Радиотехническая система

Радиотехническая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 упорядоченно 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, пп.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, недостаточная 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, не обязательно 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 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, при необходимости, центрирования указанных моментов времен приема радиосигналов для конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта посредством исключения из каждого момента времени среднего значения всех моментов времен и определения таким образом зарегистрированных моментов времен t_n, также подсистема обработки информации выполнена с возможностью измерения параметров d_n с размерностью длины d n = υ t n              (1) , где υ - скорость распространения радиосигнала, и через измеренные параметры d_n и упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n измерения параметров c_i, где индекс i изменяется от 0 до 6, параметров a _j с размерностью длины в четвертой степени, где индекс j изменяется от 1 до 6, и параметров b_k с размерностью длины в пятой степени, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений

c 0 = N ∑ n = 1 N d n 2 − ( ∑ n = 1 N d n ) 2 ,   c 1 = N ∑ n = 1 N d n X n − ∑ n = 1 N d n ∑ n = 1 N X n ,   c 2 = N ∑ n = 1 N d n Y n − ∑ n = 1 N d n ∑ n = 1 N Y n ,   c 3 = N ∑ n = 1 N d n Z n − ∑ n = 1 N d n ∑ n = 1 N Z n ,   c 4 = ∑ n = 1 N d n ∑ n = 1 N d n X n − ∑ n = 1 N d n 2 ∑ n = 1 N X n ,   c 5 = ∑ n = 1 N d n ∑ n = 1 N d n Y n − ∑ n = 1 N d n 2 ∑ n = 1 N Y n ,     c 6 = ∑ n = 1 N d n ∑ n = 1 N d n Z n − ∑ n = 1 N d n 2 ∑ n = 1 N Z n ,                                                                                     (2)  a 1 = c 0 ∑ n = 1 N X n 2 − c 1 ∑ n = 1 N d n X n + c 4 ∑ n = 1 N X n ,   a 4 = c 0 ∑ n = 1 N X n Y n − c 1 ∑ n = 1 N d n Y n + c 4 ∑ n = 1 N Y n , a 2 = c 0 ∑ n = 1 N Y n 2 − c 2 ∑ n = 1 N d n Y n + c 5 ∑ n = 1 N Y n ,   a 5 = c 0 ∑ n = 1 N X n Z n − c 2 ∑ n = 1 N d n Z n + c 5 ∑ n = 1 N Z n ,    (2) a 3 = c 0 ∑ n = 1 N Z n 2 − c 3 ∑ n = 1 N d n Z n + c 6 ∑ n = 1 N Z n ,   a 6 = c 0 ∑ n = 1 N Y n Z n − c 3 ∑ n = 1 N d n Z n + c 6 ∑ n = 1 N Z n ,

b 1 = [ c 0 ∑ n = 1 N X n ( D n 2 − d n 2 ) − c 1 ∑ n = 1 N d n ( D n 2 − d n 2 ) + c 4 ∑ n = 1 N ( D n 2 − d n 2 ) ] / 2, b 2 = [ c 0 ∑ n = 1 N Y n ( D n 2 − d n 2 ) − c 2 ∑ n = 1 N d n ( D n 2 − d n 2 ) + c 5 ∑ n = 1 N ( D n 2 − d n 2 ) ] / 2,           (4) b 3 = [ c 0 ∑ n = 1 N Z n ( D n 2 − d n 2 ) − c 3 ∑ n = 1 N d n ( D n 2 − d n 2 ) + c 6 ∑ n = 1 N ( D n 2 − d n 2 ) ] / 2,

где параметр D n 2 = X n 2 + Y n 2 + Z n 2 , с возможностью измерения через параметры a _j параметров A_l, где индекс l изменяется от 0 до 6, в соответствии с уравнениями измерений A 0 = a 1 a 2 a 3 + 2 a 4 a 5 a 6 − a 1 a 6 2 − a 2 a 5 2 − a 3 a 4 2 , A 1 = a 2 a 3 − a 6 2 , A 2 = a 1 a 3 − a 5 2 , A 3 = a 1 a 2 − a 4 2 , A 4 = a 5 a 6 − a 3 a 4 , A 5 = a 4 a 6 − a 2 a 5 , A 6 = a 4 a 5 − a 1 a 6 ,

и с возможностью измерения пространственных координат фазового центра передающей антенны передающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z преимущественно через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измерений

x = (A 1 b 1 + A 4 b 2 + A 5 b 3 )/A 0 , y = (A 4 b 1 + A 2 b 2 + A 6 b 3 )/A 0 , z = (A 5 b 1 + A 6 b 2 + A 3 b 3 )/A0 ,    (5)

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_к, y_к, z_к, 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_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.

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, не обязательно 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 упорядоченно 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_к, y_к, z_к, где индекс n изменяется от 1 до N 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 и, при необходимости, центрирования указанных моментов времен приема р/с и определения таким образом зарегистрированных моментов времен t_n и измерения упомянутых параметров d_n, c_i, a _j и b_k, в соответствии с уравнениями измерений (1), (2), (3) и (4). Кроме того, подсистема обработки информации 10 выполнена с возможностью измерения пространственных координат фазового центра антенны антенного устройства 4 передающего р/с РО 2 преимущественно через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измерений (5). При необходимости подсистема обработки информации 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_к, y_к, z_к, 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_к, y_к, z_к 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, не обязательно 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 принимают 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 обработки информации 10 указанные моменты времен приема р/с для конкретного РО 2 центрируют посредством исключения из каждого момента времени среднее значение всех моментов времен. На основании таким образом зарегистрированных моментов времен t_n измеряют упомянутые параметры d_n. В подсистеме обработки информации 10 через упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n и измеренные параметры d_n измеряют параметры c_i, где индекс i изменяется от 1 до 6, в соответствии с уравнениями измерений (1). Через координаты X_n, Y_n, Z_n и измеренные параметры d_n и c_i измеряют параметры a _j, где индекс j изменяется от 1 до 6, и параметры b_k, где индекс k изменяется от 1 до 4, в соответствии с уравнениями измерений (2) и (3). Через параметры a _j измеряют параметры A_l, где индекс l изменяется от 0 до 6, в соответствии с уравнениями измерений (4). Пространственные координаты фазового центра передающей антенны конкретного передающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z измеряют преимущественно через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измерений (5). 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, 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».

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, не обязательно 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 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 определения зарегистрированных моментов времен t_n, также подсистема обработки информации выполнена с возможностью измерения параметров d_n с размерностью длины d_n=υt_n, где υ - скорость распространения радиосигнала, и через измеренные параметры d_n и упомянутые координаты X_n, Y_n, Z_n, измерения параметров c_i с размерностью длины во второй степени, где индекс i изменяется от 0 до 6, параметров a_j с размерностью длины в четвертой степени, где индекс j изменяется от 1 до 6, и параметров b_k с размерностью длины в пятой степени, где индекс k изменяется от 1 до 3, в соответствии с уравнениями измерений где параметр , с возможностью измерения через параметры a_j параметров A_l, где индекс l изменяется от 0 до 6, в соответствии с уравнениями измерений , , , , , , , и с возможностью измерения пространственных координат фазового центра передающей антенны передающего радиосигналы радиотехнического объекта x, y, z через параметры A_l и b_k в соответствии с уравнениями измеренийx=(A₁b₁+A₄b₂+A₅b₃)/A₀, y=(A₄b₁+A₂b₂+A₆b₃)/A₀, z=(A₅b₁+A₆b₂+A₃b₃)/A₀,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.