Способ определения местоположения подвижного объекта

Способ определения местоположения подвижного объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Техническое решение относится к радионавигации, а именно к способам определения местоположения подвижных объектов.

Известен угломерно-дальномерный способ определения координат цели в радиолокационных системах с активным ответом (см., например, Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича. - М.: Советское радио, 1978, с.7-11), заключающийся в том, что с радиолокационной станции осуществляют ненаправленное излучение запросных радиосигналов, на цели осуществляют прием этих запросных радиосигналов и излучение ответных радиосигналов, на указанной радиолокационной станции осуществляют направленный прием ответных радиосигналов, по времени запаздывания и направлению распространения принимаемых ответных радиосигналов определяют дальность до цели и угол между заданным направлением и направлением на цель, по полученным значениям на указанной радиолокационной станции определяют координаты цели.

Указанный способ позволяет с высокой точностью измерять координаты целей при распространении радиоволн в свободном пространстве. Однако при измерении координат удаленных целей способ требует применения на радиолокационных станциях и на целях радиопередающих устройств высокой мощности, что значительно усложняет способ.

Известен способ определения местоположения подвижного объекта (см. патент РФ на изобретение №2195776, бюл. №34 от 10.12.2002. Способ определения местоположения подвижного объекта/ Урецкий Я.С., Купершмидт П.В., и др.), заключающийся в том, что в центрах условных ячеек, представляющих собой равные правильные шестиугольники, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, размещают базовые станции с радиусами зон действия, равными длине стороны каждого правильного шестиугольника, и с заданным на каждой из этих базовых станций уникальным идентификационным номером с позиционируемого подвижного объекта, являющегося одним из подвижных объектов, находящихся в пределах обслуживаемой территории, осуществляют передачу позывных радиосигналов в заданной полосе частот, эти позывные радиосигналы принимают на базовых станциях, в зонах действия которых находится позиционируемый подвижный объект, с этих базовых станций передают информационные сигналы, содержащие идентификационные номера указанных базовых станций, по этим информационным сигналам определяют местоположение позиционируемого подвижного объекта, причем в вершинах указанных правильных шестиугольников размещают дополнительно базовые станции с радиусами зон действия, равными длине стороны каждого правильного шестиугольника и с заданным на каждой из этих базовых станций уникальным идентификационным номером, базовыми станциями, в зонах действия которых находятся подвижные объекты, являются базовые станции, размещаемые в центрах и в вершинах правильных шестиугольников, в зонах действия которых находятся подвижные объекты, передаваемыми информационными сигналами, содержащими идентификационные номера базовых станций, в зонах действия которых находится позиционируемый подвижный объект, являются соответствующие информационные радиосигналы, передачу информационных радиосигналов с указанных базовых станций осуществляют на подвижные объекты, находящиеся в пределах обслуживаемой территории, задают семь полос частот информационных радиосигналов, передаваемых со всех базовых станций, причем эти заданные полосы частот являются неперекрывающимися, из семи заданных полос частот на каждой базовой станции задают одну полосу частот информационных радиосигналов, передаваемых с этой базовой станции, не перекрывающуюся с полосами частот информационных радиосигналов, передаваемых с ближайших базовых станций, из семи заданных полос частот на каждом подвижном объекте задают пять полос частот информационных радиосигналов, принимаемых на этом подвижном объекте, причем эти заданные полосы частот являются неперекрывающимися, на каждой из базовых станций и на подвижных объектах, находящихся в пределах обслуживаемой территории, задают дополнительно координаты размещения всех базовых станций, а также соответствующие им заданные идентификационные номера и радиусы зон действия всех базовых станций, передача информационных радиосигналов с базовых станций, в зонах действия которых находится позиционируемый подвижный объект, на подвижные объекты, находящиеся в пределах обслуживаемой территории, состоит в том, что вначале с одной из этих базовых станций осуществляют излучение информационных радиосигналов в заданной полосе частот, на всех базовых станциях, являющихся ближайшими по отношению к указанной базовой станции, осуществляют прием передаваемых с последней базовой станции информационных радиосигналов и их излучение в соответствующих заданных полосах частот, затем на всех других базовых станциях, являющихся ближайшими по отношению к указанным базовым станциям, осуществляют прием передаваемых с указанных базовых станций информационных радиосигналов и их излучение в соответствующих заданных полосах частот, затем таким же образом последовательно, по всем направлениям от указанной базовой станции, в зоне действия которой находится позиционируемый подвижный объект, к границам обслуживаемой территории на всех других последующих базовых станциях, являющихся ближайшими по отношению к предыдущим базовым станциям, осуществляют прием передаваемых с предыдущих базовых станций информационных радиосигналов и их излучение в соответствующих заданных полосах частот, затем осуществляют аналогичным образом поочередно передачу информационных радиосигналов со всех других базовых станций, в зонах действия которых находится позиционируемый подвижный объект, на подвижные объекты, находящиеся в пределах обслуживаемой территории, при этом излучение информационных радиосигналов в заданной полосе частот с каждой базовой станции, кроме базовой станции, идентификационный номер которой содержится в передаваемых информационных радиосигналах, осуществляют при приеме на этой базовой станции информационных радиосигналов одной из заданных на этой базовой станции полос частот, на подвижных объектах, находящихся в пределах обслуживаемой территории, осуществляют в заданных полосах частот прием информационных радиосигналов, передаваемых с каждой из базовых станций, в зонах действия которых находится позиционируемый подвижный объект, определение местоположения позиционируемого подвижного объекта осуществляют на подвижных объектах, находящихся в пределах обслуживаемой территории, и на базовых станциях по идентификационным номерам базовых станций, в зонах действия которых находится позиционируемый подвижный объект, а также по дополнительно заданным координатам размещения и радиусам зон действия этих базовых станций.

Указанный способ позволяет при определении местоположения подвижного объекта использовать маломощные радиосигналы, однако требует задания на каждой базовой станции полосы частот передаваемых с этой базовой станции радиосигналов, являющейся одной из семи заданных полос частот радиосигналов, передаваемых со всех базовых станций, и не перекрывающейся с полосой частот радиосигналов, передаваемых с ближайших базовых станций. В связи с этим введение дополнительных базовых станций, осуществляемое, например, с целью уменьшения мощности излучаемых радиосигналов, требует трудоемкого перезадания полос частот радиосигналов, передаваемых с каждой базовой станции, что усложняет способ. Кроме того, способ требует задания на каждой базовой станции координат размещения всех базовых станций и соответствующих им идентификационных номеров, что также усложняет способ.

Решаемой технической задачей является упрощение способа на основе определения местоположения подвижного объекта по заданной длительности радиосигналов, передаваемых с базовых станций, и моментам времени приема радиосигналов на опорных станциях.

Решение технической задачи в способе определения местоположения подвижного объекта, заключающемся в том, что размещают базовые станции с заданными дальностями действия и с заданным расстоянием между ближайшими базовыми станциями в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные многоугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, передают радиосигналы с подвижного объекта, которые принимают на первых базовых станциях, являющихся базовыми станциями, в пределах дальностей действия которых находится подвижный объект, передают с первых базовых станций радиосигналы, принимают радиосигналы, передаваемые с первых базовых станций, на вторых базовых станциях, расположенных в пределах дальностей действия первых базовых станций, и передают радиосигналы со вторых базовых станций, затем таким же образом последовательно, по всем направлениям от первых базовых станций принимают радиосигналы, передаваемые с (k-1)-х базовых станций, на всех k-x базовых станциях, расположенных в пределах дальностей действия (k-1)-х базовых станций, причем k-e базовые станции не являются (k-2)-ми базовыми станциями, где k=3, 4,..., K - положительные целые числа, и передают радиосигналы с k-x базовых станций, передают с опорных станций, являющихся выбранными из указанных выше базовых станций, сигналы на объект, на котором определяют местоположение подвижного объекта по заданным дальностям действия базовых станций и по информации, содержащейся в сигналах, переданных с опорных станций, достигается тем, что передачу радиосигналов со вторых базовых станций осуществляют по окончании приема радиосигналов, передаваемых с первых базовых станций, передачу радиосигналов с k-x базовых станций осуществляют по окончании приема радиосигналов, передаваемых с (k-1)-х базовых станций, где k=3, 4,..., К - положительные целые числа, сигналы, передаваемые с каждой опорной станции на объект, содержат информацию о времени приема радиосигналов, принимаемых на данной опорной станции, определение местоположения подвижного объекта осуществляют также по заданным координатам опорных станций, по заданному расстоянию между ближайшими базовыми станциями и по заданной длительности радиосигналов, передаваемых с базовых станций, причем определение местоположения подвижного объекта состоит в том, что определяют для каждой пары опорных станций множество координат базовых станций, в пределах дальностей действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект, по которым определяют для всех опорных станций множество координат базовых станций, в пределах дальностей действия которых находится подвижный объект, по которым определяют местоположение подвижного объекта.

При этом радиосигналы, передаваемые с n-и базовой станции, где n=1, 2,..., N - положительные целые числа, N - число базовых станций, представляют собой сумму радиосигналов, передаваемых в М заданных неперекрывающихся полосах частот, где M>log₂N, причем мощность радиосигнала, передаваемого в m-и полосе частот, где m=1, 2,..., М - положительные целые числа, определяют по n.

Термин «подвижный объект» является общепринятым (см., например, Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. - М.: Эко-трендз, 2000, с.47). К подвижным объектам относят, в частности, различные автотранспортные средства, оснащенные приемопередающей аппаратурой.

Термины «базовая станция» и «опорная станция» также являются общепринятыми (см., например, соответственно Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М.: Эко-Трендз, 2000, с.87-154; Авиационная радионавигация: Справочник/ Под ред. А.А.Сосновского. - М.: Транспорт, 1990, с.43). К базовым и опорным станциям относят, в частности, стационарно расположенные объекты, оснащенные приемопередающей аппаратурой.

На фиг.1. изображены три группы равных правильных фигур, плотно примыкающих друг к другу своими сторонами, плотно покрывающих плоскость, для случая, при котором число правильных треугольников равно шести, число квадратов равно четырем, число правильных шестиугольников равно трем.

На фиг.2 изображены условно базовые станции, размещенные в вершинах условных ячеек, представляющих равные квадраты, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, и подвижный объект с указанием направлений передачи радиосигналов и зон действия четырех базовых станций, для случая, при котором число базовых станций равно шестидесяти.

На фиг.3 изображены условно временные диаграммы передачи радиосигналов с подвижного объекта, с первых базовых станций, со вторых базовых станций и с третьих базовых станций.

На фиг.4 изображены условно спектры радиосигналов, переданных с двух ближайших k-x базовых станций, и спектр на входе ближайшей к ним (k+1)-й базовой станции для случая, при котором указанным k-м базовым станциям соответствуют значения n=17 и n=28.

На фиг.5 изображена система для осуществления способа, содержащая приемопередатчики, размещенные по одному на каждой базовой станции, и передатчик, размещенный на подвижном объекте, для случая, при котором число базовых станций равно пятнадцати.

На фиг.6 изображен приемопередатчик.

На фиг.7 изображен передатчик.

Система для осуществления способа, представленная на фиг.5-7, содержит размещенные по одному на каждой из N базовых станций 1 и на каждой опорной станции 2, являющейся выбранной из числа базовых станций 1, приемопередатчики 3 и размещенный на подвижном объекте 4 передатчик 5, причем каждый приемопередатчик 3 содержит приемную антенну 6, первый полосовой фильтр 7, малошумящий усилитель 8, первый преобразователь 9 частоты, первый гетеродин 10, каждый приемопередатчик 3 содержит также М каналов 11 обработки, причем M>log₂N, каждый из которых содержит второй полосовой фильтр 12, демодулятор 13, блок 14 возведения в квадрат, интегратор 15, аналого-цифровой преобразователь 16, каждый приемопередатчик 3 содержит также микроконтроллер 17, блок 18 памяти, блок 19 задания, М модуляторов 20, каждый из которых содержит второй преобразователь 21 частоты, второй гетеродин 22, аналоговый коммутатор 23, каждый приемопередатчик 3 содержит также сумматор 24, первый усилитель 25 мощности, первую передающую антенну 26, передатчик 5 содержит источник 27 сообщений, третий преобразователь 28 частоты, третий гетеродин 29, второй усилитель 30 мощности, вторую передающую антенну 31.

В каждом приемопередатчике 3 выход приемной антенны 6 соединен с входом первого полосового фильтра 7, выход которого соединен с входом малошумящего усилителя 8, выход которого соединен с первым входом первого преобразователя 9 частоты, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 10, выход первого преобразователя 9 частоты соединен с входами вторых полосовых фильтров 12 каналов 11 обработки, в каждом из которых выход второго полосового фильтра 12 соединен с входом демодулятора 13 и с входом блока 14 возведения в квадрат, выход которого соединен с входом интегратора 15, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 16, соответствующие выходы аналого-цифровых преобразователей 16 соединены с соответствующими входами микроконтроллера 17, выходы демодуляторов 13 соединены с соответствующими входами микроконтроллера 17, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами вторых преобразователей 21 частоты модуляторов 20, в каждом из которых второй вход второго преобразователя 21 частоты соединен с выходом второго гетеродина 22, выход второго преобразователя 21 частоты соединен с коммутируемым входом аналогового коммутатора 23, управляющие входы аналоговых коммутаторов 23 соединены с соответствующими выходами микроконтроллера 17, выходы аналоговых коммутаторов 23 соединены с соответствующими входами сумматора 24, выход которого соединен с входом первого усилителя 25 мощности, выход которого соединен с входом первой передающей антенны 26, соответствующие входы микроконтроллера 17 соединены с соответствующими выходами блока 18 памяти и блока 19 задания, в передатчике 5 источник 27 сообщений соединен с первым входом третьего преобразователя 28 частоты, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 29, выход третьего преобразователя 28 частоты соединен с входом второго усилителя 30 мощности, выход которого соединен с входом второй передающей антенны 31.

Базовые станции 1 размещены с заданным расстоянием между ближайшими базовыми станциями 1.

Дальности действия базовых станций 1 заданы равными расстоянию между ближайшими базовыми станциями 1.

Частоты настройки вторых гетеродинов 22 совпадают с соответствующими центральными значениями заданных полос частот передачи базовых станций 1 и подвижного объекта 4, причем заданные полосы частот передачи являются неперекрывающимися. Полосы пропускания соответствующих первых полосовых фильтров 7 совпадают с соответствующими заданными полосами частот передачи, смещенными по оси частот вниз на частоту настройки первого гетеродина 10.

Сущность способа заключается в следующем.

Размещают базовые станции 1 с дальностями действия, равными расстоянию между ближайшими базовыми станциями 1.

Базовая станция 1 является ближайшей по отношению к данной базовой станции 1, если расстояние между ними не больше расстояния между данной базовой станцией 1 и любой другой базовой станцией 1. Следовательно, несколько базовых станций 1 могут являться ближайшими по отношению к данной базовой станции 1, если расстояния между каждой из них и данной базовой станцией 1 равны между собой и не больше расстояния между данной базовой станцией 1 и любой другой базовой станцией 1.

Если при размещении базовых станций 1 на плоскости, расстояния между ближайшими базовыми станциями 1 задают одинаковыми, то это эквивалентно размещению базовых станций 1 в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные многоугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, причем длины сторон указанных правильных многоугольников равны заданному расстоянию между ближайшими базовыми станциями 1.

В том случае, если обслуживаемая территория представляет собой плоскость, равными правильными многоугольниками, плотно примыкающими друг к другу своими сторонами, плотно покрывающими обслуживаемую территорию, могут являться только правильные треугольники, прямоугольники (квадраты) и шестиугольники, что обусловлено следующим.

Величина внутреннего угла γ (фиг.1) равна (см. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. - М.: Наука, 1980, с.287)

где q - число сторон многоугольника.

При плотном размещении на плоскости равных правильных многоугольников каждая вершина, например О (фиг.1), является общей для р многоугольников, причем р - целое число, не меньшее трех и равное

Этим условиям удовлетворяют только три значения q={3,4,6}, что и требовалось показать.

Размещение базовых станций 1 (фиг.1) в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные треугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, эквивалентно размещению базовых станций 1 в центрах и в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные шестиугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию (см. патент РФ на изобретение №2195776, бюл. №34 от 10.12.2002. Способ определения местоположения подвижного объекта/ Урецкий Я.С., Купершмидт П.В., и др.).

Дальностью действия базовой станции 1 при ненаправленной передаче с нее радиосигналов мощности Р_прд является расстояние, в пределах которого мощность этих радиосигналов при их ненаправленном приеме на других базовых станциях 1 не меньше пороговой величины Р_пр.мин.

Дальностью действия базовой станции 1 при ненаправленном приеме на ней радиосигналов является расстояние, в пределах которого мощность этих радиосигналов, создаваемая при ненаправленной передаче с других базовых станций 1 и с подвижного объекта 4 радиосигналов мощности Р_прд, не меньше пороговой величины Р_пр.мин.

Если соответствующие значения мощности Р_прд передаваемых радиосигналов и пороговые значения мощности Р_пр.мин принимаемых радиосигналов в обоих случаях равны, то дальности действия базовой станции 1 при передаче и приеме радиосигналов совпадают и при условии распространения электромагнитных волн в свободном пространстве равны (см., например, Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича. - М.: Советское радио, 1978, с.402)

где с - скорость света в вакууме; ƒ - рабочая частота.

Под дальностью R действия базовых станций 1 понимаем равные между собой дальности действия при передаче и при приеме радиосигналов.

При ненаправленном приеме и ненаправленной передаче радиосигналов в условиях свободного пространства дальность R действия определяет круговую зону действия базовой станции 1 с центром в точке размещения данной базовой станции 1 и радиусом R.

Дальности R действия базовых станций 1 задают равными длине d стороны каждого правильного многоугольника

При размещении базовых станций 1 с дальностями R действия, равными расстоянию d между ближайшими базовыми станциями 1, число базовых станций 1, расположенных в пределах дальности R действия каждой базовой станции 1, не превышает р, определяемого формулой (2).

В случае размещения базовых станций 1 (фиг.1) в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные квадраты, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, и при выполнении условия (4), в пределах дальности R действия каждой базовой станции 1 находится не более четырех базовых станций 1.

Передают радиосигналы с подвижного объекта 4, которые принимают на первых базовых станциях 1, являющихся базовыми станциями 1, в пределах дальностей R действия которых находится подвижный объект 4.

Число первых базовых станций 1 не превышает четыре.

На фиг.2 показан случай, при котором первыми базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₃₄, 1₃₅, 1₄₄ и 1₄₅.

Передают с первых базовых станций 1 радиосигналы. Принимают радиосигналы, передаваемые с первых базовых станций 1, на вторых базовых станциях 1, расположенных в пределах дальностей R действия первых базовых станций 1, и по окончании их приема передают радиосигналы со вторых базовых станций 1. Затем таким же образом последовательно, по всем направлениям от первых базовых станций 1 принимают радиосигналы, передаваемые с (k-1)-х базовых станций, на всех k-x базовых станциях 1, расположенных в пределах дальностей R действия (k-1)-х базовых станций 1, причем k-e базовые станции 1 не являются (k-2)-ми базовыми станциями 1, где k=3,4,..., K - положительные целые числа, и по окончании их приема передают радиосигналы с k-х базовых станций 1.

В соответствии с фиг.2, вторыми базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₂₄, 1₂₅, 1₃₆, 1₄₆, 1₅₅, 1₅₄, 1₄₃, 1₃₃, третьими (k=3) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₁₄, 1₁₅, 1₂₆, 1₃₇, 1₄₇, 1₅₆, 1₅₃, 1₄₂, 1₃₂, 1₂₃; четвертыми (k=4) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₄, 1₅, 1₁₆, 1₂₇, 1₃₈, 1₄₈, 1₅₇, 1₅₂, 1₄₁, 1₃₁, 1₂₂, 1₁₃; пятыми (k=5) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₆, 1₁₇, 1₂₈, 1₃₉, 1₄₉, 1₅₈, 1₅₁, 1₂₁, 1₁₂, 1₃; шестыми {k=6) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₇, 1₁₈, 1₂₉, 1₄₀, 1₅₀, 1₅₉, 1₁₁, 1₂; седьмыми (k=7) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₈, 1₁₉, 1₃₀, 1₆₀, 1₁; восьмыми (k=8) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₉, 1₂₀; девятой (k=9) базовой станцией 1 является базовая станция 1₁₀ (на фиг.2 соответствующие базовые станции 1 охвачены пунктирными линиями).

Передачу радиосигналов с подвижного объекта 4 и с первых базовых станций 1 можно осуществлять в одной заданной полосе частот Δƒ в том случае, если передачу радиосигналов с первых базовых станций 1 осуществлять после окончания приема радиосигналов, передаваемых с подвижного объекта 4 (для этого, в частности, в радиосигналы, передаваемые с подвижного объекта 4, необходимо вводить информацию о том, что их источником является подвижный объект 4). При этом передачу радиосигналов со всех базовых станций 1 можно осуществлять в той же заданной полосе частот Δƒ, поскольку передачу радиосигналов со вторых базовых станций 1 осуществляют по окончании приема радиосигналов с первых базовых станций 1; передачу радиосигналов с k-х базовых станций 1 осуществляют по окончании приема радиосигналов, передаваемых с (k-1)-х базовых станций 1, где k=3,4,...,K - положительные целые числа.

Число К зависит от размеров обслуживаемой территории, числа N и особенностей размещения базовых станций 1. Для случая размещения базовых станций 1, приведенного на фиг.2, число К=14.

Направления передачи радиосигналов показаны на фиг.2 стрелками. Передача радиосигналов без зацикливания обеспечивается тем, что на первых базовых станциях 1 блокируют прием на время передачи радиосигналов с первых базовых станций 1 и со вторых базовых станций 1; на вторых базовых станциях 1 блокируют прием на время передачи радиосигналов со вторых базовых станций 1 и с третьих базовых станций 1; на k-x базовых станциях 1 блокируют прием на время передачи радиосигналов с k-x базовых станций 1 и с (k+1)-х базовых станций 1, где k=3,4,...,К - положительные целые числа.

Временные диаграммы последовательной передачи радиосигналов от первых базовых станций 1 к границам обслуживаемой территории приведены на фиг.3. Здесь С_ПО, С₁ С₂, и С₃ - радиосигналы, передаваемые с подвижного объекта 4, с первых базовых станций 1, со вторых базовых станций 1 и с третьих базовых станций 1 соответственно; τ - время распространения радиосигналов между ближайшими базовыми станциями 1, определяемое расстоянием d между ними.

Скорость перемещения подвижного объекта 4 полагаем настолько малой, что изменением местоположения подвижного объекта 4, которое происходит за время передачи радиосигналов от первых базовых станций 1 до границ обслуживаемой территории, и возникающим эффектом Доплера можно пренебречь.

Передача с двух ближайших k-х базовых станций 1 радиосигналов в одной и той же заданной полосе частот Δƒ и с равными значениями мощности может вызывать замирания при приеме этих радиосигналов на ближайшей к ним (k+1)-й базовой станции 1, где k=1, 2,..., K - положительные целые числа. Устранение замираний достигается тем, что радиосигналы, передаваемые в заданной полосе частот Δƒс n-й базовой станции 1, где n=1, 2,..., N - положительные целые числа, N - число базовых станций 1, представляют собой сумму радиосигналов, передаваемых в М заданных неперекрывающихся полосах частот, где M>log₂N, причем мощность радиосигнала, передаваемого в n-й заданной полосе частот, где m=1, 2,..., М - положительные целые числа, определяют по n.

Любое n из N преобразуют в М-разрядный двоичный код:

где а_m=1 или 0 в соответствии с разложением

При этом m-му разряду двоичного кода n₂ соответствует m-я заданная полоса частот Δƒ_m в заданной полосе частот Δƒ, где m=1, 2,..., M, k=1, 2,..., K - положительные целые числа, и мощность Р_{m прд} передаваемого в m-й заданной полосе частот радиосигнала.

Заданные полосы частот Δƒ_m получают, например, разбиением заданной полосы частот Δƒ на М равных по протяженности и прилегающих друг к другу частотных интервалов.

Величину Р_{m прд} можно определить по формуле

где Р_прд - заданное значение мощности передаваемого радиосигнала, соответствующее заданной дальности R действия базовой станции 1; b≪1 - заданная неотрицательная величина, например, b=0.

Чтобы исключить двоичную комбинацию, содержащую одни нули, необходимо выполнить условие

Поскольку на входе каждой (k+1)-й базовой станции 1 (фиг.2) присутствует одновременно не более двух радиосигналов, передаваемых в заданной полосе частот Δƒ с двух ближайших к ней k-x базовых станций 1, и с учетом того, что различным n соответствуют различные двоичные комбинации, найдется некоторая m-я полоса частот Δƒ_m, в которой указанные k-e базовые станции 1 передают радиосигналы, существенно различающиеся по мощности, а следовательно, замирания в данной m-й полосе частот будут отсутствовать.

Например, на входе базовой станции 1₁₈ (фиг.2) действуют радиосигналы, передаваемые с базовых станций 1₁₇ и 1₂₈ в заданной полосе частот Δƒ. При N=60 log₂N=5,91, откуда М=6. Тогда базовым станциям 1₁₇ и 1₂₈ соответствуют двоичные номера 010001 и 011100. Спектры радиосигналов, передаваемых с базовых станций 1₁₇ и 1₂₈, и радиосигнала, действующего на входе базовой станции 1₁₈, условно изображены на фиг.4 (спектр радиосигнала, действующего на входе базовой станции 1₁₈, приведен без учета ослабления; пунктиром изображен спектр в полосе частот, в которой возможны замирания).

При размещении базовых станций 1 в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные треугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, или в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные шестиугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, и при выполнении условия (4) на входе каждой (k+1)-й базовой станции 1 также присутствует одновременно не более двух радиосигналов, передаваемых с двух ближайших к ней k-x базовых станций 1 (см., например, патенты РФ на изобретения №2195776 и №2195777, бюл. №34 от 10.12.2002. Способ определения местоположения подвижного объекта/ Урецкий Я.С., Купершмидт П.В., и др.), а следовательно, замирания в соответствующих полосах частот также будут отсутствовать.

Определение местоположения подвижного объекта 4 осуществляют по заданным координатам опорных станций 2, являющихся выбранными из числа базовых станций 1, по заданным дальностям R действия базовых станций 1, равным расстоянию d между ближайшими базовыми станциями 1, а также по заданной длительности радиосигналов, передаваемых с базовых станций, и моментам времени приема радиосигналов на опорных станциях 2.

Определение местоположения подвижного объекта 4 состоит в следующем.

Для каждой пары r-й и s-й опорных станций 2 по их заданным координатам (х_r,у_r) и {х_s,у_s), где r,s=1, 2,..., S - положительные целые числа; S - число опорных станций 2, дальностям R действия базовых станций 1, равным расстоянию d между ближайшими базовыми станциями 1, а также по заданной длительности T радиосигналов, передаваемых с базовых станций 1, и по моментам времени t_r и t_s приема радиосигналов на данных опорных станциях 2 определяют множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, где n=1, 2,..., N - положительные целые числа.

Выбор опорных станций 2 из числа базовых станций 1 и разбиение опорных станций 2 по парам необходимо осуществлять из условий требуемой точности и однозначности измерений координат подвижного объекта 4.

В случае размещения базовых станций 1 (фиг.2) в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные квадраты, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, при выполнении условия (4) и при использовании прямолинейной системы координат, связанной с одной из точек обслуживаемой территории и ориентированной осями вдоль соответствующих сторон указанных квадратов, координаты базовых станций 1, принадлежащие множеству определяют из условия

Здесь

где τ - время распространения радиосигналов между ближайшими базовыми станциями 1.

Формула (13) не учитывает задержки сигналов в приемопередающих трактах базовых станций 1.

При одном и том же способе измерения времени приема радиосигналов на опорных станциях 2 (например, по началу радиосигнала) величина k_rs является целым числом. Кроме того, если при передаче радиосигналов с подвижного объекта 4 r-я опорная станция 2 является k_r-й базовой станцией 1, а s-я опорная станция 2 - k_s-й базовой станцией 1, то

Выражения (11) и (13) характеризуют определение местоположения подвижного объекта 4 на основе измерения разностей моментов времени t_r и t_s приема радиосигналов на опорных станциях 2. Вместе с тем аналогичные результаты можно получить и при измерении сумм моментов времени t_r и t_s приема радиосигналов на опорных станциях 2 путем замены знаков минус на плюс в выражения (11) и (13).

Из формул (13) и (14) следует, что отсчет времени на r-й и s-й опорных станциях 2 можно вести независимо.

Затем формируют множество как пересечение всех множеств координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, где n=1, 2,..., N - положительные целые числа:

Координатами подвижного объекта 4 являются координаты точек обслуживаемой территории, находящихся в пределах дальностей R действия базовых станций 1, координаты которых принадлежат множеству

При круговых зонах действия базовых станций 1 радиусом R координаты (х,у) подвижного объекта 4 можно определить из решения системы неравенств:

Рассмотрим пример определения местоположения подвижного объекта 4, при котором используются всего две пары опорных станций 2, причем первую пару опорных станций 2 образуют базовые станции 1₅₁ и 1₆₀ (соответственно опорные станции 2₁ и 2₂), вторую пару - базовые станции 1₆₀ и 1₁₀ (соответственно опорные станции 2₂ и 2₃), а подвижный объект 4 занимает положение в соответствии с фиг.2.

Как видно из фиг.2, множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, определяемое для первой пары опорных станций 2₁ и 2₂, включает согласно выражениям (11)-(14) координаты базовых станций 1₁₄, 1₂₄, 1₃₄, 1₄₄, 1₅₄, 1₁₅, 1₂₅, 1₃₅, 1₄₅, 1₅₅ (на фиг.2 эти базовые станции 1 образуют прямоугольник с вершинами 1₁₄, 1₁₅, 1₅₅; 1₅₄). В данном случае k₁₂=2, так как базовая станция 1₅₁ (опорная станция 2₁) является пятой (k₁=5) базовой станцией 1, а базовая станция 1₆₀ (опорная станция 2₂) - седьмой (k₁=7) базовой станцией 1.

Аналогично множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, определяемое для второй пары опорных станций 2₂ и 2₃, включает согласно выражениям (11)-(14) координаты базовых станций 1₃₁-1₅₀ (на фиг.2 эти базовые станции 1 образуют прямоугольник с вершинами 1₃₁ 1₄₀, 1₅₀, 1₄₁). В данном случае k₂₃=2, так как базовая станция 1₆₀ (опорная станция 2₂) является седьмой (k=7) базовой станцией 1, а базовая станция 1₁₀ (опорная станция 2₃) - девятой (k₁=9) базово