El transmisor terrestre emite vibraciones:

u 1 =A 1 pecado(w 0 t+j 0)=A 1 pecadoj 1 ,

Dónde un 1- amplitud,

w 0- frecuencia circular,

j 0- fase inicial,

j 1 - Fase de oscilación de la señal.

El equipo de a bordo transmite la señal. tu 1, y el receptor de tierra recibe la señal

u 2 =A 2 pecado=A 2 pecadoj 2 ,

Dónde j A- desfase provocado por el paso de una señal en el equipo, determinado mediante cálculo o experimento.

Cambiar la fase de las oscilaciones de la señal. tu 2 relativamente tu 1 está determinada por la relación:

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

¿De dónde es el alcance?

Dónde yo 0- longitud de onda.

Al medir parámetros de movimiento angular Los métodos de amplitud y fase son los más utilizados en la ingeniería de radioaeronáutica.

método de amplitud se basa en una comparación de amplitudes de señal en diferentes posiciones de la antena transmisora ​​​​o receptora. En este caso, son posibles dos opciones para implementar sistemas goniométricos: radiogoniómetros de amplitud y balizas. En el primer caso, el dispositivo transmisor PAG está ubicado en la aeronave, y el patrón de radiación del dispositivo receptor en tierra Etc ocupa periódicamente la posición I o II (Fig. 9.7).

Arroz. 9.7. Método de amplitud para medir parámetros angulares.

Si el ángulo a=0, entonces el nivel de señal en ambas posiciones del patrón de radiación será el mismo. Si a¹0, entonces las amplitudes de las señales serán diferentes y, a partir de su diferencia, se podrá calcular la posición angular de la aeronave.

En el caso de que la información sobre la posición angular deba ubicarse a bordo de la aeronave, utilice baliza de amplitud. Para ello, se instala un transmisor en el suelo y se escanea el patrón de radiación de la antena terrestre, ocupando periódicamente las posiciones I y II. Comparando las amplitudes de las señales recibidas por el receptor de a bordo se determina la posición angular de la aeronave.

Método de fase basado en la medición de la diferencia de distancias desde la aeronave a dos puntos de referencia o 1 Y o 2(Figura 9.8).

Arroz. 9.8. Método de fase para determinar parámetros angulares.

En este caso, la distancia al objeto. R 1 Y R 2 determinado por la diferencia de fase DJ oscilaciones armónicas emitidas por una fuente ubicada en puntos o 1 Y o 2. Coseno del ángulo direccional q definido:

Dónde EN- distancia entre puntos o 1 Y o 2.

Un ejemplo de un complejo de mediciones de trayectoria externa utilizado en la práctica de campo es el sistema "Track" (Fig. 9.10). Este equipo, desarrollado y producido por el equipo de medición NTIIM de SKB, utiliza el principio básico de goniómetro de coordenadas.

Consta de dos teodolitos de televisión de seguimiento 1, un sistema de control 2, un sistema unificado de sincronización horaria 3, un sistema de grabación y procesamiento de información 4. El sistema "Track" permite obtener información sobre coordenadas, velocidad, coeficiente de arrastre y también observar el comportamiento de un objeto en la pantalla del monitor.

Arroz. 9.10. Sistema de medición de trayectoria externa “Track”:

Teodolito de televisión de 1 seguimiento; sistema de 2 controles; Sistema de sincronización horaria de 3 unidades; 4 sistemas para registrar y procesar información.

Las principales características del sistema “Track” se detallan a continuación:

Error al medir coordenadas angulares en un ángulo de elevación de hasta 60 grados:

Estático: 15 segundos de arco

En dinámica: 30 segundos de arco,

Parámetros máximos de seguimiento de objetos

Velocidad angular: 50 grados/seg,

Aceleración angular - 50 grados/seg 2,

La frecuencia de grabación de las coordenadas angulares de las imágenes de objetos es de 25 a 50 fotogramas/seg.

La tarea más importante de la investigación balística externa es determinar la ubicación espacial del centro de masa de la aeronave, que está determinada únicamente por tres coordenadas espaciales. En este caso, la navegación utiliza los conceptos de superficies y líneas de posición.

Bajo superficie de posición comprender la ubicación geométrica de los puntos de ubicación de la aeronave en el espacio, caracterizada por un valor constante del parámetro de navegación medido (por ejemplo, ángulo de elevación, ángulo de azimut, alcance, etc.). Bajo línea de posición, comprenda la intersección de dos superficies de posición.

La posición de un punto en el espacio se puede determinar mediante la intersección de dos líneas de posición, tres superficies de posición y una línea de posición con una superficie de posición.

De acuerdo con el tipo de parámetros medidos, se distinguen los siguientes cinco métodos para determinar la ubicación de una aeronave: goniómetro, telémetro, telémetro total y diferencial y combinados.

Método goniómetro se basa en la medición simultánea de los ángulos de visión de los aviones desde dos puntos diferentes. Puede basarse en principios de ingeniería tanto óptica como de radio.

En método del cineteodolito superficie de aplicación en a=constante es un plano vertical, y la superficie de posición en b=constante- un cono circular con su vértice en el punto O (figura 9.11, a).

Arroz. 9.11. Determinación de coordenadas de objetos mediante el método del teodolito de película,

a) superficie y línea de posición, b) esquema de determinación de coordenadas

Su intersección determina la línea de posición que coincide con la generatriz del cono. Por lo tanto, para determinar la ubicación de la aeronave, es necesario determinar las coordenadas del punto de intersección de dos líneas de posición. DE 1 Y DE 2(Fig. 9.11, b), obtenido simultáneamente desde dos puntos de medición o 1 Y o 2.

De acuerdo con el esquema considerado, las coordenadas de la aeronave están determinadas por las fórmulas:

Dónde EN- distancia entre puntos de medición,

R- radio de la Tierra en un área determinada.

Usando método del telémetro Las coordenadas de la aeronave están determinadas por el punto de intersección de tres superficies de posición esféricas con radios iguales al alcance. D. Sin embargo, en este caso, la incertidumbre surge debido a que las tres esferas tienen dos puntos de intersección, para eliminarlo utilizan formas adicionales orientación.

Método de diferencia y telémetro total. Se basa en determinar la diferencia o suma de distancias desde la aeronave hasta dos puntos de medición. En el primer caso, la superficie de posición es un hiperboloide de dos hojas y para determinar las coordenadas del objeto es necesario tener una estación más (principal). En el segundo caso, la superficie de posición tiene forma de elipsoide.

método combinado Normalmente se utiliza en sistemas de radar, donde la posición de la aeronave se define como el punto de intersección de una superficie de posición esférica con un radio igual al alcance ( D=constante), posición de la superficie cónica ( b=constante) y posición de la superficie vertical ( a=constante).

método Doppler La determinación de la velocidad y ubicación de una aeronave se basa en el efecto de cambiar la frecuencia de la señal portadora emitida por el transmisor y percibida por el dispositivo receptor dependiendo de la velocidad de su movimiento relativo:

F d =¦ pr -¦ 0,

Dónde F re- frecuencia Doppler,

¦ pr - frecuencia de la señal recibida,

¦ 0 - frecuencia de la señal transmitida.

Se pueden realizar mediciones de frecuencia Doppler no solicitado o pedido método. En no solicitado método, la velocidad radial de la aeronave en la longitud de onda de la señal yo 0, se define:

V r =F re l 0,

en pedido método:

V r = F d l 0 /2.

Para determinar el alcance, debe integrar los resultados de medir la velocidad de vuelo durante el tiempo que el objeto se mueve desde punto de partida. Al calcular las coordenadas, se utilizan dependencias para los sistemas totales de telémetro.

En la Figura 9.12 se muestran esquemas para determinar los parámetros de la aeronave basándose en el efecto Doppler.

Arroz. 9.12. Esquema para determinar las coordenadas de la aeronave mediante el método Doppler:

a) sin relé de señal, b) con relé de señal

Al realizar mediciones de trayectoria externa del movimiento de aviones pequeños (balas, artillería y proyectiles de cohetes), se utilizan las estaciones de radar de alcance Doppler DS 104, DS 204, DS 304 fabricadas por NTIIM.

Arroz. 9.13. Estaciones de radar de alcance Doppler

DS 104, DS 204, DS 304

Utilizan el método de consulta y permiten determinar velocidades en cualquier parte de la trayectoria, coordenadas actuales en el plano vertical, calcular aceleraciones, números de Mach, coeficiente de resistencia, desviaciones promedio y mediana de la velocidad inicial en un grupo de disparos.

Básico especificaciones Las estaciones DS 304 son las siguientes:

Calibre mínimo: 5 mm,

Rango de velocidad - 50 – 2000 m/s,

Alcance - 50000 m,

Error de medición de velocidad: 0,1%,

Frecuencia de la señal de sondeo: 10,5 GHz,

El nivel de potencia de señal generada es de 400 mW.

Métodos de radionavegación para determinar coordenadas, método de telémetro, líneas de posición, error del método de telémetro.

Navegación

ortodromia

Posición de la superficie

Línea de posición

Método del telémetro.

Este método se basa en medir la distancia D entre los puntos de emisión y recepción de una señal por el tiempo de su propagación entre estos puntos.

En la navegación por radio, los telémetros funcionan con una señal de respuesta activa emitida por la antena del transmisor del transpondedor (Fig. 7.2, a) cuando reciben una señal de solicitud.

Si el tiempo de propagación de las señales de solicitud t3 y la respuesta t0 es el mismo, y el tiempo de formación de la señal de respuesta en el transpondedor es insignificante, entonces el rango medido por el interrogador (telémetro de radio) es D = c(t3 + t0)/2. La señal reflejada también se puede utilizar como respuesta, que es lo que se hace al medir el alcance del radar o la altitud con un radioaltímetro.

Posición de la superficie El sistema telémetro es la superficie de una bola con radio D. Líneas de posición Habrá círculos en un plano o esfera fijo (por ejemplo, en la superficie de la Tierra), razón por la cual los sistemas de telémetro a veces se denominan circulares. En este caso, la ubicación del objeto se determina como el punto de intersección de dos líneas de posición. Dado que los círculos se cruzan en dos puntos (Fig. 7.2.6), surge una ambigüedad en la referencia, para eliminarla se utilizan medios de orientación adicionales, cuya precisión puede ser baja, pero suficiente para una elección confiable de una de las dos intersecciones. puntos. Dado que el tiempo de retardo de la señal se puede medir con pequeños errores, el telémetro RNS permite encontrar coordenadas con alta precisión. Los métodos de radiotelemetría comenzaron a utilizarse más tarde que los métodos goniométricos. Los primeros modelos de telémetros de radio basados ​​en mediciones de fase del retardo de tiempo se desarrollaron en la URSS bajo el liderazgo de L. I. Mandelstam, N. D. Papaleksi y E. Ya. Shchegolev en 1935-1937. El método de medición de pulsos se utilizó en el radar de pulsos desarrollado en 1936-1937. bajo el liderazgo de Yu. B. Kobzarev.

Métodos de radionavegación para determinar coordenadas, método goniómetro-telémetro, líneas de posición, error del método goniómetro-telémetro.

Navegación- la ciencia de los métodos y medios que aseguran el movimiento de objetos en movimiento de un punto a otro en el espacio a lo largo de trayectorias determinadas por la naturaleza de la tarea y las condiciones para su implementación.

ortodromia- un arco de círculo máximo, cuyo plano pasa por el centro del globo y dos puntos dados en su superficie.

En radionavegación, a la hora de encontrar la ubicación de un objeto, se introducen los conceptos de parámetro de radionavegación, superficies y líneas de posición.

Parámetro de navegación por radio (RPP) es una magnitud física medida directamente por el RNS (distancia, diferencia o suma de distancias, ángulo).

Posición de la superficie calcular la ubicación geométrica de puntos en el espacio que tienen el mismo valor RNP.

Línea de posición hay una línea de intersección de dos superficies de posición. La ubicación de un objeto está determinada por la intersección de tres superficies de posición o una superficie y una línea de posición.

El método del telémetro para determinar la ubicación y los componentes del vector de velocidad de objetos utilizando señales de radio de naves espaciales o sistemas de radionavegación por satélite se puede utilizar en geodesia y radionavegación espacial. Según el método, las señales de radio de navegación por satélite se reciben mediante un dispositivo receptor de canal N instalado en el objeto, las distancias desde los objetos a cada satélite se determinan midiendo los desplazamientos temporales de las secuencias de códigos generadas por los generadores de satélite con respecto a la secuencia de código generada por los generadores de objetos, así como los componentes del vector de velocidad midiendo los cambios de frecuencia Doppler recibidos utilizando sistemas de seguimiento de portadoras. En este caso, en un dispositivo receptor de N canales, uno de los cuales es el maestro y los demás son canales esclavos, la diferencia de rangos se determina entre los rangos medidos por los dispositivos receptores esclavos y el rango medido por el receptor maestro. así como las diferencias en las tasas de cambio de rangos se determinan entre las tasas de cambio de rangos calculadas a partir de las mediciones de desplazamiento de frecuencia Doppler de los receptores esclavos y la tasa de cambio de rango calculadas a partir de las mediciones de desplazamiento de frecuencia Doppler del receptor maestro, entonces las diferencias de rango doble y las diferencias de tasa de rango doble se determinan restando mutuamente las diferencias de rango y las diferencias de tasa de cambio de cada uno de los otros rangos. El resultado técnico consiste en aumentar la precisión en la determinación de las coordenadas de ubicación que componen el vector de velocidad del objeto que se está determinando mediante las señales de navegación de la nave espacial SRNS; y el uso de señales de radio de fuentes aéreas terrestres de emisiones de radio, así como el uso de emisiones de radio de naves espaciales de otros sistemas y simuladores. 4 salario mosca, 3 enfermos.

La invención se refiere al campo de la radionavegación espacial, la geodesia y puede usarse para determinar las coordenadas de ubicación y los componentes del vector de velocidad de los objetos. Existe un método conocido de telémetro diferencial Doppler para determinar las coordenadas de ubicación y los componentes del vector de velocidad de objetos a partir de señales de radio de navegación de naves espaciales (SC) de sistemas de radionavegación por satélite (SRNS), basado en mediciones de las diferencias en distancias topocéntricas entre un objeto y dos posiciones de la misma nave espacial de navegación (SV) en momentos sucesivos en el tiempo (P.S. Volosov, Yu.S. Dubenko y otros. Sistemas de navegación por satélite para barcos. Leningrado: Sudostroenie, 1976). Implementación práctica método conocido son el SRNS ruso "Cicada" y el SRNS estadounidense "Transit", sistemas de navegación de primera generación. En él, la integración del desplazamiento de frecuencia Doppler de las señales de radio recibidas durante un intervalo de tiempo T desde un satélite terrestre artificial de navegación (NES) permite determinar el número de longitudes de onda que encajan en la diferencia de distancias desde el centro de fase de la antena. del dispositivo receptor del objeto a dos posiciones de la NES (dos posiciones del centro de fase de la antena de la NES): donde t 1 y t 2 son la hora de transmisión de las marcas de tiempo NIS; R 1 (t 1) y R 2 (t 2): distancias entre los centros de fase de las antenas del objeto y el satélite; c es la velocidad de la luz; f p - frecuencia de la señal recibida; f o - frecuencia de la señal de referencia, f p = f y f y +f io +f tr +f gr +f dr, donde
f y es la frecuencia de la señal emitida por el satélite;
f y - inestabilidad de la frecuencia de la señal emitida;
fi io, f tr: cambios de frecuencia desconocidos causados ​​​​por la propagación de señales en la ionosfera y la troposfera;
f gr - cambio de frecuencia desconocido debido a fuerzas gravitacionales;
f dr - cambios de frecuencia desconocidos debido a otros factores,
f o = f y f+f o ,
Dónde
f o - cambio de frecuencia constante conocido (sesgo de frecuencia);
f - inestabilidad de la frecuencia de la señal de referencia. Teniendo en cuenta lo anterior, la expresión tomará la forma

De la expresión se desprende claramente que el desplazamiento integral de frecuencia Doppler está determinado por dos términos. El primer término son los errores de medición causados ​​por las condiciones de propagación de las ondas de radio, el campo gravitacional de la Tierra, la inestabilidad de la frecuencia de radiación del oscilador de referencia y otros factores. Entrarán en la ecuación de navegación como incógnitas. El segundo término es una medición directa del cambio en el rango de inclinación en las longitudes de onda de la frecuencia de referencia del objeto detectado. El error de suma del sistema de seguimiento del transportista (CSR), que está ausente en la ecuación de navegación considerada, también se incluye en el error de medición del parámetro de radionavegación (RPP). La función monitoreada del tiempo: la portadora de frecuencia tiene derivadas de orden superior distintas de cero. En consecuencia, además de los errores aleatorios (ruido), un servocircuito real con astatismo de orden finito tendrá errores dinámicos causados ​​por la presencia de derivadas de la acción de entrada de un orden superior al orden del astatismo del sistema. Reducir el error aleatorio del bucle de bloqueo de fase (PLL) del SSN requiere el uso de un bucle más inercial comentario(reduciendo el ancho de banda del filtro de paso bajo), pero al mismo tiempo aumentan los errores dinámicos del SSR y viceversa. Al expresar rangos a través de las coordenadas de un sistema de coordenadas geocéntrico rectangular, la ecuación de navegación toma la forma
,
Dónde
x 1, y 1, z 1, x 2, y 2, z 2 - coordenadas del centro de fase de la antena satelital en los momentos t 2 y t 1, respectivamente;
x 0 , y 0 , z 0 son las coordenadas desconocidas del centro de fase de la antena del objeto que se está determinando. Como puede ver, tres mediciones de diferencias de alcance en cuatro posiciones consecutivas del satélite en órbita permiten determinar las coordenadas del objeto x 0, y 0, z 0. Durante el proceso de medición, es necesario esperar hasta que el alcance del satélite cambie lo suficiente. El método de medición de distancias diferenciales muestra sus ventajas a distancias (bases) entre las posiciones del satélite en órbita cuando son proporcionales a las distancias entre el satélite y el objeto que se está determinando. De acuerdo con lo anterior, las desventajas del método conocido son
errores causados ​​por SSR;
errores debidos a la inestabilidad de la frecuencia de radiación del satélite y del oscilador de referencia;
errores sistemáticos y aleatorios;
Baja precisión en la determinación de las coordenadas de ubicación y los componentes del vector de velocidad de los objetos cuando se utilizan satélites en órbitas medias-altas y altas. También se conoce un método de telémetro, que se adopta como prototipo. La implementación práctica de este método es el SRNS de segunda generación: el sistema ruso de navegación por satélite en órbita global (GLONASS) y el sistema de posicionamiento global estadounidense (GPS). El equivalente geométrico del algoritmo final de este método para resolver un problema de navegación es la construcción de un conjunto de superficies de posición relativas a los satélites terrestres artificiales (NES) de navegación utilizados, cuyo punto de intersección es la posición deseada del objeto (en -Dispositivos de navegación por radio por satélite a bordo. /Ed. V.S. Shebshaevich. M. : Transporte, 1988). Para resolver un problema de navegación, el volumen mínimo requerido de dependencias funcionales debe ser igual al número de parámetros estimados. Determinar las coordenadas de la ubicación de un objeto se reduce a resolver un sistema de ecuaciones

Dónde
R 1, . . . , R 4: resultados de las mediciones de alcance inclinado obtenidos utilizando un sistema de seguimiento de retardo (DSS);
x, y, z: coordenadas del objeto en un sistema de coordenadas geométrico rectangular;
x 1 , y 1 , z 1 .... x 4 , y 4 , z 4 - coordenadas de cuatro viajeros transmitidas en el mensaje de navegación;
R t es la diferencia entre el alcance real del objeto satelital y el medido, debido al cambio en la escala de tiempo del objeto en relación con la escala de tiempo del satélite;
R 1 ,..., R 4: errores de medición causados ​​​​por la atmósfera, la ionosfera y otros factores. Para determinar las coordenadas de la ubicación de un objeto, es necesario que haya cuatro satélites simultáneamente en el campo de visión del objeto. Como resultado de la resolución de este sistema de ecuaciones se determinan cuatro coordenadas conocidas: tres coordenadas de ubicación del objeto (x, y, z) y la corrección Rt a su escala de tiempo (corrección al reloj). De manera similar, utilizando los resultados de las mediciones utilizando el SSN, se determinan tres componentes del vector de velocidad y las correcciones a la frecuencia del estándar de frecuencia del objeto utilizado para generar la escala de tiempo:
,
Dónde
- velocidades de cambio de rangos (velocidades radiales), medidas mediante SSN;
- componentes del vector de velocidad del objeto;
- componentes del vector de velocidad de cuatro satélites;
- la diferencia entre la velocidad real y la medida, debido a la discrepancia entre las frecuencias de los estándares de frecuencia del satélite y el objeto;
- errores de medición debidos a las condiciones de propagación de las ondas de radio y otros factores. La medición del alcance en el equipo del objeto se lleva a cabo midiendo el intervalo de tiempo entre las marcas de tiempo del código recibido del satélite y el código local del objeto. La efectividad de este método está determinada principalmente por el error de ruido en la medición RNP, ya que es el error de ruido el que limita el efecto de la compensación de errores altamente correlacionados. Para estimar el error de ruido se utiliza la expresión (Dispositivos de navegación por radio por satélite a bordo. /Ed. V.S. Shebshaevich. M.: Transport, 1988)

Dónde
2w - medición de la dispersión del ruido;
- duración del elemento del código del telémetro;
c/N 0 - relación entre la potencia de la señal y la densidad espectral de potencia del ruido en la entrada del receptor;
B CVD: CVD de ancho de banda unidireccional;
B IF - ancho de banda unidireccional del discriminador IF;
K 1 , K 2 son parámetros constantes dependiendo de la solución técnica elegida. La medición del cambio de frecuencia Doppler se basa en medir el incremento del rango en la frecuencia portadora utilizando un CCH. Una estimación de la precisión de medir el incremento de alcance está determinada por la expresión para la dispersión de la fase 2 f del circuito de seguimiento de portadora, que tiene la forma

Dónde
- longitud de onda portadora;
B CCH es el ancho de banda del circuito de seguimiento de portadora. El error de ruido al medir incrementos de rango en la frecuencia portadora es casi un orden de magnitud menor que el error de ruido al medir rangos utilizando códigos de telémetro. El método de telémetro no permite, por ejemplo, debido a diferencias en GLONASS y GPS SRNS, utilizarlos juntos. Por tanto, las desventajas del método conocido, el prototipo, son
errores del sistema de seguimiento debido al retraso de la relación señal-ruido;
errores del sistema de seguimiento del operador debido a la relación señal-ruido;
errores causados ​​por las condiciones de propagación de las ondas de radio en la ionosfera, la troposfera y otros factores;
errores causados ​​​​por un cambio en la escala de tiempo del objeto en relación con las escalas de tiempo del satélite debido a la inestabilidad de las frecuencias de los generadores del satélite y del generador de referencia del objeto;
imposibilidad de compartir fuentes de emisiones de radio de sistemas para diversos fines. Para eliminar el retraso ionosférico, los métodos conocidos utilizan compensación de hardware mediante mediciones de doble frecuencia y compensación mediante correcciones calculadas a partir de datos a priori. El método conocido (prototipo) se caracteriza por el siguiente conjunto de acciones sobre las señales de radionavegación por satélite recibidas:
recepción mediante un dispositivo receptor de canal N de señales de radio de dos frecuencias N NIS;
determinar las distancias desde el objeto a cada satélite midiendo los desplazamientos temporales de las secuencias de códigos generadas por los generadores de satélites con respecto a la secuencia de códigos generada por el generador de objetos;
medir incrementos de rango midiendo incrementos de fase portadora;
determinación de coordenadas de ubicación de objetos;
determinación de los componentes del vector de velocidad del objeto. El objetivo de la invención es aumentar la precisión de la determinación de las coordenadas de ubicación, determinando los componentes del vector de velocidad del objeto utilizando las señales de radio de navegación de la nave espacial SRNS y utilizando señales de radio de fuentes aéreas terrestres de emisiones de radio, como así como el uso de emisiones de radio de naves espaciales de otros sistemas y sus simuladores. El objetivo se logra por el hecho de que según el método propuesto, en un dispositivo receptor de N canales, uno de los cuales es el maestro y los otros son canales esclavos, la diferencia en rangos entre los rangos medidos por los dispositivos receptores esclavos y los Se determina el rango medido por el dispositivo receptor maestro, así como las diferencias de determinación en las tasas de cambio de rangos entre las tasas de cambio de rangos calculadas a partir de mediciones de los cambios de frecuencia Doppler de los dispositivos receptores esclavos, y la tasa de cambio de rango calculado a partir de la medición del cambio de frecuencia Doppler por el receptor maestro, luego las diferencias dobles de rangos y las diferencias dobles de las tasas de cambio de rangos se determinan restando mutuamente entre sí entre diferencias de rangos y diferencias de velocidad de cambio de rangos. Las diferencias adicionales del método propuesto son las siguientes. Los dispositivos host y receptor determinan las diferencias de alcance entre el objeto y las posiciones de dos satélites, determinadas por el intervalo de medición midiendo los incrementos de fase de la portadora utilizando sistemas de sintonización de frecuencia con bloqueo de fase para rastrear las portadoras de señales de radio de navegación por satélite. La determinación de las diferencias de doble alcance se realiza entre un objeto y dos posiciones de satélite definidas por un intervalo de medición midiendo las diferencias de frecuencia Doppler recibidas por los receptores utilizando detectores de fase en cuadratura, multiplicando sus valores promedio por el intervalo de medición. El receptor del canal maestro recibe señales del simulador de señales de satélite. El aislamiento de señales con frecuencias Doppler se realiza elevando al cuadrado las señales recibidas y luego devolviendo las frecuencias a las deseadas mediante divisores de frecuencia. La interpretación geométrica del método propuesto se ilustra utilizando el ejemplo de una constelación de cuatro naves espaciales GLONASS y una nave espacial GPS, Fig. 1. La señal de radio de navegación de la nave espacial GPS recibida por el receptor es la señal maestra, y el canal para recibir señales de la nave espacial GLONASS por parte del receptor es el esclavo. En consecuencia, las señales de navegación de la nave espacial GLONASS y del dispositivo receptor de la nave espacial son esclavas. De acuerdo con lo anterior

Dónde
- la diferencia en los alcances medidos entre cada nave espacial GLONASS esclava - usuario y entre la nave espacial GPS líder - usuario que utiliza códigos de telémetro;
- diferencias de doble rango. La interpretación geométrica de la determinación de las coordenadas y componentes del vector de velocidad a partir de diferencias en incrementos de alcance y diferencias dobles en incrementos medidos usando incrementos de fase de la portadora se ilustra usando el ejemplo de dos naves espaciales: una nave espacial maestra y una nave espacial GLONASS esclava, Fig. 2. Los puntos t 1 , t * , t 2 indican las posiciones del satélite en órbita, que son los límites de las lecturas de los parámetros de navegación (intervalo dimensional). Las diferencias en incrementos de rango se escribirán de la siguiente manera, respectivamente:

Las diferencias dobles en incrementos de rango tomarán la forma

Las diferencias de alcance entre corchetes del sistema de ecuaciones (1) muestran sus ventajas, como se mostró anteriormente a tales distancias (bases) entre las posiciones del satélite en órbita cuando son proporcionales a la distancia entre el satélite y el objeto que se está examinando. determinado. En nuestro ejemplo, las bases son insignificantes. Para satisfacer esta condición, el sistema de ecuaciones (2) se transforma en un sistema de ecuaciones idéntico para el cual se cumple esta condición:

Así, del sistema de diferencias de alcance para órbitas de satélites con parámetros orbitales idénticos para una constelación de 5 satélites, un GPS es el maestro y cuatro GLONASS son los esclavos. Los sistemas finales de ecuaciones para diferencias dobles en rangos (1) y para diferencias dobles en incrementos de rango (3), expresados ​​a través de coordenadas en un sistema de coordenadas geométrico rectangular, toman la forma
para diferencias de doble rango
,
Para diferencias dobles en incrementos de rango
;
;
,
Dónde
- coordenadas de los satélites esclavos, transmitidas en mensajes de navegación en los momentos t 1, t 2, respectivamente. De manera similar, utilizando los resultados de la medición utilizando el SSN, se determinan los componentes del vector de velocidad:
;
;
,
Dónde
- componentes del vector de velocidad NIS transmitidos en mensajes de navegación en los momentos t 1, t 2, respectivamente. Analizando los sistemas de ecuaciones de navegación de diferencias dobles en rangos (4), diferencias dobles en incrementos de rangos (5) y velocidades (6) utilizando las señales de radio satelital maestra, esclava y los correspondientes dispositivos receptores, canales, vemos que en el Con las ecuaciones se compensan las coordenadas del satélite líder GPS, así como los errores causados ​​por discrepancias entre las escalas de tiempo y frecuencias de GPS, GLONASS en relación con la escala de tiempo y la frecuencia del objeto. Si las ecuaciones de navegación del método conocido contienen errores causados ​​por la ionosfera y la troposfera, entonces las ecuaciones del método propuesto que utiliza diferencias de doble rango contienen sus diferencias. Para garantizar una alta precisión en la solución del problema de navegación debido al factor geométrico para determinar la posición en el espacio, la posición de la nave espacial en el espacio se selecciona de modo que una nave espacial esté en el cenit (lo que proporciona una alta precisión para determinar la posición vertical), y las naves espaciales restantes están en el plano horizontal en direcciones que difieren entre sí entre 120 y 180 o (lo que proporciona una alta precisión para determinar la posición horizontal) dependiendo del número de naves espaciales utilizadas. Así, el método propuesto, a pesar de, por ejemplo, serias diferencias entre GLONASS y GPS, en los métodos para especificar efemérides, en el diseño de supertramas y estructuras de los marcos de información de servicios, en la falta de identidad de los sistemas de referencia de coordenadas espaciales utilizados y las diferencias en las escalas de tiempo formadas a partir de diferentes estándares de frecuencia y tiempo, permite su uso conjunto sin que cumplan con los requisitos requeridos, es decir, sin modificaciones materiales organizativas y modificaciones en el soporte matemático de los sistemas. Al recibir señales de radionavegación de GLONASS y naves espaciales GPS en paralelo o secuencialmente, utilizando un dispositivo receptor multiplex o multicanal, y también tomando la nave espacial GPS como maestra en una serie de mediciones, y la nave espacial GLONASS como esclava y viceversa en otra serie, es posible determinar las coordenadas y componentes del objeto vector de velocidad tanto en el sistema de coordenadas-tiempo GPS como en el sistema de coordenadas-tiempo GLONASS, sin que coincidan. Compartir los sistemas garantizará una cierta universalidad de las definiciones de navegación, confiabilidad y observación confiable al comparar los resultados de las definiciones de diferentes sistemas para identificar casos de mal funcionamiento de uno de los sistemas. La confiabilidad del soporte de navegación se refiere a la capacidad de un sistema de navegación de proporcionar a un objeto información para determinar su ubicación en cualquier momento con una precisión garantizada para el área de trabajo. Se entiende por confiabilidad la capacidad de un sistema de navegación para detectar desviaciones en su funcionamiento, lo que lleva a un deterioro en la precisión de la determinación de las coordenadas y componentes del vector de velocidad del objeto más allá de los valores permitidos especificados. Si el sistema de ecuaciones de navegación de diferencias dobles del método propuesto que utiliza mediciones utilizando códigos de telémetro (1) es esencialmente un sistema de ecuaciones de diferencias de alcance, entonces el sistema de ecuaciones de navegación de diferencias dobles de incrementos de alcance medidos utilizando incrementos de fase de la portadora en el El intervalo de medición (2) es un sistema de ecuaciones de diferencias de doble rango y también permite resolver un problema de navegación: determinar las coordenadas de ubicación y los componentes del vector de velocidad del objeto. Dado que, como se mostró anteriormente, la precisión de medir diferencias dobles en incrementos de fase en frecuencias portadoras es un orden de magnitud mayor que la precisión de medir diferencias en cambios de tiempo de secuencias de códigos, entonces la precisión de resolver un problema de navegación usando incrementos de fase es también mayor que la precisión de resolver usando diferencias de rango. Para mejorar aún más la precisión de la solución del problema de navegación utilizando incrementos de fase en las frecuencias portadoras eliminando el error causado por el SCH en las mediciones, se producen diferencias dobles en los incrementos de alcance aislando de las señales recibidas con frecuencias iguales a las diferencias de frecuencia Doppler usando cuadratura. detectores de fase, en cuyas primeras salidas reciben la señal maestra, y las segundas entradas reciben las señales de los dispositivos receptores esclavos, luego las diferencias de incremento de fase se determinan multiplicando los valores promedio de las diferencias de frecuencia Doppler por el intervalo medido y determinar las diferencias de incremento de doble fase mediante su resta mutua. Lo anterior corresponde a la implementación de hardware, cuyo diagrama de bloques se muestra en la Fig. 3. El aislamiento de señales con frecuencias Doppler al recibir señales moduladas en fase con portadoras suprimidas se realiza cuadrándolas y filtrándolas, seguido de devolver las frecuencias a las deseadas mediante divisores de frecuencia. Las señales de las salidas de los dispositivos de convolución, que se alimentan a los sistemas PLL de los dispositivos receptores en la Fig. 3, en el modo de sincronización de retardo, los códigos del telémetro son señales de banda significativamente estrecha: portadoras reconstruidas moduladas con información digital. Los rangos de cambio en los valores de la portadora están determinados principalmente por el desplazamiento Doppler (50 kHz en frecuencias de naves espaciales GPS, GLONASS), y el ancho del espectro de la señal está determinado por el espectro de información digital (100 Hz). Las señales PLL pueden rastrear señales correspondientes a sólo una de las dos bandas laterales y, por lo tanto, tienen una pérdida de energía de 3 dB. Por lo tanto, la conexión de dispositivos para extraer de las señales de navegación recibidas diferencias de frecuencia Doppler iguales al método propuesto en la Fig. 3, excluyendo las segundas bandas laterales, no introduce pérdidas de energía adicionales. Las señales de radio de navegación por satélite recibidas y convertidas que llegan a los detectores de fase de cuadratura ya presentan cambios de frecuencia debido a inestabilidades de los generadores de la nave espacial, del objeto, debido a las condiciones de propagación de las ondas de radio (ionosfera, troposfera), cambios debido a las rutas de recepción y otros factores. Por lo tanto, en el proceso de aislar oscilaciones con frecuencias iguales a las diferencias de frecuencia Doppler del método propuesto, las desviaciones de frecuencia enumeradas se compensan parcialmente entre sí. E incluso con diferencias triples, su contribución a la precisión de las determinaciones de navegación será insignificante. Cuando se utilizan incrementos de fase para resolver el problema de navegación, la influencia de los incrementos de fase en la precisión se debe a la ionosfera, las troposferas para los puntos extremos del intervalo de medición difieren poco y prácticamente se eliminan cuando se forman segundas diferencias. Una característica distintiva especial del método propuesto es que al medir las diferencias en los incrementos de fase utilizando oscilaciones iguales a las diferencias en las frecuencias Doppler, la señal de cualquier fuente de radiación se puede utilizar como señal principal: terrestre, aérea o radiación de una nave espacial. de otros sistemas. En este caso, el principal requisito para el dispositivo receptor del objeto detectado es la capacidad de recibir la señal y convertirla de tal manera que asegure el funcionamiento del bloque de detectores de fase en cuadratura. Además, no es necesario conocer las coordenadas de las fuentes de radiación, sus sistemas horarios, las inestabilidades de frecuencia y los incrementos de frecuencia debidos a la propagación de ondas de radio. Se compensan durante las mediciones de navegación. La opción más óptima para la implementación de hardware del método propuesto es la opción cuando las señales portadoras moduladas por los códigos de telémetro de los simuladores se utilizan como señal principal del dispositivo receptor del objeto. Los simuladores permiten optimizar la tasa de cambio de frecuencia específicamente para cada tipo de sistema de navegación y así garantizar su funcionamiento óptimo en términos de obtener la precisión potencial para determinar las coordenadas de ubicación y los componentes del vector de velocidad del objeto. Características distintivas del método propuesto:
recepción mediante un dispositivo receptor de N canales de señales de radio de navegación de N satélites, uno de cuyos canales es el maestro y los demás son esclavos;
determinar las diferencias de incremento de rango y las diferencias de rango restando de los incrementos de fase de la portadora y los cambios de tiempo de secuencia de código medidos por los dispositivos receptores esclavos los incrementos de fase de la portadora y el cambio de tiempo de secuencia de código medidos por el dispositivo receptor maestro;
determinar diferencias dobles en rangos de incrementos de rangos y rangos mediante resta mutua de diferencias en diferencias dobles en incrementos de fase portadora y diferencias en cambios de tiempo de secuencias de códigos en una secuencia determinada por el factor geométrico para determinar la posición en el espacio;
usar diferencias en diferencias dobles en incrementos de fase portadora para determinar las coordenadas y componentes del vector de velocidad del objeto;
medir diferencias dobles en incrementos de rango aislando señales con frecuencias iguales a las diferencias en las frecuencias Doppler recibidas por el canal maestro y cada canal esclavo del dispositivo receptor usando detectores de fase en cuadratura, cuyas primeras entradas reciben señales del canal maestro, y la segunda las entradas reciben señales de los esclavos y las multiplican por valores medios por intervalo de medición;
recepción por el canal principal del dispositivo receptor de señales de radio de fuentes terrestres y aéreas de emisiones de radio y emisiones de radio de naves espaciales de otros sistemas;
uso de simuladores por los canales principales del dispositivo receptor como señal;
aislar señales con frecuencias Doppler al recibir señales modeladas en fase con portadoras suprimidas al cuadrarlas y filtrarlas, seguido de devolver las frecuencias a las deseadas usando divisores de frecuencia. Por lo tanto, el método propuesto para determinar las coordenadas de ubicación y los componentes del vector de velocidad de los objetos a partir de las señales de radio de la nave espacial SRNS tiene novedad, diferencias significativas y, cuando se usa, da un efecto positivo que consiste en aumentar la precisión, confiabilidad y confiabilidad de determinaciones de navegación de sistemas de radionavegación terrestres y por satélite.