L'invention concerne un procédé de télémétrie permettant de déterminer l'emplacement et les composantes du vecteur vitesse d'objets à l'aide de signaux radio provenant d'engins spatiaux de systèmes de radionavigation par satellite. Méthode télémétrique Méthodes de localisation

Sur la base de l'ensemble des paramètres géométriques mesurés, le système de détermination de la localisation des sources EMR est divisé en :

· triangulation (goniomètre, radiogoniométrie) ;

· télémètres différentiels ;

· télémètres à différence angulaire.

Le type et le nombre de grandeurs géométriques mesurées déterminent la structure spatiale du système de détermination de l'emplacement de la source EMR : le nombre de points de réception spatialement séparés des signaux de la source EMR et la géométrie de leur emplacement.

La méthode de triangulation (goniomètre, radiogoniométrie) est basée sur la détermination de directions (relèvements) vers la source EMR en deux points de l'espace à l'aide de radiogoniomètres espacés à la base d (Fig. 18, a).

Riz. 18. Explication de la méthode de triangulation pour déterminer l'emplacement de la source EMR dans le plan (a) et dans l'espace (b)

Si la source EMR est située dans un plan horizontal ou vertical, alors pour déterminer son emplacement, il suffit de mesurer deux angles d'azimut μ1 et μ2 (ou deux angles d'élévation). L'emplacement de la source EMR est déterminé par le point d'intersection des lignes droites O1I et O2I - deux lignes de position.

Pour déterminer l'emplacement de la source dans l'espace, mesurer les angles d'azimut qa1 et qa2 en deux points espacés O1 et O2 et l'angle d'élévation qm1 en l'un de ces points ou, à l'inverse, les angles d'élévation qm1 et qm2 en deux points de réception et le angle d'azimut qa1 à l'un d'eux (Fig. 18, b).

Par calcul, la distance d'un des points de réception à la source peut être déterminée à l'aide des angles mesurés et de la valeur de base connue d :

à partir de là, nous assimilons deux expressions pour h :

Ainsi, la distance à la source

La méthode de triangulation est techniquement facile à mettre en œuvre. Par conséquent, il est largement utilisé dans les systèmes radio et RTR, dans les systèmes de diversité radar passifs pour détecter et déterminer les coordonnées des objets émetteurs.

Un inconvénient important de la méthode de triangulation est qu'avec une augmentation du nombre de sources EMR situées dans la zone de couverture des radiogoniomètres, de fausses détections de sources inexistantes peuvent se produire (Fig. 19). Comme on peut le voir sur la figure 19, en plus de déterminer les coordonnées de trois vraies sources I1, I2 et I3, six fausses sources LI1, ..., LI6 sont également détectées. Les fausses détections peuvent être éliminées lors de l'utilisation de la méthode de triangulation en obtenant des informations redondantes sur les sources radiogoniométriques - en augmentant le nombre de radiogoniomètres espacés ou en identifiant les informations reçues comme appartenant à une source spécifique. L'identification peut être effectuée en comparant les signaux reçus par les radiogoniomètres par fréquence porteuse, période de répétition et durée d'impulsion.

Riz. 19.

Des informations supplémentaires sur les sources sont également obtenues grâce au traitement de corrélation croisée des signaux reçus en des points espacés de l'espace.

L'élimination des fausses détections lors de l'utilisation de la méthode de triangulation est également possible en obtenant des données sur la différence de distance entre la source de rayonnement et les points de réception (emplacements des radiogoniomètres). Si le point d'intersection des lignes de relèvement ne se trouve pas sur l'hyperbole correspondant à la différence de distance, alors c'est faux.

La méthode de mesure de différence de portée pour déterminer la localisation est basée sur la mesure, à l'aide de RES, de la différence de distance entre la source EMR et les points de réception séparés dans l'espace par une distance d. L'emplacement de la source sur le plan se trouve au point d'intersection de deux hyperboles (deux différences de distance mesurées en trois points de réception) appartenant à des bases différentes A1A2, A2A3 (Fig. 20). Les foyers des hyperboles coïncident avec les emplacements des points de réception.

Riz. 20.

La position spatiale des sources EMR est déterminée par trois différences de portée, mesurées en trois à quatre points de réception. L'emplacement source est le point d'intersection de trois hyperboloïdes de révolution.

La méthode goniomètre-différence-télémètre de détermination de localisation consiste à mesurer, à l'aide de RES, la différence de distance entre la source EMR et deux points de réception espacés et à mesurer la direction vers la source en l'un de ces points.

Pour déterminer les coordonnées de la source dans l'avion, il suffit de mesurer l'azimut μ et la différence des plages de pression artérielle de la source aux points de réception. L'emplacement de la source est déterminé par le point d'intersection de l'hyperbole et de la droite.

Pour déterminer la position de la source dans l'espace, il est nécessaire de mesurer en plus l'angle d'élévation de la source EMR en l'un des points de réception. L'emplacement source est trouvé comme le point d'intersection des deux plans et de la surface de l'hyperboloïde.

Les erreurs dans la détermination de l'emplacement d'une source EMR sur un plan dépendent des erreurs de mesure de deux grandeurs géométriques :

· deux roulements dans les systèmes de triangulation ;

· deux différences de portée dans les systèmes télémétriques différents ;

· un relèvement et une différence de distance dans les systèmes télémétriques à différence angulaire.

Avec une loi gaussienne centrée de distribution des erreurs dans la détermination des lignes de position, la valeur efficace de l'erreur dans la détermination de l'emplacement de la source est :

où sont les écarts des erreurs dans la détermination des lignes de position ; r est le coefficient de corrélation croisée des erreurs aléatoires dans la détermination des lignes de position L1 et L2 ; r - angle d'intersection des lignes de position.

Pour les erreurs indépendantes dans la détermination des lignes de position, r = 0.

Avec la méthode de triangulation pour déterminer l'emplacement de la source

Erreur de position quadratique moyenne

Lors de l'utilisation de radiogoniomètres identiques

La plus grande précision sera obtenue lorsque les lignes de position se coupent à angle droit (r = 90°).

Lors de l'évaluation des erreurs lors de la détermination de l'emplacement d'une source dans l'espace, il est nécessaire de prendre en compte les erreurs de mesure de trois grandeurs géométriques. L'erreur de localisation dépend dans ce cas de l'orientation spatiale relative des surfaces de position. La plus grande précision de détermination de position sera obtenue lorsque les normales aux surfaces de position se couperont à angle droit.

L'invention concerne le domaine de l'ingénierie radio, à savoir les systèmes de surveillance radio permettant de déterminer les coordonnées de l'emplacement de sources d'émission radio (ERS). Le résultat technique obtenu est une réduction des coûts de matériel. La méthode proposée est basée sur la réception des signaux RES par des antennes, mesurant la différence de temps de réception du signal RES en plusieurs points de l'espace par balayage de récepteurs radio, convertie en un système d'équations, et repose également sur l'utilisation de deux signaux identiques. , des postes fixes de surveillance radio (RP), dont l'un est pris comme premier, se connectant à une autre ligne de communication, tout en étalonnant le compteur de la valeur du retard d'arrivée des signaux en (RP), à l'aide d'un équipement radioélectronique de référence (RES ) avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus, un balayage quasi-synchrone et une mesure des niveaux de signal à des fréquences d'accord fixes spécifiées sont effectués au niveau du RP et du délai d'arrivée des signaux RES. Les informations de l'esclave RP sont transmises au maître, où le rapport de niveau et la différence de délai d'arrivée des signaux RES sont calculés, en tenant compte des résultats de l'étalonnage des compteurs, et de deux équations pour la position du RES sont compilés, dont chacun décrit un cercle de rayon égal à la distance du RP au RES. Les distances sont déterminées par le rapport des niveaux de signal et la différence de temps de réception du signal mesuré au RP en utilisant une seule paire d'antennes avec un azimut connu de l'axe du lobe principal et un diagramme de rayonnement, dont le lobe principal de chacune est situé dans différents demi-plans par rapport à la ligne de base, et les coordonnées de l'IR sont déterminées par une méthode numérique de résolution des équations compilées, en prenant comme vraies uniquement les coordonnées liées au demi-plan par rapport à la ligne de base dans laquelle le lobe principal de l'antenne avec le niveau de signal reçu le plus élevé est localisée. Le dispositif mettant en œuvre le procédé contient deux RP identiques, dont l'un est le maître, et contient à chaque station des antennes directives, un récepteur radio à balayage de mesure, un compteur de retard d'arrivée du signal, un ordinateur et un dispositif de communication connectés d'une certaine manière. 2 n.p. f-ly, 2 malades.

Dessins pour le brevet RF 2510038

L'invention concerne le domaine de l'ingénierie radio, à savoir les systèmes de surveillance radio pour déterminer les coordonnées de l'emplacement de sources d'émission radio (ERS), dont les informations ne figurent pas dans la base de données (par exemple, le service national des radiofréquences ou l'État service de supervision des communications). L'invention peut être utilisée pour rechercher la localisation de moyens de communication non autorisés.

Il existe des méthodes connues pour déterminer les coordonnées des PRI, dans lesquelles au moins trois radiogoniomètres passifs sont utilisés, le centre de gravité de la zone d'intersection des azimuts identifiés au front d'arrivée des vagues est pris comme estimation de l'emplacement . Les principaux principes de fonctionnement de ces radiogoniomètres sont l'amplitude, la phase et l'interférométrie. Une méthode largement utilisée est la méthode de radiogoniométrie d'amplitude, qui utilise un système d'antenne présentant un diagramme de rayonnement avec un maximum prononcé du lobe principal et un minimum de lobes arrière et latéraux. De tels systèmes d'antenne comprennent, par exemple, des antennes log-périodiques ou avec une caractéristique cardioïde, etc. Avec la méthode d'amplitude, la rotation mécanique est utilisée pour atteindre la position de l'antenne à laquelle le signal de sortie a une valeur maximale. Cette direction est considérée comme une direction vers l’Iran. Les inconvénients de la plupart des radiogoniomètres incluent le degré élevé de complexité des systèmes d'antennes, des dispositifs de commutation et la présence de récepteurs radio multicanaux, ainsi que la nécessité de systèmes de traitement de l'information à grande vitesse.

La présence dans les districts fédéraux du service national des radiofréquences de postes de contrôle radio interconnectés par le point central d'un vaste réseau, équipés de moyens de réception des signaux radio, de mesure et de traitement de leurs paramètres, permet de compléter leurs fonctions par les tâches de déterminer les coordonnées de localisation de ces sources radioactives, dont les informations ne figurent pas dans la base de données, sans recourir à l'utilisation de radiogoniomètres complexes et coûteux.

Il existe une méthode connue pour déterminer les coordonnées de l'emplacement RES, N, au moins quatre postes de radiocommande fixes sont utilisés, situés non sur la même ligne droite, dont l'un est pris comme poste de base, se connectant avec le postes N-1 restants par des lignes de communication, un balayage quasi-synchrone est effectué à tous les postes à des fréquences d'accord fixes données, faire la moyenne des valeurs mesurées des niveaux de signal à chacune des fréquences balayées, puis au poste de base pour chacun des les combinaisons C 4 N (combinaisons de N par 4) basées sur la relation inversement proportionnelle entre les rapports de distance du poste à la source radio et la source radio correspondante. Sur la base des différences de niveaux de signal, exprimées en dB, trois équations sont faites, chacune dont décrit un cercle de rapports égaux, sur la base des paramètres de deux paires quelconques dont ils déterminent la valeur moyenne actuelle de la latitude et de la longitude de l'emplacement de la source d'émission radio. L'inconvénient de cette méthode est le grand nombre de postes de surveillance radio fixes.

Des procédés et des dispositifs de radiogoniométrie sont connus (4, 5), qui peuvent être utilisés dans le but de déterminer des coordonnées.

La méthode (4) est basée sur la réception de signaux par trois antennes, formant deux paires de bases de mesure, mesurant les différences des temps d'arrivée des signaux RES et des calculs déterministes des coordonnées souhaitées.

Les inconvénients de cette méthode incluent :

1) Un grand nombre d'antennes.

2) La méthode n'est pas axée sur l'utilisation de postes de contrôle radio.

3) Les bases de mesure pour calculer la différence des temps d'arrivée des signaux avec des paires d'antennes limitent considérablement l'espacement de ces antennes, sans compter l'inopportunité et la grande complexité technique de mise en œuvre du procédé.

Un radiogoniomètre à différence de distance espacé (5), constitué de deux points périphériques, un central et un système horaire unique, a pour but de soulager le canal de communication entre points. Les points périphériques sont conçus pour recevoir, stocker, traiter les signaux et transmettre des fragments de signal au CPU, où la différence de temps d'arrivée du signal est calculée. Le système de temps unifié utilise un chroniqueur, qui est un gardien de l'échelle de temps actuelle (horloge) liée à l'échelle de temps unifiée, conçu pour relier les valeurs de niveau de signal enregistrées dans la mémoire à la valeur du temps de réception.

Ce radiogoniomètre présente les inconvénients suivants :

1) Non adapté aux points de contrôle radio utilisés dans les succursales des districts fédéraux du service national des radiofréquences ou du service national de surveillance des communications.

2) Un grand nombre de postes spécialisés de radiogoniométrie (mais pas de radiocommande).

3) Sans fondement et non divulgué (au moins jusqu'à schéma fonctionnel) l'utilisation d'un système horaire unifié sur le CPU et de chroniqueurs sur le PP, synchronisés avec le système horaire unifié.

4) La nécessité de canaux radio à large bande passante (jusqu'à 625 Mbauds) pour transmettre même des fragments de signaux de PP1 et PP2 au CPU.

5) Pour organiser une chaîne radio, des appareils de transmission radio et l'obtention de l'autorisation de les faire fonctionner dans certaines conditions de fonctionnement sont nécessaires.

Il existe une méthode télémétrique différentielle permettant de déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif qui la met en œuvre (6).

Procédé basé sur la réception de signaux RES par quatre antennes formant trois bases de mesures indépendantes en des points A, B, C, D espacés de telle sorte que le volume de la figure formée à partir de ces points soit supérieur à zéro (V A,B, C,D >0 ). Le signal est reçu simultanément par toutes les antennes ; trois différences temporelles indépendantes t AC, t BC, t DC de réception du signal par des paires d'antennes formant les bases d'antenne de mesure (AC), (BC) et (DC) sont mesurées. Sur la base des différences temporelles mesurées, les différences de distance entre l'IR et les paires de points (A, C), (B, C), (D, C) sont calculées, pour k-ème triple antennes situées aux points A, B, C à k=1, B, C, D à k=2, D, C, A à k=3, les valeurs d'angle k caractérisant la position angulaire du plan de position sont calculées en utilisant les différences de plage mesurées RES k , k=1, 2, 3 par rapport à la base de mesure correspondante, et les coordonnées du point F k appartenant au k-ième plan de la position RES, calculer les coordonnées requises de RES comme coordonnées de le point d'intersection de trois plans de position RES k , k=1, 2, 3 dont chacun est caractérisé par les coordonnées des points emplacement k-ième les triples d'antenne et les valeurs calculées de l'angle k et des coordonnées du point F k , affichent les résultats du calcul des coordonnées du RES dans un format donné.

Ce procédé et le dispositif qui le met en œuvre sont plus proches de celui revendiqué, mais présentent également un certain nombre d'inconvénients importants :

1) La complexité de la mise en œuvre pratique de la méthode en raison de l'impossibilité de mesurer les différences de temps de réception du signal RES uniquement par les antennes (les récepteurs radio de mesure sont absents dans le schéma fonctionnel).

2) La nécessité d'amener les signaux RES des antennes EMD espacées à une distance optimale de 0,6-0,7 R selon (2) à un point, ce qui est pratiquement peu pratique à mettre en œuvre.

3) Il est très difficile de mesurer la différence dans le temps de réception du signal RES à des fréquences données spécifiques directement à partir des antennes (sans utiliser de récepteurs radio, qui ne sont pas représentés dans le schéma fonctionnel).

4) Pour mesurer la différence de temps de réception du signal directement depuis les antennes, des compteurs à deux entrées sont utilisés.

5) La complexité de mise en œuvre technique due au grand nombre d'ordinateurs différents.

6) Incertitude dans la construction de la surface de position sous la forme d'un plan perpendiculaire au plan des antennes, puisque les antennes aux points A, B, C, D ne sont pas situées dans le même plan, comme en témoigne la condition V A, B , C, D > 0 dans les revendications .

Le plus proche de celui revendiqué est le procédé télémètre-différence-télémètre pour déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif (7) qui le met en œuvre, adopté comme prototype.

La méthode est basée sur la réception d'un signal par trois antennes, la mesure des valeurs de deux différences dans les instants de réception du signal RES par les antennes, la mesure de deux valeurs de la densité de flux de puissance du signal RES, et ultérieurement traitement des résultats de mesure afin de calculer les coordonnées du point par lequel passe la ligne de position du RES.

Cette méthode consiste à effectuer les opérations suivantes :

Trois antennes sont situées aux sommets du triangle ABC ;

Recevez le signal sur les trois antennes ;

Deux différences des instants t AC et t BC de réception du signal RES par les antennes sont mesurées ;

Les densités de puissance surfacique P 1 et P 2 du signal sont mesurées aux emplacements des antennes 1 et 2 ;

Calculer les valeurs des différences de portées du RES aux paires d'antennes en utilisant les expressions r AC =C t AC, r BC =C t BC, r AB = r AC - r BC, où C est la vitesse de propagation de l'onde électromagnétique ;

Calculez les coordonnées à l'aide de la formule résultante.

Conformément à (7), le dispositif mettant en œuvre le procédé comprend :

Trois antennes ;

Deux compteurs de décalage horaire ;

Deux densimètres de puissance surfacique ;

Unité informatique ;

Bloc de visualisation.

Le prototype présente les inconvénients suivants :

1) La complexité pratique de mise en œuvre de la méthode en raison de l'impossibilité de mesurer les différences de temps de réception du signal RES uniquement par les antennes (les récepteurs radio de mesure sont absents dans le schéma fonctionnel).

2) La nécessité de combiner les signaux RES provenant d'antennes espacées de plusieurs kilomètres en un seul point pour des mesures avec des compteurs à deux entrées, ce qui constitue un problème important qui n'a pas été résolu par les auteurs du brevet.

3) Non adapté à l'équipement des postes de contrôle radio (deux compteurs de décalage horaire, deux densimètres de puissance, une unité de calcul, une unité d'indication) disponibles dans les succursales des districts fédéraux du service radiofréquence de la Fédération de Russie sont redondants , et ne peut donc pas y être utilisé.

4) Applicable antennes de réception ne peut être qu'isotrope, puisque les formules de calcul des coordonnées ne contiennent pas les paramètres de leurs modèles directionnels.

Le but de la présente invention est de développer une méthode de détermination des coordonnées de localisation de sources radioactives par deux postes de contrôle radio, qui permettra d'appliquer cette méthode dans presque toutes les branches des districts fédéraux du Service des Radiofréquences de La fédération Russe.

Cet objectif est atteint grâce aux caractéristiques spécifiées dans les revendications, communes au prototype : une méthode de détermination des coordonnées de localisation des sources d'émission radio, basée sur la réception des signaux d'irradiation par des antennes, mesurant les niveaux et le décalage horaire de réception des signaux. à partir de sources d'irradiation en plusieurs points de l'espace par balayage de récepteurs radio et converties en un système d'équations, et particularités : pour déterminer les coordonnées de l'emplacement du RES, deux postes de contrôle radio fixes identiques sont utilisés, dont l'un est pris comme le leader, relié à l'autre par une ligne de communication, le compteur de la valeur du retard d'arrivée des signaux aux postes est calibré à l'aide du standard RES avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus, puis aux postes ils effectuent un balayage quasi-synchrone et mesure des niveaux de signal à des fréquences d'accord fixes données et du retard dans l'arrivée des signaux PR, puis les transfère au poste de base, où ils calculent le rapport de niveau et la différence dans le retard d'arrivée des signaux RES, en tenant compte les résultats de l'étalonnage des compteurs, et compilent également deux équations pour la position du RES, dont chacune décrit un cercle de rayon égal à la distance du poteau au RES, et ces distances sont déterminées par le rapport du signal les niveaux et la différence de temps de réception du signal, mesurés aux postes utilisant une seule paire d'antennes avec un azimut connu de l'axe du lobe principal et la directionnalité du diagramme, et les coordonnées du RES sont déterminés par une méthode numérique de résolution des équations compilées. Le procédé de l'invention est illustré par des dessins qui montrent :

Sur la Fig.1 - l'emplacement de deux postes de surveillance radio et la position du RES, E - position vraie, Efficace - fictive ; a, b - angles de position de l'axe du lobe principal du fond ; AB - ligne de base ; AE, BE - lignes d'azimuts a et b jusqu'à la vraie position de l'IRE ; AEf, VEf - lignes d'azimuts af et bf jusqu'à l'IRE fictif ;

La figure 2 est un schéma bloc de mise en œuvre du procédé proposé,

La méthode proposée consiste à effectuer les opérations suivantes :

1) Étalonnez le compteur de retard d'arrivée du signal (SAR) aux postes à l'aide d'un tableau de RES de référence avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus. Chaque RES de référence doit être située dans la zone EMD des deux postes. Leur nombre et leur répartition dans la zone EMD doivent être suffisants pour assurer la précision de calibrage spécifiée tant en distance qu'en azimut des poteaux.

2) À chaque poste, les niveaux de signal sont mesurés à l'aide d'un récepteur radio et le retard d'arrivée des signaux RES à l'aide d'un compteur approprié, en utilisant des antennes de poste avec un diagramme de rayonnement connu, tout en réglant le récepteur sur des fréquences fixes spécifiées. La procédure de mesure des valeurs de retard d'arrivée des signaux RES est réalisée de la même manière que l'étape 1. Les résultats sont inscrits dans la banque de données de votre ordinateur.

3) Envoyer des informations de l'ordinateur esclave à l'ordinateur maître via le canal de communication du périphérique de communication.

4) Calculer la différence entre les valeurs de retard d'arrivée des signaux aux antennes des poteaux à la fois du RES de référence et du RES, en tenant compte des résultats selon la revendication 1, et calculer également le rapport des niveaux des signaux du RES, mesurés par les récepteurs radio des postes.

5) Composez un système de deux équations qui déterminent la position de l'IRE et résolvez-le numériquement en utilisant les données du point 4.

Les équations de position auront alors la forme de cercles

où : r a, r b sont les distances entre les poteaux et le RES souhaité, et 8 est leur différence (Fig. 1).

Nous écrivons les carrés des rapports de rayon en termes de niveaux de signal mesurés comme

Le rapport des carrés des distances, déterminé par la différence des niveaux de signaux mesurés aux postes d'écoute radio A et B et exprimé en dB, permet de décrire la ligne de position du PXR, tout en éliminant la dépendance de cette ligne de position par rapport au puissance de la source d'émission radio souhaitée. Dans ce cas, à partir de (3), sur la base de la différence de distances calculée, les carrés des distances sont déterminés sous la forme :

Et .

Étant donné que les cercles se coupent en deux points symétriques par rapport à la ligne de base (voir Fig. 1), une ambiguïté apparaît dans les coordonnées de l'IRI. Pour lever l'ambiguïté qui en résulte, des mesures répétées peuvent être effectuées à l'aide d'antennes directionnelles (avec un diagramme de faisceau connu), par exemple des antennes rotatives log-périodiques ou cardioïdes. Mais cette option est associée à des coûts de temps importants et à la complexité de l'automatisation d'une telle solution. Dans le procédé selon l'invention, la détermination des coordonnées du RES avec élimination simultanée de l'ambiguïté est effectuée en mesurant les niveaux de signal directement sur les antennes directives. Dans ce cas, les antennes directives ne tournent pas dans la direction du signal émis maximum, mais la position de l'axe de son lobe principal au niveau des deux poteaux doit être connue, et les lobes sont orientés dans des directions approximativement opposées par rapport à la base. Cette position des axes des lobes principaux des antennes est représentée sur la Fig.1. La dépendance de la FEM à la sortie de l'antenne E() est liée à l'intensité du champ à proximité et l'angle qui détermine la position de l'axe du lobe principal du faisceau inférieur par rapport à l'azimut au PXR peut être représenté comme E() = Em (), où Em est la FEM maximale correspondant à la direction du lobe de l'axe principal vers la source, () - une fonction qui détermine le diagramme d'antenne. Maintenant, le rapport des niveaux de signal pour les antennes directives n (a, b) peut être représenté en termes de rapport des niveaux reçus des antennes omnidirectionnelles n ab as, où

Et - fonction des relations ADN.

Ainsi n ab =n( a , b)/ ( a , b) et les carrés des rayons (4) du système (1) se présenteront sous la forme :

Pour résoudre le système d'équations (1) et (2), en tenant compte de (5) et (6), il faut déterminer les angles a, b et savoir (). D'après la figure 1, ils sont définis comme a = a - a, b = b - b, ,

où : 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 composition du dispositif selon l'invention mettant en œuvre le procédé selon l'invention comprend deux postes de radiocommande identiques - RKP A et RKP B, contenant :

1. Antennes 1, 6 ;

2. Récepteurs radio (RP) 2, 7 ;

3. Mètres de valeurs de retard de signal (IVZ) 3, 8 ;

4. Ordinateurs 4, 9 ;

5. Appareils de communication 5, 10.

L'un des postes (par exemple, que ce soit le poste RKP A) est le leader. Les sorties des antennes 1, 6 sont reliées aux entrées des récepteurs radio à balayage 2, 7, les ordinateurs de contrôle 4, 9 sont reliés par des connexions bidirectionnelles à un dispositif de communication 5, 10, destiné à transmettre des informations, les récepteurs à balayage 2, 7 et mètres du retard à l'arrivée des signaux 3, 8, dont l'entrée est chacune reliée à la sortie du récepteur de balayage correspondant. Les signaux RES mesurés par les récepteurs sont envoyés via une communication bidirectionnelle à l'ordinateur du poste correspondant. Dans les blocs 3, 8, la valeur du délai d'arrivée des signaux issus à la fois de la référence RES pour créer un fichier d'étalonnage utilisé dans le calcul des coordonnées, et des signaux RES est mesurée et les valeurs mesurées sont transmises à la demande de l'ordinateur à sa base de données . Sous le contrôle du poste maître, toutes les informations du poste esclave sont transmises via le canal de communication du dispositif de communication 5, 10 au poste maître. Là, les coordonnées sont calculées à l'aide des équations de position du RES, en tenant compte des diagrammes de rayonnement des antennes et des fichiers d'étalonnage. Les calculs de coordonnées sont effectués selon la méthode numérique des approximations successives. Ainsi, la méthode proposée permet de déterminer les coordonnées du RES contrairement au prototype :

1) seulement deux postes fixes de surveillance radio;.

2) le signal RES n'est reçu que par deux antennes ;

3) des antennes directives avec des maxima prononcés du diagramme de rayonnement sont utilisées, et non avec un diagramme de rayonnement circulaire ;

4) la mesure des valeurs de retard d'arrivée des signaux aux antennes des poteaux est effectuée à l'emplacement des antennes avec un compteur à entrée unique, en utilisant non pas directement les signaux des sorties d'antenne, mais en utilisant des signaux amplifiés et signaux filtrés provenant des sorties des récepteurs radio ;

5) le calcul de la différence entre les valeurs mesurées du délai d'arrivée du signal est effectué non pas par un compteur à deux entrées connecté à la sortie des antennes espacées, mais sur un ordinateur du poste principal à l'aide de fichiers d'étalonnage obtenus par mesure ;

6) le lobe principal de chaque antenne est situé dans des demi-plans différents par rapport à la ligne de base. en prenant comme vraies uniquement les coordonnées liées au demi-plan par rapport à la ligne de base dans laquelle se trouve le lobe principal de l'antenne avec le niveau le plus élevé du signal reçu.

7) le calcul des coordonnées de localisation est effectué à l'aide d'une méthode numérique ;

8) lorsque l'incertitude sur l'emplacement du RES par rapport à la ligne de base est a priori levée, une antenne omnidirectionnelle est utilisée (par exemple, une antenne fouet ou biconique) et les coordonnées sont calculées à l'aide des formules (1), (2) en tenant compte de (3) et (4). Ceci simplifie la mise en œuvre du dispositif selon la méthode proposée

De telles caractéristiques n'ont été identifiées ni dans les analogues ni dans le prototype et indiquent la présence dans l'invention proposée de signes de nouveauté et d'un niveau d'ingéniosité approprié.

Littérature.

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2. Lipatnikov V.A., Solomatin A.I., Terentyev A.V. Radiogoniométrie. Théorie et pratique. Saint-Pétersbourg VAS, 2006 - 356 p.

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7. Méthode télémétrique-différence-télémètre pour déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif qui la met en œuvre. Brevet RF n° 2363010, C2, publ. 27/10/2007 Auteurs : Saibel A.G., Weigel K.I.

RÉCLAMER

1. Une méthode pour déterminer les coordonnées de l'emplacement des sources d'émission radio (RS), basée sur la mesure des niveaux et de la différence dans l'heure d'arrivée du signal de la RS aux antennes espacées par balayage des récepteurs radio et convertie en un système de équations, caractérisé en ce qu'on utilise deux postes de surveillance radio fixes, dont l'un est pris comme leader, se connectant à une autre ligne de communication, calibre le compteur de la valeur du retard de l'arrivée des signaux aux postes, en utilisant des moyens radioélectroniques standards avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus, ils effectuent aux postes un balayage quasi-synchrone pour identifier le rayonnement irradié, puis mesurent les niveaux de signal à des fréquences d'accord fixes données et les valeurs de retard de l'arrivée des signaux RES, en les transmettant au poste principal, où le rapport de niveau et la différence de retard d'arrivée des signaux RES sont calculés à l'aide des résultats de l'étalonnage des compteurs, et également deux équations sont établies, dont chacune décrit un cercle avec un rayon égale à la distance du poste au RES, et ces distances sont déterminées par le rapport des niveaux de signal et la différence des valeurs de retard d'arrivée du signal mesurées aux postes en utilisant une seule paire d'antennes avec un azimut connu des axes des lobes principaux et diagrammes de rayonnement, dont le lobe principal de chacun est situé dans des demi-plans différents par rapport à la ligne de base, et les coordonnées de l'IR sont déterminées à l'aide d'une méthode numérique de résolution des équations compilées, en prenant comme vraies uniquement les coordonnées liées au demi-plan par rapport à la ligne de base dans laquelle se trouve le lobe principal de l'antenne avec le niveau le plus élevé du signal reçu.

2. Dispositif de détermination des coordonnées de localisation de sources d'émission radio, contenant des postes reliés par des lignes de communication bidirectionnelles, comprenant des antennes de réception, des récepteurs radio à balayage commandés par un ordinateur, caractérisé en ce qu'il contient deux postes de commande radio identiques dont l'un est le maître, et à chaque poste un mètre l'ampleur du retard d'arrivée du signal, et les sorties des antennes sont connectées aux entrées des récepteurs radio à balayage, l'ordinateur de contrôle est connecté par des connexions bidirectionnelles au dispositif de communication, le balayage récepteur et le compteur de valeur de retard d'arrivée du signal, dont l'entrée est connectée à la sortie du récepteur de balayage.

Méthodes radiotechniques de mesures de trajectoires externes

Les équipements de mesure de trajectoires externes, basés sur le principe de l'ingénierie radio, ont une plus grande portée de suivi et sont plus universels que les équipements optiques. Il permet de déterminer non seulement les coordonnées angulaires de l'avion, mais également la distance à l'objet, sa vitesse, les cosinus directeurs de la ligne de distance, etc.

Variant dans les systèmes d'ingénierie radio, cela revient à déterminer le temps de retard tD arrivée de signaux radio émis ou réfléchis proportionnels à la portée

D = ct D ,

Où Avec=3×10 8 m/s - vitesse de propagation des ondes radio.

Selon le type de signal utilisé, la définition tD peut être réalisée en mesurant la phase, la fréquence ou le décalage temporel direct par rapport au signal de référence. La plus grande application pratique a été trouvée pouls (temporaire) Et méthodes de phases. Dans chacun d'eux, la mesure de distance peut être effectuée comme non sollicité, donc demande chemin. Dans le premier cas, la gamme D = ct D, dans la seconde - D = 0,5 ct D .

À méthode d'impulsion sans demande Des minuteries de haute précision sont installées à bord de l'avion et au sol x1 Et x2, synchronisé avant le lancement (Fig. 9.5). Selon les impulsions tu 1 chroniqueur x1émetteur embarqué P.émet des signaux d'impulsion avec une période T. Dispositif de réception au sol Etc les accepte à travers t D = D/c. Intervalle tD entre les impulsions du chroniciseur au sol toi 2 et impulsions tu 1à la sortie du récepteur correspond à la plage mesurée.

À demander la méthode d'impulsion le signal est envoyé par un émetteur au sol, reçu par un récepteur embarqué et relayé.

Riz. 9.5. Le principe de la mesure de distance par une méthode sans impulsion.

La précision de ces méthodes augmente avec l’augmentation de la fréquence d’impulsion.

Méthode des phases La mesure de la portée est que le retard du signal est déterminé par le déphasage entre le signal de demande et le signal de réponse (Fig. 9.6).

Riz. 9.6. Méthode de télémétrie de phase

L'émetteur au sol émet des vibrations :

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

Où Un 1- amplitude,

w 0- fréquence circulaire,

j 0- phase initiale,

j 1 - phase d'oscillation du signal.

L'équipement embarqué relaie le signal tu 1, et le récepteur au sol reçoit le signal

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

Où jA- le déphasage provoqué par le passage d'un signal dans l'équipement, déterminé par calcul ou expérimentation.

Changer la phase des oscillations du signal toi 2 relativement tu 1 est déterminé par la relation :

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

d'où est la portée ?

Où l 0- longueur d'onde.

Lors de la mesure paramètres de mouvement angulaire Les méthodes d'amplitude et de phase sont les plus largement utilisées dans l'ingénierie radio des avions.

Méthode d'amplitude est basé sur une comparaison des amplitudes des signaux à différentes positions de l’antenne d’émission ou de réception. Dans ce cas, deux options de mise en œuvre de systèmes goniométriques sont possibles : les radiogoniomètres d'amplitude et les balises. Dans le premier cas, le dispositif émetteur P. est situé sur l'avion, et le diagramme de rayonnement du dispositif de réception au sol Etc occupe périodiquement la position I ou II (Fig. 9.7).

Riz. 9.7. Méthode d'amplitude pour mesurer les paramètres angulaires

Si l'angle un=0, alors le niveau du signal aux deux positions du diagramme de rayonnement sera le même. Si un¹0, alors les amplitudes des signaux seront différentes, et à partir de leur différence, la position angulaire de l'avion pourra être calculée.

Dans le cas où une information sur la position angulaire doit être localisée à bord de l'avion, utiliser balise d'amplitude. Pour ce faire, un émetteur est installé au sol et le diagramme de rayonnement de l'antenne au sol est balayé, occupant périodiquement les positions I et II. En comparant les amplitudes des signaux reçus par le récepteur embarqué, la position angulaire de l'avion est déterminée.

Méthode des phases basé sur la mesure de la différence de distance entre l'avion et deux points de référence Ô 1 Et O 2(Fig. 9.8).

Riz. 9.8. Méthode de phase pour déterminer les paramètres angulaires

Dans ce cas, la distance à l'objet R1 Et R2 déterminé par la différence de phase DJ oscillations harmoniques émises par une source située en des points Ô 1 Et O 2. Cosinus de l'angle de direction q défini :

Où DANS- distance entre les points Ô 1 Et O 2.

Un exemple d'un complexe de mesures de trajectoires externes utilisé dans la pratique sur le terrain est le système « Track » (Fig. 9.10). Cet équipement, développé et produit par l'équipement de mesure SKB NTIIM, utilise le principe de base du goniomètre de coordonnées.

Il se compose de deux théodolites de télévision de suivi 1, d'un système de contrôle 2, d'un système de synchronisation temporelle unifié 3, d'un système d'enregistrement et de traitement de l'information 4. Le système « Track » permet de recevoir des informations sur les coordonnées, la vitesse, le coefficient de traînée, et également d'observer le comportement d'un objet sur l'écran du moniteur.

Riz. 9.10. Système de mesures de trajectoires externes « Track » :

Théodolite de télévision à 1 suivi ; Système à 2 commandes ; Système de synchronisation de l'heure à 3 unités ; 4-systèmes d'enregistrement et de traitement des informations

Les principales caractéristiques du système « Track » sont indiquées ci-dessous :

Erreur lors de la mesure des coordonnées angulaires à un angle d'élévation allant jusqu'à 60 degrés :

Statique - 15 secondes d'arc

En dynamique - 30 arcsec,

Paramètres de suivi d'objet maximum

Vitesse angulaire - 50 degrés/sec,

Accélération angulaire - 50 degrés/sec 2,

La fréquence d'enregistrement des coordonnées angulaires des images d'objets est de 25 à 50 images/s.

La tâche la plus importante de la recherche balistique externe est de déterminer l’emplacement spatial du centre de masse de l’avion, qui est déterminé de manière unique par trois coordonnées spatiales. Dans ce cas, la navigation utilise les notions de surfaces et de lignes de position.

Sous positionner la surface comprendre la localisation géométrique des points de localisation de l'avion dans l'espace, caractérisée par une valeur constante du paramètre de navigation mesuré (par exemple, angle d'élévation, angle d'azimut, distance, etc.). Sous ligne de position, comprendre l'intersection de deux surfaces de position.

La position d'un point dans l'espace peut être déterminée par l'intersection de deux lignes de position, de trois surfaces de position et d'une ligne de position avec une surface de position.

Selon le type de paramètres mesurés, on distingue les cinq méthodes suivantes pour déterminer la localisation d'un aéronef : goniomètre, télémètre, télémètre total et différentiel et combiné.

Méthode goniomètre est basé sur la mesure simultanée des angles de visée des avions depuis deux points différents. Il peut être basé sur des principes d’ingénierie optique et radio.

À méthode cinéthéodolite surface d'application à a=const est un plan vertical, et la surface de position à b=const- un cône circulaire dont le sommet est au point O (Fig. 9.11, a).

Riz. 9.11. Détermination des coordonnées d'objets par la méthode du théodolite film,

a) surface et ligne de position, b) schéma de détermination des coordonnées

Leur intersection détermine la ligne de position coïncidant avec la génératrice du cône. Par conséquent, pour déterminer l'emplacement de l'avion, il est nécessaire de déterminer les coordonnées du point d'intersection de deux lignes de position. DE 1 Et DE 2(Fig. 9.11, b), obtenu simultanément à partir de deux points de mesure Ô 1 Et Ô2.

Conformément au schéma considéré, les coordonnées de l'avion sont déterminées par les formules :

Où DANS- distance entre les points de mesure,

R.- rayon de la Terre dans une zone donnée.

En utilisant méthode télémétrique les coordonnées de l'avion sont déterminées par le point d'intersection de trois surfaces de position sphériques avec des rayons égaux à la portée D. Cependant, dans ce cas, une incertitude surgit du fait que les trois sphères ont deux points d'intersection, qu'elles utilisent pour éliminer moyens supplémentaires orientation.

Méthode de différence et de télémètre total est basé sur la détermination de la différence ou de la somme des distances entre l'avion et deux points de mesure. Dans le premier cas, la surface de position est un hyperboloïde à deux feuilles et pour déterminer les coordonnées de l'objet, il est nécessaire d'avoir une station (principale) supplémentaire. Dans le deuxième cas, la surface de position a la forme d'un ellipsoïde.

Méthode combinée Généralement utilisé dans les systèmes radar, où la position de l'avion est définie comme le point d'intersection d'une surface de position sphérique avec un rayon égal à la portée ( D=const), position de la surface conique ( b=const) et la position verticale de la surface ( a=const).

Méthode Doppler la détermination de la vitesse et de la localisation d'un aéronef est basée sur l'effet du changement de fréquence du signal porteur émis par l'émetteur et perçu par le dispositif de réception en fonction de la vitesse de leur mouvement relatif :

F d =¦ pr -¦ 0,

Où F d- Fréquence Doppler,

¦ pr - fréquence du signal reçu,

¦ 0 - fréquence du signal transmis.

Des mesures de fréquence Doppler peuvent être prises non sollicité ou demande méthode. À non sollicité méthode, la vitesse radiale de l'avion à la longueur d'onde du signal l 0, est défini:

V r = F d l 0,

à demande méthode:

V r = F d l 0 /2.

Pour déterminer la portée, vous devez intégrer les résultats de la mesure de la vitesse de vol au fil du temps pendant lequel l'objet se déplace de point de départ. Lors du calcul des coordonnées, les dépendances des systèmes télémétriques totaux sont utilisées.

Les schémas permettant de déterminer les paramètres de l'avion basés sur l'effet Doppler sont présentés sur la figure 9.12.

Riz. 9.12. Schéma de détermination des coordonnées de l'avion par la méthode Doppler :

a) sans relais de signal, b) avec relais de signal

Lors des mesures de trajectoire externe du mouvement des petits avions (balles, obus d'artillerie et de roquettes), les stations radar Doppler DS 104, DS 204, DS 304 fabriquées par NTIIM sont utilisées.

Riz. 9.13. Stations radar à portée Doppler

DS104, DS204, DS304

Ils utilisent la méthode de requête et permettent de déterminer les vitesses sur n'importe quelle partie de la trajectoire, les coordonnées actuelles dans le plan vertical, de calculer les accélérations, les nombres de Mach, le coefficient de traînée, les écarts moyen et médian de la vitesse initiale dans un groupe de tirs.

Basique Caractéristiques Les stations DS 304 sont les suivantes :

Calibre minimum - 5 mm,

Plage de vitesse - 50 – 2000 m/s,

Portée - 50 000 m,

Erreur de mesure de vitesse - 0,1%,

Fréquence du signal de sondage - 10,5 GHz,

Le niveau de puissance du signal généré est de 400 mW.

Méthodes de navigation radio pour déterminer les coordonnées, méthode télémétrique, lignes de position, erreur de méthode télémétrique.

La navigation

Orthodromie

Position superficielle

Ligne de position

Méthode télémétrique.

Cette méthode est basée sur la mesure de la distance D entre les points d'émission et de réception d'un signal par le temps de sa propagation entre ces points.

En radionavigation, les télémètres fonctionnent avec un signal de réponse actif émis par l'antenne de l'émetteur du transpondeur (Fig. 7.2, a) lors de la réception d'un signal de demande.

Si le temps de propagation des signaux de requête t3 et de la réponse t0 est le même et que le temps de formation du signal de réponse dans le transpondeur est négligeable, alors la portée mesurée par l'interrogateur (télémètre radio) est D = c(t3 + t0)/2. Le signal réfléchi peut également être utilisé comme réponse, ce qui est le cas lors de la mesure de la portée ou de l'altitude du radar avec un radioaltimètre.

Position superficielle Le système télémétrique est la surface d’une balle de rayon D. Lignes de position Il y aura des cercles sur un plan ou une sphère fixe (par exemple, à la surface de la Terre), c'est pourquoi les systèmes télémétriques sont parfois appelés circulaires. Dans ce cas, l'emplacement de l'objet est déterminé comme le point d'intersection de deux lignes de position. Étant donné que les cercles se coupent en deux points (Fig. 7.2.6), une ambiguïté de référence apparaît, pour éliminer quels moyens d'orientation supplémentaires sont utilisés, dont la précision peut être faible, mais suffisante pour un choix fiable de l'une des deux intersections points. Étant donné que le temps de retard du signal peut être mesuré avec de petites erreurs, les télémètres RNS permettent de trouver des coordonnées avec une grande précision. Les méthodes de télémétrie radio ont commencé à être utilisées plus tard que les méthodes goniométriques. Les premiers échantillons de télémètres radio basés sur des mesures de phase de retard ont été développés en URSS sous la direction de L. I. Mandelstam, N. D. Papaleksi et E. Ya. Shchegolev en 1935-1937. La méthode de télémétrie par impulsions a été utilisée dans le radar à impulsions développé en 1936-1937. sous la direction de Yu. B. Kobzarev.

Méthodes de radionavigation pour déterminer les coordonnées, méthode goniomètre-télémètre, lignes de position, erreur de la méthode goniomètre-télémètre.

La navigation- la science des méthodes et moyens qui assurent le déplacement d'objets en mouvement d'un point de l'espace à un autre selon des trajectoires déterminées par la nature de la tâche et les conditions de sa mise en œuvre.

Orthodromie- un arc de grand cercle dont le plan passe par le centre du globe et deux points donnés de sa surface.

En radionavigation, lors de la recherche de l'emplacement d'un objet, les concepts de paramètre de radionavigation, de surfaces et de lignes de position sont introduits.

Paramètre de radionavigation (RPP) est une grandeur physique directement mesurée par le RNS (distance, différence ou somme des distances, angle).

Position superficielle calculer l'emplacement géométrique des points dans l'espace qui ont la même valeur RNP.

Ligne de position il existe une ligne d'intersection de deux surfaces de position. L'emplacement d'un objet est déterminé par l'intersection de trois surfaces de position ou d'une surface et d'une ligne de position.

Le procédé télémétrique permettant de déterminer l'emplacement et les composantes du vecteur vitesse d'objets à l'aide de signaux radio provenant d'engins spatiaux de systèmes de radionavigation par satellite peut être utilisé dans la radionavigation spatiale et la géodésie. Selon le procédé, les signaux radio de navigation par satellite sont reçus par un dispositif de réception à canal N installé sur l'objet, les distances entre les objets et chaque satellite sont déterminées en mesurant les décalages temporels des séquences de codes générées par les générateurs de satellite par rapport au séquence de codes générée par les générateurs d'objets, ainsi que les composantes du vecteur vitesse en mesurant les décalages de fréquence Doppler reçus à l'aide de systèmes de suivi de porteuse. Dans ce cas, dans un dispositif de réception à canal N, dont l'un est le maître et les autres sont des canaux esclaves, la différence de portées est déterminée entre les portées mesurées par les dispositifs de réception esclaves et la portée mesurée par le récepteur maître, ainsi que les différences de taux de changement de gammes sont déterminées entre les taux de changement de gamme calculés à partir des mesures de décalage de fréquence Doppler des récepteurs esclaves et le taux de changement de gamme calculé à partir des mesures de décalage de fréquence Doppler du récepteur maître, puis les différences de plage double et les différences de taux de plage double sont déterminées en soustrayant mutuellement les différences de plage et les différences de taux de changement les unes des autres plages. Le résultat technique consiste à augmenter la précision de la détermination des coordonnées de localisation qui composent le vecteur vitesse de l'objet déterminé à l'aide des signaux de navigation de l'engin spatial SRNS ; et en utilisant des signaux radio provenant de sources aériennes d'émissions radio au sol, ainsi qu'en utilisant des émissions radio provenant d'engins spatiaux d'autres systèmes et simulateurs. 4 salaire f-ly, 3 malades.

L'invention concerne le domaine de la radionavigation spatiale et de la géodésie et peut être utilisée pour déterminer les coordonnées de localisation et les composantes du vecteur vitesse d'objets. Il existe un procédé de télémètre différentiel Doppler connu pour déterminer les coordonnées de localisation et les composantes du vecteur vitesse d'objets à partir des signaux radio de navigation d'engins spatiaux (SC) de systèmes de radionavigation par satellite (SRNS), basé sur des mesures des différences de distances topocentriques entre un objet et deux positions du même vaisseau spatial de navigation (SV) à des moments successifs (P.S. Volosov, Yu.S. Dubenko et autres. Systèmes de navigation par satellite pour navires. Leningrad : Sudostroenie, 1976). Mise en œuvre pratique méthode connue sont le SRNS russe "Cicada" et le SRNS américain "Transit" - systèmes de navigation de première génération. Dans celui-ci, l'intégration du décalage de fréquence Doppler des signaux radio reçus sur un intervalle de temps T d'un satellite terrestre artificiel de navigation (NES) permet de déterminer le nombre de longueurs d'onde qui s'inscrivent dans la différence de distances du centre de phase de l'antenne. du dispositif de réception de l'objet à deux positions du NES (deux positions du centre de phase de l'antenne NES) : où t 1 et t 2 sont l'heure de transmission des horodatages NIS ; R 1 (t 1) et R 2 (t 2) - distances entre les centres de phase des antennes de l'objet et du satellite ; c est la vitesse de la lumière ; f p - fréquence du signal reçu ; f o - fréquence du signal de référence, f p = f et f et +f io +f tr +f gr +f dr, où
f et est la fréquence du signal émis par le satellite ;
f et - instabilité de la fréquence du signal émis ;
f io, f tr - décalages de fréquence inconnus causés par la propagation du signal dans l'ionosphère, la troposphère ;
f gr - décalage de fréquence inconnu dû aux forces gravitationnelles ;
f dr - changements de fréquence inconnus dus à d'autres facteurs,
f o = f et f+f o ,
Où
f o - décalage de fréquence constant connu (biais de fréquence) ;
f - instabilité de la fréquence du signal de référence. Compte tenu de ce qui précède, l'expression prendra la forme

Il ressort clairement de l'expression que le décalage intégral de fréquence Doppler est déterminé par deux termes. Le premier terme concerne les erreurs de mesure causées par les conditions de propagation des ondes radio, le champ gravitationnel terrestre, l'instabilité de la fréquence de rayonnement de l'oscillateur de référence et d'autres facteurs. Ils entreront dans l’équation de navigation comme inconnues. Le deuxième terme est une mesure directe du changement de plage oblique dans les longueurs d'onde de la fréquence de référence de l'objet détecté. L'erreur d'addition du système de suivi du transporteur (CSR), absente dans l'équation de navigation considérée, est également incluse dans l'erreur de mesure du paramètre de radionavigation (RPP). La fonction surveillée du temps - la porteuse de fréquence a des dérivées d'ordre élevé non nulles. Par conséquent, en plus des erreurs aléatoires (bruit), un circuit d'asservissement réel avec un astatisme d'ordre fini aura des erreurs dynamiques causées par la présence de dérivées de l'action d'entrée d'un ordre supérieur à l'ordre de l'astatisme du système. Réduire l'erreur aléatoire de la boucle à verrouillage de phase (PLL) du SSN nécessite l'utilisation d'une boucle plus inertielle retour(rétrécissement de la bande passante du filtre passe-bas), mais en même temps les erreurs dynamiques du SSR augmentent et vice versa. Exprimant les distances à travers les coordonnées d'un système de coordonnées géocentriques rectangulaires, l'équation de navigation prend la forme
,
Où
x 1, y 1, z 1, x 2, y 2, z 2 - coordonnées du centre de phase de l'antenne satellite aux instants t 2 et t 1, respectivement ;
x 0 , y 0 , z 0 sont les coordonnées inconnues du centre de phase de l'antenne de l'objet déterminé. Comme vous pouvez le constater, trois mesures d'écarts de distance en quatre positions consécutives du satellite en orbite permettent de déterminer les coordonnées de l'objet x 0, y 0, z 0. Pendant le processus de mesure, il est nécessaire d'attendre que la portée du satellite change suffisamment. La méthode de mesure de différence de portée montre ses avantages à de telles distances (bases) entre les positions du satellite en orbite lorsqu'elles sont proportionnelles aux distances entre le satellite et l'objet à déterminer. Conformément à ce qui précède, les inconvénients du procédé connu sont
erreurs causées par SSR ;
erreurs dues à l'instabilité de la fréquence de rayonnement du satellite et de l'oscillateur de référence ;
erreurs systématiques et aléatoires ;
faible précision dans la détermination des coordonnées de localisation et des composantes du vecteur vitesse des objets lors de l'utilisation de satellites satellites sur des orbites moyennes-hautes et élevées. On connaît également une méthode télémétrique, qui est adoptée comme prototype. La mise en œuvre pratique de cette méthode est le SRNS de deuxième génération - le système russe de navigation par satellite en orbite mondiale (GLONASS) et le système de positionnement global (GPS) américain. L'équivalent géométrique de l'algorithme final de cette méthode de résolution d'un problème de navigation est la construction d'un ensemble de surfaces de position par rapport aux satellites terrestres artificiels (NES) de navigation utilisés, dont le point d'intersection est la position souhaitée de l'objet (Sur -appareils de radionavigation par satellite embarqués. /Ed. V.S. Shebshaevich. M. : Transport, 1988). Pour résoudre un problème de navigation, le volume minimum requis de dépendances fonctionnelles doit être égal au nombre de paramètres estimés. Déterminer les coordonnées de l’emplacement d’un objet revient à résoudre un système d’équations

Où
R1, . . . , R 4 - résultats des mesures de plage oblique obtenus à l'aide d'un système de suivi de retard (DSS) ;
x, y, z - coordonnées de l'objet dans un système de coordonnées géométriques rectangulaires ;
x 1 , y 1 , z 1 .... x 4 , y 4 , z 4 - coordonnées de quatre voyageurs transmises dans le message de navigation ;
R t est la différence entre la portée réelle de l'objet satellite et celle mesurée, en raison du décalage de l'échelle de temps de l'objet par rapport à l'échelle de temps du satellite ;
R 1 ,..., R 4 - erreurs de mesure causées par l'atmosphère, l'ionosphère et d'autres facteurs. Pour déterminer les coordonnées de l'emplacement d'un objet, il est nécessaire que quatre satellites se trouvent simultanément dans le champ de vision de l'objet. Suite à la résolution de ce système d’équations, quatre équations connues sont déterminées : trois coordonnées de l’emplacement de l’objet (x, y, z) et la correction Rt de son échelle de temps (correction de l’horloge). De même, à l'aide des résultats des mesures utilisant le SSN, trois composantes du vecteur vitesse et des corrections de la fréquence de l'étalon de fréquence objet utilisé pour générer l'échelle de temps sont déterminées :
,
Où
- les vitesses de changement de gamme (vitesses radiales), mesurées à l'aide du SSN ;
- les composantes du vecteur vitesse de l'objet ;
- les composantes du vecteur vitesse de quatre satellites ;
- la différence entre la vitesse vraie et celle mesurée, due à l'écart entre les fréquences des étalons de fréquence du satellite et de l'objet ;
- les erreurs de mesure dues aux conditions de propagation des ondes radio et à d'autres facteurs. La mesure de portée dans l'équipement de l'objet est effectuée en mesurant l'intervalle de temps entre les horodatages du code reçu du satellite et le code local de l'objet. L'efficacité de cette méthode est principalement déterminée par l'erreur de bruit dans la mesure RNP, puisque c'est l'erreur de bruit qui limite l'effet de compensation des erreurs hautement corrélées. Pour estimer l'erreur de bruit, l'expression est utilisée (Appareils de radionavigation par satellite embarqués. /Ed. V.S. Shebshaevich. M. : Transport, 1988)

Où
2w - dispersion du bruit de mesure ;
- durée de l'élément de code télémétrique ;
c/N 0 - rapport entre la puissance du signal et la densité spectrale de puissance du bruit à l'entrée du récepteur ;
B CVD - CVD à bande passante unidirectionnelle ;
B IF - bande passante unidirectionnelle du discriminateur IF ;
K 1 , K 2 sont des paramètres constants selon la solution technique choisie. La mesure du décalage de fréquence Doppler est basée sur la mesure de l'incrément de plage à la fréquence porteuse à l'aide d'un CCH. Une estimation de la précision de mesure de l'incrément de portée est déterminée par l'expression de la dispersion de la phase 2 f du circuit de poursuite de porteuse, qui a la forme

Où
- longueur d'onde de la porteuse ;
B CCH est la bande passante du circuit de poursuite de porteuse. L'erreur de bruit dans les incréments de plage de mesure à la fréquence porteuse est presque d'un ordre de grandeur inférieure à l'erreur de bruit dans les plages de mesure utilisant des codes télémétriques. La méthode de télémétrie ne permet pas, par exemple, en raison des différences entre GLONASS et GPS SRNS, de les utiliser ensemble. Ainsi, les inconvénients de la méthode connue, le prototype, sont
erreurs du système de suivi dues au retard du rapport signal sur bruit ;
erreurs du système de suivi de porteuse à partir du rapport signal/bruit ;
erreurs causées par les conditions de propagation des ondes radio dans l'ionosphère, la troposphère et d'autres facteurs ;
les erreurs provoquées par un décalage de l'échelle de temps de l'objet par rapport aux échelles de temps du satellite dues à l'instabilité des fréquences des générateurs satellite et du générateur de référence de l'objet ;
impossibilité de partager les sources d'émissions radio des systèmes à des fins diverses. Pour éliminer le retard ionosphérique, les procédés connus utilisent une compensation matérielle par des mesures bi-fréquence et une compensation par des corrections calculées à partir de données a priori. Le procédé connu (prototype) est caractérisé par l'ensemble d'actions suivant sur les signaux de radionavigation par satellite reçus :
réception par un dispositif de réception à canal N de signaux radio bifréquences N NIS ;
déterminer les distances de l'objet à chaque satellite en mesurant les décalages temporels des séquences de codes générées par les générateurs de satellite par rapport à la séquence de codes générée par le générateur d'objets ;
mesurer les incréments de plage en mesurant les incréments de phase porteuse ;
détermination des coordonnées de localisation de l'objet ;
détermination des composantes du vecteur vitesse de l'objet. L'objectif de l'invention est d'augmenter la précision de la détermination des coordonnées de localisation, les composantes du vecteur vitesse de l'objet étant déterminées à l'aide des signaux radio de navigation du vaisseau spatial SRNS et à l'aide de signaux radio provenant de sources aériennes d'émissions radio au sol, comme ainsi que l'utilisation des émissions radio des engins spatiaux d'autres systèmes et de leurs simulateurs. Le but est atteint grâce au fait que selon le procédé proposé, dans un dispositif de réception à N canaux, dont l'un est le maître et les autres sont des canaux esclaves, la différence de portées entre les portées mesurées par les dispositifs de réception esclaves et les la distance mesurée par le dispositif de réception maître est déterminée, ainsi que les différences de détermination des taux de changement de plage entre les taux de changement de plage calculés à partir des mesures des déplacements de fréquence Doppler des dispositifs de réception esclaves, et le taux de changement de portée calculée à partir de la mesure du décalage de fréquence Doppler par le récepteur maître, puis les doubles différences de portées et les doubles différences des taux de changement de portée sont déterminées en se soustrayant mutuellement les unes des autres entre les différences de portées et les différences de vitesse de changement de gammes. Les différences supplémentaires de la méthode proposée sont les suivantes. Les dispositifs hôte et récepteur déterminent les différences de portée entre l'objet et deux positions de satellite, déterminées par l'intervalle de mesure en mesurant les incréments de phase de porteuse à l'aide de systèmes de réglage de fréquence à verrouillage de phase pour suivre les porteuses de signaux radio de navigation par satellite. La détermination des différences de double portée est effectuée entre un objet et deux positions satellite définies par un intervalle de mesure en mesurant les différences de fréquence Doppler reçues par les récepteurs à l'aide de détecteurs de phase en quadrature, en multipliant leurs valeurs moyennes par l'intervalle de mesure. Le récepteur du canal maître reçoit les signaux du simulateur de signaux satellite. L'isolation des signaux avec des fréquences Doppler est réalisée en mettant au carré les signaux reçus puis en ramenant les fréquences à celles souhaitées à l'aide de diviseurs de fréquence. L'interprétation géométrique de la méthode proposée est illustrée à l'aide de l'exemple d'une constellation de quatre engins spatiaux GLONASS et d'un engin spatial GPS, Fig. 1. Le signal radio de navigation du vaisseau spatial GPS reçu par le récepteur est le signal maître, et le canal permettant de recevoir les signaux du vaisseau spatial GLONASS par le récepteur est l'esclave. En conséquence, les signaux de navigation du vaisseau spatial GLONASS et du dispositif de réception du vaisseau spatial sont esclaves. Conformément à ce qui précède

Où
- la différence des distances mesurées entre chaque engin spatial GLONASS esclave - utilisateur et entre l'engin spatial GPS principal - utilisateur utilisant les codes télémétriques ;
- des différences de gamme double. L'interprétation géométrique de la détermination des coordonnées et des composantes du vecteur vitesse à partir des différences d'incréments de distance et des doubles différences d'incréments mesurées à l'aide des incréments de phase porteuse est illustrée à l'aide de l'exemple de deux engins spatiaux : un engin spatial maître et un engin spatial esclave GLONASS, Fig. 2. Les points t 1 , t * , t 2 indiquent les positions du satellite en orbite, qui sont les limites des lectures des paramètres de navigation (intervalle dimensionnel). Les différences d'incréments de plage s'écriront respectivement comme suit :

Les doubles différences dans les incréments de plage prendront la forme

Les différences de distance entre crochets du système d'équations (1) montrent leurs avantages, comme cela a été montré ci-dessus à de telles distances (bases) entre les positions du satellite en orbite lorsqu'elles sont proportionnelles à la distance entre le satellite et l'objet étant déterminé. Dans notre exemple, les bases sont insignifiantes. Pour satisfaire cette condition, le système d'équations (2) est transformé en un système d'équations identique pour lequel cette condition est satisfaite :

Ainsi, à partir du système de différences de portée pour les orbites des satellites avec des paramètres orbitaux identiques pour une constellation de 5 satellites, un GPS est le maître, quatre GLONASS sont les esclaves. Les systèmes d'équations finaux pour les doubles différences de distances (1) et pour les doubles différences de distances (3), exprimés par des coordonnées dans un système de coordonnées géométriques rectangulaires, prennent la forme
pour les différences à double plage
,
Pour des différences doubles dans les incréments de plage
;
;
,
Où
- les coordonnées des satellites esclaves, transmises dans les messages de navigation aux instants t 1, t 2 respectivement. De même, à l'aide des résultats de mesure utilisant le SSN, les composantes du vecteur vitesse sont déterminées :
;
;
,
Où
- les composantes du vecteur vitesse NIS transmises dans les messages de navigation aux instants t 1, t 2, respectivement. En analysant les systèmes d'équations de navigation de doubles différences de distances (4), de doubles différences d'incréments de distances (5) et de vitesses (6) en utilisant les signaux radio satellite maître, esclave et les dispositifs de réception, canaux correspondants, nous voyons que dans le équations les coordonnées du satellite principal GPS sont compensées, ainsi que les erreurs causées par les écarts entre les échelles de temps et les fréquences du GPS, GLONASS par rapport à l'échelle de temps et à la fréquence de l'objet. Si les équations de navigation de la méthode connue contiennent des erreurs causées par l'ionosphère et la troposphère, alors les équations de la méthode proposée utilisant des différences à double plage contiennent leurs différences. Pour garantir une grande précision dans la résolution du problème de navigation en raison du facteur géométrique de détermination de la position dans l'espace, la position du vaisseau spatial dans l'espace est sélectionnée de telle sorte qu'un vaisseau spatial soit au zénith (offrant une grande précision dans la détermination de la position verticale), et les engins spatiaux restants se trouvent dans le plan horizontal dans des directions qui diffèrent les unes des autres de 120 à 180 o (offrant une grande précision dans la détermination de la position horizontale) en fonction du nombre d'engins spatiaux utilisés. Ainsi, la méthode proposée, malgré, par exemple, de sérieuses différences entre GLONASS et GPS, dans les méthodes de spécification des éphémérides, dans la disposition des supertrames et des structures de trames d'informations de service, dans la non-identité des systèmes de référence de coordonnées spatiales utilisés et les différences d'échelles de temps formées à partir de différentes normes de fréquence et de temps, permettent leur utilisation conjointe sans les mettre dans la conformité requise, c'est-à-dire sans aucune modification matérielle organisationnelle et modification du support mathématique des systèmes. En recevant les signaux de radionavigation des engins spatiaux GLONASS et GPS en parallèle ou séquentiellement, en utilisant un dispositif de réception multiplex ou multicanal, et en prenant également l'engin spatial GPS comme maître dans une série de mesures, et l'engin spatial GLONASS comme esclave et vice versa dans une autre. série, il est possible de déterminer les coordonnées et les composantes de l'objet vecteur vitesse à la fois dans le système de coordonnées-temps GPS et dans le système de coordonnées-temps GLONASS, sans les mettre en conformité. Le partage des systèmes garantira une certaine universalité des définitions de navigation, une fiabilité et une observation fiable en comparant les résultats des définitions de différents systèmes pour identifier les cas de dysfonctionnement de l'un des systèmes. La fiabilité du support de navigation fait référence à la capacité d'un système de navigation à fournir à un objet des informations permettant de déterminer sa localisation à tout moment avec une précision garantie pour la zone de travail. La fiabilité s'entend comme la capacité d'un système de navigation à détecter des écarts dans son fonctionnement, entraînant une détérioration de la précision de la détermination des coordonnées et des composantes du vecteur vitesse de l'objet au-delà des valeurs admissibles spécifiées. Si le système d'équations de navigation des différences doubles de la méthode proposée utilisant des mesures utilisant des codes télémétriques (1) est essentiellement un système d'équations de différences de distance, alors le système d'équations de navigation des différences doubles d'incréments de distance mesurés à l'aide d'incréments de phase porteuse sur le l'intervalle de mesure (2) est un système d'équations de différences à double plage et vous permet également de résoudre un problème de navigation - pour déterminer les coordonnées de localisation et les composantes du vecteur vitesse de l'objet. Étant donné que, comme indiqué ci-dessus, la précision de la mesure des doubles différences dans les incréments de phase aux fréquences porteuses est d'un ordre de grandeur supérieure à la précision de la mesure des différences dans les décalages temporels des séquences de codes, alors la précision de la résolution d'un problème de navigation à l'aide d'incréments de phase est également supérieure à la précision de la résolution utilisant les différences de plage. Afin d'améliorer encore la précision de la résolution du problème de navigation en utilisant des incréments de phase aux fréquences porteuses en éliminant l'erreur provoquée par le SCH dans les mesures, des doubles différences dans les incréments de plage sont produites en isolant des signaux reçus avec des fréquences égales aux différences de fréquence Doppler en utilisant la quadrature. détecteurs de phase, dont les premières sorties reçoivent le signal maître et les secondes entrées reçoivent les signaux des dispositifs de réception esclaves, puis les différences d'incrément de phase sont déterminées en multipliant les valeurs moyennes des différences de fréquence Doppler par l'intervalle mesuré et déterminer les différences d'incréments de phase doubles par leur soustraction mutuelle. Ce qui précède correspond à l'implémentation matérielle dont le schéma fonctionnel est illustré à la Fig. 3. L'isolement des signaux avec des fréquences Doppler lors de la réception de signaux modulés en phase avec des porteuses supprimées est effectué en les mettant au carré et en les filtrant, suivi du retour des fréquences aux fréquences souhaitées à l'aide de diviseurs de fréquence. Les signaux provenant des sorties des dispositifs de convolution, qui sont transmis aux systèmes PLL des dispositifs de réception de la Fig. 3, en mode de synchronisation à retard, les codes télémétriques sont des signaux à bande sensiblement étroite - des porteuses reconstruites modulées avec des informations numériques. Les plages de changements des valeurs de porteuse sont déterminées principalement par le décalage Doppler (50 kHz aux fréquences GPS, GLONASS des engins spatiaux) et la largeur du spectre du signal est déterminée par le spectre des informations numériques (100 Hz). Les signaux PLL peuvent suivre les signaux correspondant à une seule des deux bandes latérales, et présentent donc une perte d'énergie de 3 dB. Par conséquent, la connexion de dispositifs pour extraire des signaux de navigation reçus des différences de fréquence Doppler égales à la méthode proposée sur la Fig. 3, hors deuxièmes bandes latérales, n'introduit pas de pertes d'énergie supplémentaires. Les signaux radio de navigation par satellite reçus et convertis arrivant aux détecteurs de phase en quadrature comportent déjà des décalages de fréquence dus aux instabilités des générateurs de l'engin spatial, l'objet, en raison des conditions de propagation des ondes radio (ionosphère, troposphère), des décalages dus aux chemins de réception et à d'autres facteurs. Par conséquent, lors du processus d'isolation des oscillations avec des fréquences égales aux différences de fréquence Doppler de la méthode proposée, les écarts de fréquence répertoriés se compensent partiellement. Et même avec des différences triples, leur contribution à la précision des déterminations de navigation sera insignifiante. Lorsque des incréments de phase sont utilisés pour résoudre le problème de navigation, l'influence des incréments de phase sur la précision due à l'ionosphère, les troposphères pour les points extrêmes de l'intervalle de mesure diffèrent peu et sont pratiquement éliminées lorsque des secondes différences se forment. Une particularité de la méthode proposée est que lors de la mesure des différences d'incréments de phase à l'aide d'oscillations égales aux différences de fréquences Doppler, le signal de n'importe quelle source de rayonnement peut être utilisé comme signal principal : au sol, dans l'air ou rayonnement provenant d'un engin spatial. d'autres systèmes. Dans ce cas, la principale exigence pour le dispositif de réception de l'objet détecté est la capacité de recevoir le signal et de le convertir de manière à assurer le fonctionnement du bloc de détecteurs de phase en quadrature. De plus, il n'est pas nécessaire de connaître les coordonnées des sources de rayonnement, leurs systèmes temporels, les instabilités de fréquence et les incréments de fréquence dus à la propagation des ondes radio. Ils sont compensés lors des mesures de navigation. L'option la plus optimale pour la mise en œuvre matérielle de la méthode proposée est l'option lorsque les signaux porteurs modulés par les codes télémétriques des simulateurs sont utilisés comme signal principal du dispositif de réception de l'objet. Les simulateurs permettent d'optimiser le taux de changement de fréquence spécifiquement pour chaque type de systèmes de navigation et d'assurer ainsi leur fonctionnement optimal en termes d'obtention de la précision potentielle de détermination des coordonnées de localisation et des composantes du vecteur vitesse de l'objet. Particularités de la méthode proposée :
réception par un dispositif de réception à canal N de signaux radio de navigation issus de N satellites dont l'un des canaux est le maître et les autres sont esclaves ;
déterminer des différences d'incrément de plage et des différences de plage en soustrayant des incréments de phase de porteuse et des décalages temporels de séquence de code mesurés par les dispositifs de réception esclaves les incréments de phase de porteuse et le décalage temporel de séquence de code mesurés par le dispositif de réception maître ;
déterminer des différences doubles dans des plages d'incréments de plages et des plages par soustraction mutuelle de différences dans des différences doubles dans des incréments de phase porteuse et des différences dans des décalages temporels de séquences de codes dans une séquence déterminée par le facteur géométrique pour déterminer la position dans l'espace ;
utiliser des différences de doubles différences dans les incréments de phase porteuse pour déterminer les coordonnées et les composantes du vecteur vitesse de l'objet ;
mesurer des différences doubles dans les incréments de plage en isolant des signaux avec des fréquences égales aux différences de fréquences Doppler reçues par les canaux maître et chaque canal esclave du dispositif de réception à l'aide de détecteurs de phase en quadrature, dont les premières entrées reçoivent des signaux du canal maître, et la seconde les entrées reçoivent des signaux des esclaves et les multiplient par leurs valeurs moyennes par intervalle de mesure ;
réception par le canal principal du dispositif de réception de signaux radio provenant de sources d'émissions radio au sol et aéroportées et d'émissions radio provenant d'engins spatiaux d'autres systèmes ;
utilisation de simulateurs par les canaux principaux du dispositif de réception comme signal ;
isoler les signaux avec des fréquences Doppler lors de la réception de signaux modélisés en phase avec des porteuses supprimées en les mettant au carré et en les filtrant, puis en ramenant les fréquences à celles souhaitées à l'aide de diviseurs de fréquence. Ainsi, la méthode proposée pour déterminer les coordonnées de localisation et les composantes du vecteur vitesse des objets à partir des signaux radio du vaisseau spatial SRNS présente une nouveauté, des différences significatives et, lorsqu'elle est utilisée, donne un effet positif consistant à augmenter la précision, la fiabilité et la fiabilité de déterminations de navigation des systèmes de radionavigation par satellite et au sol.