RU2037838C1

RU2037838C1 - Method of recognition of object location

Info

Publication number: RU2037838C1
Application number: RU92007871A
Authority: RU
Inventors: Олег Евгениевич Антонов; Максим Олегович Антонов
Original assignee: Олег Евгениевич Антонов; Максим Олегович Антонов
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: wave signal irradiator and detectors are placed in preliminary chosen points. Data processing center is located at the object. Irradiator radiates coded signal periodically and in all the directions. Radiator signal is received by the first detector. Then own marker signal is irradiated and received by the second detector. Radiator signal and signals of the detectors are received in sequence at data processing center. Then the signals received have to be identified, and then difference in arrival times between signals of detectors and between signals of detectors and signals of radiator is measured. Location of object is determined from this arrival time difference. EFFECT: improved precision. 4 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и может быть использовано для определения положения подвижных объектов, например летательных аппаратов, судов, автомобилей. The invention relates to automation, computer engineering and can be used to determine the position of moving objects, such as aircraft, ships, cars.

Известен способ определения координат подвижного указателя, включающий установку не менее трех датчиков волнового сигнала в заранее известных точках, периодическое всенаправленное излучение кодированного волнового сигнала излучателем, прием этого сигнала всеми датчиками, передача сигналов от каждого датчика в центр обработки информации, идентификация сигналов центром обработки информации, определение центром обработки информации разностей времен прихода между сигналами, вычисление по этим разностям местоположения объекта [1]
Наиболее близким к изобретению является способ определения положения подвижного объекта, включающий установку излучателя волнового сигнала и не менее двух датчиков в заранее известных точках, установку центра обработки информации, состоящего из приемника волнового сигнала и вычислителя, на объекте, периодическое всенаправленное излучение волнового сигнала излучателем, прием датчиками сигнала излучателя, инициирующего излучение маркерных сигналов датчиков, прием сигналов излучателя и датчиков в центре обработки информации, определение центром обработки информации разностей времен прихода между сигналом излучателя и сигналами датчиков, вычисление по этим разностям местоположения объекта [2]
Сущность изобретения состоит в том, что заранее задают последовательность срабатывания датчиков, после приема кодированного волнового сигнала первым датчиком формируют маркерный сигнал первого датчика, который передают на следующий в последовательности датчик и в центр обработки информации. На каждом датчике принимают маркерный сигнал предыдущего датчика, формируют свой маркерный сигнал и передают на следующий датчик и в центр обработки информации последовательно принимают маркерные сигналы всех датчиков и кодированный волновой сигнал излучателя, после чего идентифицируют все принятые сигналы в центре обработки информации, разность времен прихода определяют между сигналом излучателя и маркерным сигналом каждого датчика, а также между маркерными сигналами пар датчиков, вычисляют по этим разностям местоположение объекта.A known method for determining the coordinates of a moving pointer, including the installation of at least three wave signal sensors at predetermined points, periodic omnidirectional radiation of an encoded wave signal by an emitter, receiving this signal by all sensors, transmitting signals from each sensor to an information processing center, signal identification by an information processing center, determination by the information processing center of differences of arrival times between signals, calculation of the object’s location by these differences [1]
Closest to the invention is a method for determining the position of a moving object, including installing a wave signal emitter and at least two sensors at previously known points, installing an information processing center, consisting of a wave signal receiver and a computer, on the object, periodic omnidirectional radiation of a wave signal by an emitter, receiving sensors of the signal of the emitter, initiating the emission of marker signals of the sensors, the reception of the signals of the emitter and sensors in the information processing center, determined the difference between the arrival times between the signal of the emitter and the signals of the sensors, the calculation of the location of the object from these differences by the data processing center [2]
The essence of the invention lies in the fact that a sequence of sensors is set in advance, after receiving the encoded wave signal by the first sensor, a marker signal of the first sensor is generated, which is transmitted to the next sensor in the sequence and to the information processing center. At each sensor, the marker signal of the previous sensor is received, their marker signal is generated and transmitted to the next sensor, and the marker signals of all sensors and the encoded wave signal of the emitter are sequentially received at the information processing center, after which all received signals are identified in the information processing center, the arrival time difference is determined between the signal of the emitter and the marker signal of each sensor, as well as between the marker signals of pairs of sensors, the location of the object is calculated from these differences a.

Это позволяет повысить точность вычисления местоположения объекта, повысить мобильность системы, установить датчики в местах, где кабельная связь между ними и центром обработки информации либо невозможна, либо труднореализуема. This allows you to increase the accuracy of calculating the location of the object, to increase the mobility of the system, to install sensors in places where cable communication between them and the data processing center is either impossible or difficult to implement.

На фиг. 1 изображен пример взаимного расположения излучателя волнового сигнала 1, датчиков 2, 3, центра 4 обработки информации; на фиг.2 схема возможной реализации излучателя волнового сигнала задающего радиомаяка; на фиг.3 схема возможной реализации датчика переизлучающего радиомаяка; на фиг. 4 схема возможной реализации центра обработки информации. In FIG. 1 shows an example of the relative position of the emitter of the wave signal 1, sensors 2, 3, center 4 of the information processing; figure 2 diagram of a possible implementation of the emitter of the wave signal of the master beacon; figure 3 diagram of a possible implementation of the sensor re-emitting beacon; in FIG. 4 is a diagram of a possible implementation of an information processing center.

Предлагаемый способ в применении к распознаванию местоположения летательного аппарата может быть реализован следующим образом. The proposed method as applied to the recognition of the location of the aircraft can be implemented as follows.

Излучатель волнового сигнала задающий радиомаяк дециметрового диапазона, излучающий фазокодоманипулированный сигнал (см. фиг.2), состоит из модуля 5 формирователя сигнала, СВЧ-модуля 6 передатчика, которые, в свою очередь, состоят из таймера 7, периодически запускающего радиомаяк, блока 8 постоянной памяти, фазового модулятора 9, генератора 10 опорного напряжения, генератора 11 несущей частоты, смесителя 12, полосового фильтра 13, усилителя 14, штыревой антенны 15, источника питания 16. The wave signal emitter defining a decimeter-wave beacon emitting a phase-coded signal (see FIG. 2) consists of a signal shaper module 5, a microwave transmitter module 6, which, in turn, consist of a timer 7 periodically starting the beacon, a constant block 8 memory, a phase modulator 9, a reference voltage generator 10, a carrier frequency generator 11, a mixer 12, a bandpass filter 13, an amplifier 14, a pin antenna 15, a power source 16.

Датчик переизлучающий радиомаяк со своим маркерным сигналом (см. фиг.3) состоит из СВЧ-модуля 17 приемника, модуля 18 оптимального обнаружителя, модуля 19 формирователя сигнала, СВЧ-модуля 20 передатчика, которые в свою очередь состоят из штыревой антенны 21, усилителя-ограничителя 22, генератора 23 несущей частоты, смесителя 24, полосового фильтра 25, усилителя-ограничителя 26, генератора 27 опорного напряжения, фазового демодулятора 28, согласованного фильтра 29, блока 30 сравнения с порогом, блока 31 постоянной памяти кода данного маяка, генератора 32 опорного напряжения, фазового модулятора 33, генератора 34 несущей частоты, смесителя 35, полосового фильтра 36, усилителя 37, штыревой антенны 38, источника питания 39. The re-emitting beacon sensor with its marker signal (see Fig. 3) consists of a microwave receiver module 17, an optimal detector module 18, a signal driver module 19, a microwave transmitter module 20, which in turn consist of a whip antenna 21, an amplifier limiter 22, carrier frequency generator 23, mixer 24, band-pass filter 25, limiter amplifier 26, reference voltage generator 27, phase demodulator 28, matched filter 29, threshold comparison unit 30, constant memory code block 31 of this beacon, generator 32 op polar voltage, phase modulator 33, oscillator 34 the carrier frequency, a mixer 35, a bandpass filter 36, amplifier 37, antenna pin 38, a power supply 39.

Центр обработки информации приемник радиосигналов задающего радиомаяка и переизлучающих радиомаяков, многоканальный измеритель разностей времен прихода сигналов, ЦВМ. Центр обработки информации (см. фиг.4) состоит из СВЧ-модуля 40 приемника, модуля 41 оптимального обнаружения, модуля 42 измерителя разности времен прихода сигналов, ЦВМ 43. An information processing center is a receiver of radio signals of a master beacon and re-emitting beacons, a multi-channel meter of differences in signal arrival times, a digital computer. The information processing center (see Fig. 4) consists of a microwave receiver module 40, an optimal detection module 41, a signal arrival time difference meter module 42, a digital computer 43.

Модуль 41 состоит из набора одинаковых модулей оптимального обнаружения сигналов задающего радиомаяка 44, переизлучающих радиомаяков 45, 46. Module 41 consists of a set of identical modules for optimal detection of signals from the master beacon 44, re-emitting beacons 45, 46.

Модули 44, 45, 46 отличаются только настройкой согласованных фильтров под свои сигналы. Состав модулей 44, 45, 46 идентичен составу модуля 18, состав модуля 40 составу модуля 17. Modules 44, 45, 46 differ only in setting matched filters for their signals. The composition of the modules 44, 45, 46 is identical to the composition of the module 18, the composition of the module 40 to the composition of the module 17.

Модуль 42 состоит из набора идентичных измерителей разности времени прихода сигналов 47, 48, 49. Module 42 consists of a set of identical meters of the arrival time difference of the signals 47, 48, 49.

Аппаратура работает следующим образом. В задающем радиомаяке сигнал таймера 7 разрешает считывание с блока 8 хранящегося в нем кода, код поступает на фазовый модулятор 9, на который подается сигнал с генератора 10 опорного напряжения. The equipment operates as follows. In the master beacon, the timer signal 7 permits reading from the block 8 of the code stored in it, the code enters the phase modulator 9, to which the signal from the reference voltage generator 10 is supplied.

В фазовом модуляторе 9 формируется фазокодоманипулированный сигнал, который подается на смеситель 12, сигнал с генератора 11 несущей частоты также подается на смеситель 12, в котором происходит перенос сигнала на несущую частоту. С выхода смесителя сигнал подается на полосовой фильтр 13, который отфильтровывает сигнал с зеркальной частотой. С выхода фильтра 13 сигнал подается на усилитель 14, где усиливается и поступает на штыревую антенну 15, с которой происходит всенаправленное излучение фазокодоманипулированного радиосигнала. Источник 16 питания обеспечивает требуемые значения напряжения и частоты тока. A phase-coded signal is generated in the phase modulator 9, which is supplied to the mixer 12, the signal from the carrier frequency generator 11 is also fed to the mixer 12, in which the signal is transferred to the carrier frequency. From the output of the mixer, the signal is supplied to a band-pass filter 13, which filters the signal with a mirror frequency. From the output of the filter 13, the signal is supplied to the amplifier 14, where it is amplified and fed to the pin antenna 15, from which the omnidirectional radiation of the phase-coded radio signal occurs. Power source 16 provides the required voltage and current frequency.

В переизлучающем радиомаяке фазокодоманипулированный радиосигнал принимается на штыревую всенаправленную антенну 21, снимаемый с антенны сигнал подается на усилитель-ограничитель 22, с выхода которого усиленный и ограниченный сигнал подается на смеситель 24, на который также подается сигнал с генератора 23 несущей частоты. In a re-emitting beacon, a phase-coded radio signal is received on a pin omnidirectional antenna 21, the signal removed from the antenna is fed to an amplifier-limiter 22, from the output of which an amplified and limited signal is supplied to a mixer 24, which also receives a signal from a carrier frequency generator 23.

В смесителе 24 сигнал переносится на промежуточную частоту. С выхода смесителя 24 сигнал подается на полосовой фильтр 25, где фильтруется сигнал с зеркальной частотой. С выхода полосового фильтра сигнал подается на усилитель-ограничитель 26, с выхода которого сигнал подается на фазовый демодулятор 28, на который также подается сигнал с генератора 27 опорного напряжения. In mixer 24, the signal is transferred to an intermediate frequency. From the output of the mixer 24, the signal is supplied to a band-pass filter 25, where the signal is filtered with a mirror frequency. From the output of the bandpass filter, the signal is fed to an amplifier-limiter 26, from the output of which a signal is supplied to a phase demodulator 28, which also receives a signal from a reference voltage generator 27.

В фазовом демодуляторе 28 выделяется кодовый сигнал на видеочастоте. С выхода фазового демодулятора 28 сигнал подается на согласованный фильтр 29, сигнал с выхода которого подается в блок 30 сравнения с порогом. При превышении порога в блоке 30 формируется импульс, который поступает в блок 31, аналогичный блоку 8, постоянной памяти кода данного маяка. In the phase demodulator 28, a code signal is extracted at the video frequency. From the output of the phase demodulator 28, the signal is supplied to the matched filter 29, the output signal of which is supplied to the comparison unit 30 with a threshold. When the threshold is exceeded, a pulse is generated in block 30, which enters block 31, similar to block 8, of the permanent memory code of this beacon.

Дальнейшая работа идентична работе блоков 9-15. Источник питания 39 обеспечивает требуемые значения напряжения и частоты тока. Further work is identical to the work of blocks 9-15. The power source 39 provides the required voltage and current frequency.

В центре обработки информации радиосигналы принимаются и обрабатываются в модулях 40 и 41 идентично приему и обработке в модулях 17, 18. С выходов модулей сигналы попарно подаются на измерители 47, 48, 49 разностей прихода сигналов. Измеренные разности времен прихода сигналов подаются на ЦВМ, где по ним вычисляются координаты центра обработки информации, а следовательно, самого летательного аппарата. In the information processing center, radio signals are received and processed in modules 40 and 41 in the same way as reception and processing in modules 17, 18. From the outputs of the modules, signals are transmitted in pairs to meters 47, 48, 49 of signal arrival differences. The measured differences in the signal arrival times are fed to a digital computer, where they are used to calculate the coordinates of the information processing center, and therefore, the aircraft itself.

Claims

A METHOD FOR RECOGNIZING THE OBJECT'S LOCATION, which consists in installing an encoded waveform emitter and at least two sensors at predetermined points, setting up an information processing center consisting of a coded waveform receiver and a computer, periodically emitting a coded emitter waveform, receiving the sensors, the signal initiating the emission of their marker signals, receive the encoded wave signal of the emitter and marker signals of the sensor in the information processing center, the information processing center determines the differences in the arrival times of the encoded wave signal of the emitter and the marker signals of the sensors, calculates from these differences the location of the object, characterized in that the sequence of operation of the sensors is predetermined, after receiving the encoded wave signal, the marker generates its first signal and transmit it to the next sensor in the specified sequence and to the information processing center, after each sensor receives a marker signal The lasers of the previous sensor generate their marker signal and transmit it to the next sensor and to the information processing center, in the information processing center, the encoded wave signal of the emitter and marker signals of all sensors are sequentially received, after which all received signals are identified in the information processing center, the time difference is determined the arrival of the encoded wave signal of the emitter and the marker signal of each sensor, as well as between the marker signals of pairs of sensors, and based on these differences, location of the object.