радиотехническая система

Формула изобретения

Радиотехническая система, содержащая передающие радиосигналы радиотехнические объекты, в том числе подвижные, и информационную наземную пунктовую принимающую радиосигналы систему, при этом каждый передающий радиосигналы радиотехнический объект содержит антенное устройство и подключенное к нему передающее радиосигналы устройство, выполненное с возможностью передачи радиосигналов через заданные временные интервалы, необязательно одинаковые от интервала к интервалу, и с заданными индивидуальными признаками для конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, в том числе сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме, а информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система выполнена с возможностью синхронизированного приема радиосигналов передающих радиосигналы радиотехнических объектов и включает упорядоченно пронумерованные принимающие радиосигналы пункты, в количестве N не менее пяти, каждый из них содержит антенные устройства, фазовые центры принимающих антенн которых находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, точках с координатами X_n, Y_n, Z_n, где индекс n изменяется от 1 до N, соответственно, в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), при этом каждый принимающий радиосигналы пункт содержит принимающее радиосигналы устройство, подсоединенное к антенному устройству и выполненное с возможностью приема радиосигналов указанных передающих радиосигналы радиотехнических объектов и их идентификации соответствующим передающим радиосигналы радиотехническим объектам, регистратор моментов времен приема радиосигналов от конкретных передающих радиосигналы радиотехнических объектов в системе отсчета времени, заданной в информационной наземной пунктовой принимающей радиосигналы системе, соединенный с принимающим радиосигналы устройством, регистраторы моментов времен приема радиосигналов всех принимающих радиосигналы пунктов функционально связаны с введенной подсистемой обработки информации, выполненной с возможностью хранения упомянутых заданных координат X_n , Y_n, Z_n, указанных заданных времен задержек, определения через заданные пространственные координаты фазовых центров принимающих антенн X_n, Y_n, Z _n параметров gX_n, gY_n, gZ_n , r_n с размерностью длины и параметров a_i с размерностью площади, где индекс i изменяется от 1 до 6, в соответствии с выражениями







определения через параметры a_i параметров A_j, где индекс j изменяется от 0 до 6, в соответствии с выражениями , , , , , , , и с возможностью определения зарегистрированных моментов времен t_n, также указанная подсистема обработки информации выполнена с возможностью измерения параметров d_n с размерностью длины d_n= t_n, где - скорость распространения радиосигнала, и возможностью через измеренные параметры d_n и параметры gX_n , gY_n, gZ_n измерения параметров c_k с размерностью площади, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений , , , кроме того, указанная подсистема обработки информации выполнена с возможностью измерения через упомянутые заданные координаты X_n, Y_n, Z_n, параметры d_n и параметры gX_n, gY_n, gZ _n, r_n параметров b_l, где индекс l изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений







измерения через параметры A_j, b _l и c_k параметров A_x, A_y , A_z, и D_x, D_y, D_z в соответствии с уравнениями измерений

A_x =[A₁b₁+A₄b₂+A ₅b₃]/A₀, A_y=[A₄ b₁+A₂b₂+A₆b₃ ]/A₀, A_z=[A₅b₁+A ₆b₂+A₃b₃]/A₀ ,

D_x=[A₁c₁+A₄ c₂+A₅c₃]/A₀, D _y=[A₄c₁+A₂c₂ +A₆c₃]/A₀, D_z=[A ₅c₁+A₆c₂+A₃ c₃]/A₀,

измерения через упомянутые параметры d_n, A_x, A_y, A _z, D_x, D_y, D_z, X_n , Y_n, Z_n параметров B1_n и B2 _n в соответствии с уравнениями измерений



измерения через них параметров S1 и S2 в соответствии с уравнениями измерений , ,

измерения через параметры S1 и S2 параметра h в соответствии с уравнением измерений , и с возможностью измерения пространственных координат фазового центра антенны антенного устройства передающего радиосигналы радиотехнического объекта в соответствии с уравнениями измерений x=A_x+D_xh, y=A_y+D_y h, z=A_z+D_zh, также подсистема обработки информации выполнена с возможностью сохранения совокупности измеренных от интервала к интервалу указанных координат x, y, z заданного объема, измерения через эти совокупности других траекторных характеристик конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений, при этом информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система содержит блок отображения и блок передачи информации потребителям, функционально связанные с подсистемой обработки информации, передающий радиосигналы радиотехнический объект выполнен с возможностью приема и отображения информации, переданной указанным блоком передачи информации потребителям, также в информационную наземную пунктовую принимающую радиосигналы систему введен контрольный передающий радиосигналы радиотехнический объект с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его передающей антенны x_к, y_к, z_к, а подсистема обработки информации выполнена дополнительно с возможностью коррекции указанных измеренных координат x, y, z передающего радиосигналы радиотехнического объекта по известным координатам x_к , y_к, z_к и измеренным координатам x _ки, y_ки, z_ки фазового центра передающей антенны контрольного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, при этом информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система выполнена с возможностью приема радиосигналов также и упомянутого контрольного объекта, кроме того, информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система содержит подсистему управления ее работой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к радиотехническим системам передачи и приема радиосигналов и извлечения информации. К таким системам относятся, в частности, радионавигационные и радиолокационные системы, системы радиоразведки радиотехнических средств, радионаблюдения поверхности Земли и др. [Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, стр.7]. Заявляемая система содержит передающие радиосигналы радиотехнические объекты, в том числе подвижные, и информационную наземную пунктовую принимающую радиосигналы систему, включающую упорядочение пронумерованные принимающие радиосигналы пункты, в количестве не менее пяти. Реализация системы позволит, в том числе, определить пространственные координаты указанных радиотехнических объектов, упростить соответствующие системы извлечения информации, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели.

Известные радиотехнические системы передачи и приема радиосигналов и извлечения информации используются, в том числе, для определения координат передающих радиосигналы радиотехнических объектов и основаны на применении угломерных, дальномерных, разностно и суммарно-дальномерных и комбинированных методов определения местоположения объекта с амплитудными, временными, частотными, фазовыми и импульсно-фазовыми методами измерения параметров радиосигнала [Патенты РФ № № 2018855, 2115137, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660; Основы испытаний летательных аппаратов / Е.И. Кринецкий и др. Под ред. Е.И. Кринецкого. - М.: Машиностр., 1979, с.64-89; Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, с.17-18, п.п.7.1-7.4, гл. 10.; Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.; «Радиотехника», 2008, гл. 5]. Известные системы имеют те или иные недостатки, например необходимость механического перемещения антенной системы, невозможность однозначного определения координат объекта, необходимость априорной информации о местоположении объекта, необходимость общей синхронизации передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов, недостаточную надежность. По критерию минимальной достаточности наиболее близкой является система передачи и приема радиосигналов и извлечения информации по патенту RU № 2453997.

Преимуществом заявляемой системы по сравнению с известными является возможность повышения технико-экономической эффективности радиотехнических комплексов измерения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в том числе, обеспечение точности и достоверности их измерения в соответствии с современными требованиями. Это достигается тем, что заявляемая система, в частности, не требует общей синхронизации совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов. Также заявляемая система позволяет определять пространственные координаты посредством косвенного измерения с использованием простых выражений, зависящих от измеренных моментов времен приемов радиосигналов в информационной наземной пунктовой принимающей радиосигналы системе. Благодаря этому упрощается однозначное определение пространственных координат.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением радиотехническая система содержит передающие радиосигналы радиотехнические объекты, в том числе подвижные, и информационную наземную пунктовую принимающую радиосигналы систему, при этом каждый передающий радиосигналы радиотехнический объект содержит антенное устройство и подключенное к нему передающее радиосигналы устройство, выполненное с возможностью передачи радиосигналов через заданные временные интервалы, необязательно одинаковые от интервала к интервалу, и при необходимости с заданными индивидуальными признаками для конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, в том числе сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме, а информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система выполнена с возможностью синхронизированного приема радиосигналов передающих радиосигналы радиотехнических объектов и включает упорядочение пронумерованные принимающие радиосигналы пункты, в количестве N не менее пяти, каждый из них содержит антенные устройства, фазовые центры принимающих антенн которых находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, точках с координатами X_n, Y_n , Z_n, где индекс n изменяется от 1 до N, соответственно, в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), при этом каждый принимающий радиосигналы пункт содержит принимающее радиосигналы устройство, подсоединенное к антенному устройству и выполненное с возможностью приема радиосигналов указанных передающих радиосигналы радиотехнических объектов и их идентификации соответствующим передающим радиосигналы радиотехническим объектам, регистратор моментов времен приема радиосигналов от конкретных передающих радиосигналы радиотехнических объектов в системе отсчета времени, заданной в информационной наземной пунктовой принимающей радиосигналы системе, соединенный с принимающим радиосигналы устройством, регистраторы моментов времен приема радиосигналов всех принимающих радиосигналы пунктов функционально связаны с введенной подсистемой обработки информации, выполненной с возможностью хранения упомянутых заданных координат X_n, Y_n, Z_n , указанных заданных времен задержек, при необходимости, определения через заданные пространственные координаты фазовых центров принимающих антенн X_n, Y_n, Z_n параметров gX_n, gY_n, gZ_n, r_n с размерностью длины и параметров a_i с размерностью площади, где индекс i изменяется от 1 до 6, в соответствии с выражения

определения через параметры a_i параметров A_j, где индекс j изменяется от 0 до 6, в соответствии с выражениями

и с возможностью, при необходимости, центрирования указанных моментов времен приема радиосигналов, в том числе при необходимости с исключенными указанными временами задержек, посредством исключения из каждого момента времени среднего значения всех моментов времен серии и определения таким образом зарегистрированных моментов времен t_n, также указанная подсистема обработки информации выполнена с возможностью измерения параметров d_n с размерностью длины d_n= t_n, где - скорость распространения радиосигнала, и возможностью через измеренные параметры d_n и параметры gX_n , gY_n, gZ_n измерения параметров c_k с размерностью площади, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений

кроме того, указанная подсистема обработки информации выполнена с возможностью измерения через упомянутые заданные координаты X_n, Y_n, Z_n , параметры d_n и параметры gX_n, gY _n, gZ_n, параметров b_l, где индекс l изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений

,

,

измерения через параметры A_j , b_l и c_k параметров A_x, A _y, A_z и D_x, D_y, D _z в соответствии с уравнениями измерений

измерения через упомянутые параметры d_n, A_x, A_y, A_z, D _x, D_y, D_z, X_n, Y_n , Z_n параметров B1_n и B2_n в соответствии с уравнениями измерений

измерения через них параметров S1 и S2 в соответствии с уравнениями измерений

измерения через параметры S1 и S2 параметра h в соответствии с уравнениями измерений

и с возможностью измерения пространственных координат фазового центра антенны антенного устройства передающего радиосигналы радиотехнического объекта преимущественно в соответствии с уравнениями измерений

также при необходимости подсистема обработки информации выполнена с возможностью сохранения совокупности измеренных от интервала к интервалу указанных координат x, y, z заданного объема, измерения через эти совокупности других траекторных характеристик конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений, при этом информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система при необходимости содержит блок отображения и блок передачи информации потребителям, функционально связанные с подсистемой обработки информации, при необходимости передающий радиосигналы радиотехнический объект выполнен с возможностью приема и отображения информации, переданной указанным блоком передачи информации потребителям, кроме того, при необходимости в информационную наземную пунктовую принимающую радиосигналы систему введен контрольный передающий радиосигналы радиотехнический объект с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его передающей антенны x_k, y_k, z_k, антенное устройство и подключенное к нему передающее радиосигналы устройство которого выполнены преимущественно идентично соответствующим устройствам передающего радиосигналы радиотехнического объекта, а подсистема обработки информации выполнена дополнительно с возможностью коррекции указанных измеренных координат x, y, z передающего радиосигналы радиотехнического объекта по известным координатам x_k, y_k, z_k и измеренным координатам x_кu, y_кu, z_кu фазового центра передающей антенны контрольного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, при этом информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система выполнена с возможностью приема радиосигналов также и упомянутого контрольного объекта, кроме того, информационная наземная пунктовая принимающая радиосигналы система содержит подсистему управления ее работой.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о системах того же назначения с указанной совокупностью признаков.

Ниже изобретение описано более детально со ссылками на фигуру.

На фигуре показана заявляемая система. Радиотехническая система 1 содержит передающий радиосигналы (р/с) радиотехнический объект (РО) 2 и информационную наземную пунктовую принимающую радиосигналы систему (ПС) 3.

Каждый передающий р/с РО 2 содержит антенное устройство 4 и подключенное к нему передающее р/с устройство 5. Устройство 5 выполнено с возможностью передачи радиосигналов через заданные временные интервалы, необязательно одинаковые от интервала к интервалу. При необходимости устройство 5 выполнено с возможностью передачи р/с с заданными индивидуальными признаками для конкретного РО 2, в том числе сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов [Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. М., «Сов. радио», 1978, с.18] и возможностью их разделения при приеме. ПС 2 включает упорядочение пронумерованные принимающие р/с пункты 6 ( № № 1, 2, , n, , N) в количестве N не менее пяти. Каждый из них содержит антенные устройства 7, фазовые центры принимающих антенн которых находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, точках с координатами X_n, Y_n, Z_n, где индекс n изменяется от 1 до N, соответственно, в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z). Каждый принимающий р/с пункт 6 содержит принимающее р/с устройство 8 с подсоединенным к нему антенным устройством 7. Устройства 8 выполнены с возможностью синхронизированного приема р/с РО 2 и их идентификации соответствующим передающим радиосигналы РО 2.

Также принимающий р/с пункт 6 содержит регистратор 9 моментов времен приема р/с от РО 2 в системе отсчета времени, заданной в ПС 3. Регистраторы 9 моментов времен приема радиосигналов всех принимающих радиосигналы пунктов 6 функционально связаны с введенной подсистемой обработки информации 10. Последняя выполнена с возможностью хранения заданных координат X_n, Y_n, Z_n, указанных заданных времен задержек, при необходимости, определения через заданные координаты X_n, Y_n, Z_n параметров gX_n, gY_n, gZ_n r _n и параметров a_i и A_j в соответствии с выражениями (1) и (2). Подсистема обработки информации 10 выполнена с возможностью, при необходимости, центрирования указанных моментов времен приема р/с, в том числе при необходимости с исключенными указанными временами задержек, и определения таким образом зарегистрированных моментов времен t_n и измерения упомянутых параметров d_n, c_k и b_k, в соответствии с уравнениями измерений (3) и (4). Также подсистема 10 выполнена с возможностью измерения через параметры A_j, b _l и c_k параметров A_x, A_y , A_z, D_x, D_y, D_z в соответствии с уравнениями измерений (5), измерения через упомянутые параметры d_n A_x, A_y, A_z , D_x, D_y, D_z, X_n, Y_n, Z_n параметров B1_n и B2 _n в соответствии с уравнениями измерений (6), измерения через них параметров S1 и S2 в соответствии с уравнениями измерений (7) и измерения через параметры S1 и S2 параметра h в соответствии с уравнением измерений (8). Кроме того, подсистема 10 выполнена с возможностью измерения пространственных координат фазового центра антенны антенного устройства 4 передающего р/с РО 2 преимущественно в соответствии с уравнениями измерений (9).

При необходимости подсистема 10 выполнена с возможностью сохранения совокупности измеренных от интервала к интервалу указанных координат x, y, z заданного объема, измерения через эти совокупности других траекторных характеристик РО 2, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений. При этом ПС 3 при необходимости содержит блок отображения 11 и блок передачи информации потребителям 12, функционально связанные с подсистемой обработки информации 10. При необходимости РО 2 выполнен с возможностью приема и отображения информации, переданной указанным блоком 12 передачи информации потребителям.

Кроме того, при необходимости в ПС 3 введен контрольный передающий р/с радиотехнический объект (КРО) 13 с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его передающей антенны x_k, y_k, z_k , антенное устройство 4 и подключенное к нему передающее р/с устройство 5 которого выполнены преимущественно идентично соответствующим устройствам РО 2. ПС 3 выполнена с возможностью приема р/с также и КРО. При этом подсистема обработки информации 10 выполнена дополнительно с возможностью коррекции измеренных координат x, y, z РО 2 по известным координатам x_k, y_k , z_k и измеренным координатам x_ки, y _ки, z_ки фазового центра передающей антенны КРО 13. Кроме того, ПС 3 содержит подсистему 14 управления ее работой.

Предложенная система 1 работает следующим образом.

РО 2 передают р/с через заданные временные интервалы, необязательно одинаковые от интервала к интервалу. При необходимости РО 2 передают р/с с заданными индивидуальными признаками для конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта, в том числе сложные и составные р/с с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме.

Радиосигналы принимает синхронизировано ПС 3. Фазовые центры принимающих антенн каждого из упорядочение пронумерованных принимающих р/с пунктов 6, в количестве не менее пяти, находятся в заданных, не расположенных в одной плоскости, точках с упомянутыми координатами X_n, Y_n, Z_n. Радиосигналы идентифицируют соответствующим РО 2. Регистратором 9 регистрируют моменты времен приема р/с от конкретных РО 2 в системе отсчета времени, заданной в ПС. При необходимости в подсистеме 10 указанные моменты времен приема р/с для конкретного РО 2 центрируют посредством исключения из каждого момента времени среднего значения всех моментов времен. На основании таким образом зарегистрированных моментов времен t_n измеряют упомянутые параметры d_n. В подсистеме 10 через указанные координаты X _n, Y_n, Z_n определяют параметры gX _n, gY_n, gZ_n, r_n и параметры a_i, и A_j в соответствии с выражениями (1) и (2). Через измеренные параметры d_n и параметры gX _n, gY_n, gZ_n, r_n измеряют параметры c_k, b_l, A_x, A _y, A_z, D_x, D_y, D_z , B1_n, B2_n, S1, S2, h в соответствии с уравнениями измерений (3) (8). И пространственные координаты x, y, z фазового центра передающей антенны РО 2 измеряют преимущественно в соответствии с уравнениями измерений (9).

При необходимости сохраняют совокупность измеренных от интервала к интервалу указанных координат x, y, z заданного объема и измеряют через эти совокупности другие траекторные характеристики конкретного РО 2, в том числе с использованием статистических методов траекторных измерений. Эту информацию при необходимости отображают в блоке 11 и передают потребителям в блоке 12. При необходимости переданную информацию принимают и отображают на РО 2. Кроме того, при необходимости р/с передают с КРО 13 с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его передающей антенны x_к, y_к, z_к . При этом р/с передают с КРО 13 преимущественно идентично передаче р/с РО 2. Эти р/с принимают ПС 3. Координаты x_ки, y_ки, z_ки фазового центра передающей антенны КРО 13 измеряют идентично указанному измерению координат РО 2. Затем корректируют измеренные координаты x, y, z РО 2 по известным координатам x_к, y_к, z_к и измеренным координатам x_ки, y_ки, z_ки фазового центра передающей антенны КРО 13. Перечислим основные достоинства системы:

- обеспечивает однозначное определение пространственных координат объекта с большой точностью, соответствующей современным требованиям,

- не требуется общая синхронизация совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов,

- обеспечивает возможность производить измерения с использованием одного из известных радиотехнических методов и существующей элементной базы и микропроцессорной техники,

- реализация системы проще и дешевле, чем известных аналогов,

- пространственные координаты определяют посредством косвенного измерения с использованием простых выражений,

- позволяет осуществлять одновременные измерения на неограниченном количестве радиотехнических объектов.

Результативность и эффективность использования заявляемой системы состоит в том, что она может быть применена на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения, преимущественно, координат объектов, а также в других приложениях. Таким образом, заявляемая система обеспечивает появление новых свойств. Проведенный анализ позволил установить: системы с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленной системы условию «новизны».

Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».