Способ разрешения многозначности результатов измерений при определении местоположения подвижного объекта фазовыми или частотными радиотехническими системами (ртс)

Способ разрешения многозначности результатов измерений при определении местоположения подвижного объекта фазовыми или частотными радиотехническими системами (ртс)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIo3 Соввтсиик

Социалистичвсиик

Республнн

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 885946 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено ÎßE 080 (21) 299081 9/18-09 (53)M. Кл. с присоединением заявки рй

G 01 S 5/02

ГосудерстеаниыЯ кемитет

СССР

Il0 делам изееретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 301131. Бюллетень № 44 (53) УДК 621.396. . 962,21 (088. 8) Дата опубликования описания 30.11.81

С.Н. Бурасовский, В. П. Глумов, B. П.Май ко и (72) Авторы изобретения

1 (Московский ордена Ленина институт--инженеров геодеэим, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗРЕШЕНИЯ МНОГОЗНАЧНОСТИ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ

МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЬЕКТА

ФАЗОВЫМИ ИЛИ ЧАСТОТНЫМИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИМИ

СИСТЕМАМИ (РТС) Изобретение относится к радиоло" кационной технике и предназначено для разрешения многозначности резуль татов измерений радиотехническими системами (PTC), работающими в час".: тотном режиме измерений, а также в режимах фазового зонда и радиолага.

Известен способ разрешения многозначности результатов измерений при определении местоположения подвиж" ного объекта фазовыми или частотными радиотехническими системами (РТС), основанный на измерении фазовых или частотных характеристик, созданного ими электромагнитного поля, и сопротивлении их с результатами геодезических измерений 11).

Однако известный способ не дает возможности разрешить многозначность при прохождении базисов радиотехни" ческой системы и их продолжений над сушей и акваториями с малыми глубинами, опасными для маневрирования подвижного объекта.

Цель изобретения - ускорение разрешения многозначности результатов измерений в любой точке зоны действия РТС.

Для достижения поставленной цели в способе разрешения многозначнос-. ти результатов измеренйй при определении местоположения подвижного объекта фазовыми или частотными радиотехническими системами (РТС) основанном на измерении фазовых или частотных характеристик, созданного ими электромагнитного поля, и сопоставлении их с результатами геодезических измерений, измеряют в начальной точке разность фаз или начальную частоту по каждому каналу 1 TC, затем измеряют приращения разности

Фаз или приращения количества циклов допплеровской частоты по каждому каналу РТС в течение выбранного интервала времени следования подвижного объекта по локсодромии, нормальной к изолиниям одного из ка$

l$

2$

3$

Л0

á$

3 8 налов и проходящей через начальную точку, синхронно измеряют приращения геодезических координат и путем их ° сопоставления судят о значности фазовых или частотных измерений.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 - графическое представление способа, на фиг. 3 - схема расположения базисных станций, пунктов привязки и точек наблюдений) на фиг. 4 - график результатов сходимости итерационного процесса в зависимости от радиуса зоны приближенных начальных координат.

Устройство содержит,приемоиндика-I катор 1, выход которого подключен к первому входу электронной вычисли тельной машины (ЭВМ) 2, второй вход которой соединен с выходом гирокомпаса 3, вход которого соединен с первым выходом датчика 4 времени, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входу приемоиндикатора 1, лага 5 и третьему входу ЭВМ 2, четвертый вход которой соединен с выходом лага 5.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Подвижный объект направляют по линии АРР (фиг. 2). В точке Р в момент прохождения подвижным объектом начальной точки оператор включает датчик 4 времени. Датчик 4 времени формирует оперативные метки, которые в соответствии с заданным временным шагом Ь Ь поступают в, приемоиндикатор 1, гирокомпас 3, лаг 5 и ЭВИ 2.

Момент поступления временной метки

s указанные блоки является командой на ввод информации в ЭВИ 2 от приемоиндикатора 1, гирокомпаса 3 и лага 5.

При этом от приемоиндикатора 1 в ЭВИ 2 одновременно поступают значения приращений текущих гиперболических координат РТС, величины которых формируются путем интегрирования приращения геометрического параметра (приращения разности расстояний или приращения дальности) от начального момен.та времени t . От гирокомпаса 3 с шагомер поступает информация о курсе подвижного объекта. От лага 5 поступает информация, о продольной и поперечной составляющих скорости подвижного объекта. В течение времени ЭВИ 2 принимает значения величин: v .= СОи5 ч„ .=сочв с(kg= СО М. В момент

t1 времени t„- „= t„+.At поступления опе85946

4 ративной метки от датчика 4 времени

2.

Э в ЭВИ вводятся новые значения параметров от приемоиндикатора 1, гирокомпаса 3 и лага 5. Таким образом, с момента посылки оператором начальной оперативной метки й„ в период fL Т следования подвижного объекта по лиЛ 2 нии APP в ЭВИ 2 дискретно поступает информация о курсе подвижного объекта, его скорости и текущих приращениях координат по двум каналам радиотехнической системы, По соответствующей программе результатов измерений вычисляются искомые координаP ф 7(.2) Р17(.3!Р (Л.2)P

Qg )p), значение которых выводится на печать. Таким образом разрешается многозначность результатов измерений радиотехнической системой.

Длительность периода следованияЖТ подвижного объекта по основному и контрольному маршрутам выбирается оператором достаточно произвольно.

Можно считать, что при скорости подвижного объекта (в частности судна) в пределах от 2 до 10 узлов оптимальным является период AT = 0,5-4 мин.

Такой выбор периода AT связан с тем, что в течение такого интервала времени изменения измеряемых приращений гиперболических координат ЬЭ(Л g)

hN(q.z)q > AN(q э)1 можно считать линейными. Именно в таком предложении решаемую задачу можно рассматривать как математически коррект ную.

После завершения маневра на маршруте РР, подвижный объект совершает маневр по линии P В и далее на ( контрольном маршруте PP, начальной точкой которого является также точка P. Взаимодействие аппаратурного комплекса и оператора на контрольном маршруте BPP аналогично описанному для маршрута АРР . Результатом про-! ложения подвижным объектом контрольного маршрута является вторичное получение координат точки Р (xp, Ц(1, „ М(Л,. „N«.»P.., I -PasHeние координат точки Р, полученных по двум проложенным маршрутам, позволяет судить о качестве определения ее координат и правильности разрешения многозначности результатов измерений радиотехнической системой.

Для случая движения судна по маршруту PP и работы приемоиндикатора в режиме, позволяющем проводить частотные измерения в фазовом

5 8859(! поле радиотехнической системы, будем иметь систему уравнений: (r - r. ) = (г» - r )+" aNgq А (r - r ) = (rg - r )+ -"д(4 Л, ! JC где гЛ, r rs rq rg. r рас стояния от базисных станций 1, 2 и

3 соответственно до точек Р и Р, й»,LN >- приращения количества циклов допплеровской частоты на интервале времени дТ> 10

Л - длина волны приведенной час" тоты, к " коэффициент преобразования частоты.

При обработке результатов иэмере- 15 ний в плоской прямоугольной системе координат систему (1) можно представить в виде:

Ъ

Р((х,! >х > уЛ у хр Yp) = . Ра(х;(>. y+> х, У, хР, Yp.) = О, 2а где х>! > х, х, y„„у,, у>- координа" ты базисных станций >

УР, хр, у - координаты под-. вижного объекта в точках Р .)и Р (фиг. 2).

В системе (2) х»- xr = хр-!- ч; h Т" cos (-рр! ) >

yP»-gy«)= у + v ° д T ° cos (с(рр ), где AT = f(A ) > (М

oCpp> - курс линии РР;

«>О ч - скорость подвижного объекР() Храбр ) 35

45 я "р )((p ) + йХр где та, Разложим в ряд Тейлора функции РЛ и Р в точке Р (хоР, у" ), ограничиваясь членами первого порядка ма» лости:

F» (хз> .уэ > хр> ур > х» > у» )

F (хF> r Уf х» У!,х У )+ (4)

+ (bF l> p)o д)(р (ЗЕ»(®Mp) д Yp, 40

Ъ(х.>.> У >х > Y > хр > Yp» Ът > у>р) =

Р2-(+zf У Q> У > хо > Ур >д pp > муррi ) (ЭР !дх)дахр+ (aF 9чР) ьУр

Решая систему (3)методом Ньютона, определяют вектор поправок

Х = Х(0)+ЬХ(0); и вектор неизвестных

-То) (о).

Х -x +Aõ

Fq(X. p, У р, Х,У,Х,У,ДХРР >дУРР

I> в вектор д)Ч! свобод ай .ъ ных

I членов . причем 1(!,, = bN<.Ç(l!»Ì(.Ð) ДН».2(ВЬ|Числ)

1р!2 ъ-И2.3(иэмеР) д. (вь!числ)вел " ц,,(в„чис„) и,(выч„у " " Р муле (1) с использованием приближенных значений координат точки

Из изложенного следует, что, из" мерив приращение циклов допплеров" ской частоты LNq y и д Ng g по каждому каналу РТС на интервале дТ, можно определить исходные координаты начальной точки движения подвижного объекта! т.е. разрешить многозначность по каждому из каналов системы, Предлагаемый способ можно испольэовать также при работе приемоиндикатора в фазовом режиме для раэре" шения многозначности результатов! фазовых измерений (фиг. 2). B этом. случае в точке P будем иметь: в точке P

1 где 3 (»s)p Я». )ри Я» s)P, у()р> - значения гиперболических координат в точках Р и P по первому и второму каналам системы, >;(- линейные эквиваленты фазовых циклов.

Образуем разности гиперболических координат

Ф

U.ъ) рр (»Ж ) (» Мр (я..s)рр где д(! (Юр и дф )РР- измеренные значения приращении разностей расстояний в фазовых циклах на линии PP . Значения д®щРР! и дф >l)pp oïðåäåëÿloò иэ следующих выражений:

885946

Значения t:âoáoäíûõ членов получают из выражений: а

" д= р. )рр (вычиск) И.з)рр (ьмер)

= Ь "

< ®рр (вцциси) - < де яр )pp (zvq ca) Ю(2.ы Р (ВьР4исл) определяют по формуле (4) с использованием приближенных значений координат хР, у, о о

Дальнейшее решение задачи по определению координат в фазовом методе строится по схеме, приведенной для частотного метода измерений.

Й так, предлагаемый итерационный метод позволяет устранить многознач; ость результатов как при частотном, -;ак и при фазовом методе измерений.

Таким образом, использование предлагаемого способа разрешения многоз ачности результатов измерений при определении местоположенияподвижного объекта фазовыми или частотными радиотехническими системами позволит существенно ускорить разрешение мноноэначности результатов измерений в любой точке зоны действия РТС, на

60-803 сократить затрачиваемое на

Нее время и средства, и исключить необходимость создания стационарной опорной геодезической сети на поверхно=ти моря при удалении от берега

150-300 км. В случаях же, когда . :аличие такой сети является необходимым, предлагаемый способ позволит о ределить координаты ее пунктов при отсутствии береговых геодезических пунктов или видимости на них с пунктов морско" сети,,Все это приведет к значительному сокращению непроизводительных затрат времени и средств при выполнении любых морских работ с использованием для них геодеэичес<ой привязки фазовых или частотных радиотехнических систем, при работе на подвижном объекте в фазовом и частотном режимах измерений.

Формула изобретения

10 Способ разрешения многозначности результатов измерений при определении местоположения подвижного объекта фазавыми или частотными радиотехническими системами (РТС), основанный на измерении фазовых или частотных характеристик, созданного ими электромагнитного поля, и сопостав, лении их с результатами геодезических измерений, о т л и ч à l0 щ и й2О с я тем, что, с целью ускорения разрешения многозначности результатов измерений в любой точке эоны действия РТС, измеряют в начальной точке разность фаэ или начальную д частоту по каждому каналу РТС, затем измеряют приращения разности фаз или приращения количества циклов допплеровской частоты по каждому каналу РТС в течение выбранного интерва30 ла времени следования подвижного обьекта по локсодромии, нормальной к изолиниям одного из каналов и проходящей через начальную точку, синхронно измеряют приращения геодезических координат и путем их сопоставления судят о эначности фазовых или частотных измерений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2733527/10, кл. G 01 С 3/02, jl,f031979.

885946

g(r uns) Я 3 фиг.4

Составитель Е.Проэоровская

Техред Т Иаточка Корректор Г Решетник

Редактор И.Тыкей

Филиал ППП "Патент",.r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 10537/67 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5