RU2757197C1 - Method for determining the coordinates of a radio emitting object in the working area of a multipositional passive radio engineering complex and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method for determining the coordinates of a radio emitting object in the working area of a multipositional passive radio engineering complex and apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757197C1 RU2757197C1 RU2020130134A RU2020130134A RU2757197C1 RU 2757197 C1 RU2757197 C1 RU 2757197C1 RU 2020130134 A RU2020130134 A RU 2020130134A RU 2020130134 A RU2020130134 A RU 2020130134A RU 2757197 C1 RU2757197 C1 RU 2757197C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rio
- radio
- coordinates
- time
- difference
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехнической разведки и может быть использовано для определения координат местоположения источника рассеянного радиоизлучения (радиоизлучаюшего объекта (РИО)) радиолокационными станциями с помощью приемных постов со сканированием радиоизлучений по частоте многопозиционного пассивного радиотехнического комплекса (МПРТК).The invention relates to the field of electronic intelligence and can be used to determine the coordinates of the location of the source of scattered radio emission (radio-emitting object (RIO)) by radar stations using receiving posts with scanning of radio emissions at the frequency of a multi-position passive radio engineering complex (MPRTK).
Известны способы определения координат РИО, основанные на частотном обзоре воздушного пространства сетью приемников с частотным сканированием пассивного многопозиционного радиотехнического комплекса, радипеленгации РИО, измерении разности временной задержки сигналов от РИО одинаковой частоты до разнесенных приемников и расчете пространственных координат РИО методом триангуляции, сферической интерполяции, сферического пересечения, квадратичной и линейной коррекции, гиперболической и/или параболической коррекции измеренных данных [Бузуверов Г.В., Герасимов О.И. Алгоритмы пассивной локации в распределенной сети датчиков по разностно-дальномерному методу. Информационно-измерительные и управляющие системы, №5, т.6, 2008., с 12-24; Смирнов Ю.А. «Радиотехническая разведка» - Москва, 1997. - с 164, 165, 190-193, 203-205, 211; Черняк B.C., Заславский Л.П., Осипов Л.В. Многопозиционные радиолокационные станции и системы «Зарубежная Радиоэлектроника» №1 - 1987 - с. 11, 15-17, 29-33, 42-54].There are known methods for determining the coordinates of the RIO, based on a frequency survey of the airspace by a network of receivers with frequency scanning of a passive multi-position radio technical complex, radio direction finding of the RIO, measuring the difference in the time delay of signals from the RIO of the same frequency to spaced-apart receivers and calculating the spatial coordinates of the RIO by the method of triangulation, spherical interpolation, spherical intersection , quadratic and linear correction, hyperbolic and / or parabolic correction of the measured data [Buzuverov GV, Gerasimov OI. Algorithms for passive location in a distributed network of sensors using the difference-ranging method. Information-measuring and control systems, No. 5, v.6, 2008., from 12-24; Smirnov Yu.A. "Radio-technical intelligence" - Moscow, 1997. - from 164, 165, 190-193, 203-205, 211; Chernyak B.C., Zaslavsky L.P., Osipov L.V. Multi-position radar stations and systems "Foreign Radioelectronics" №1 - 1987 - p. 11, 15-17, 29-33, 42-54].
Недостатком известных способов получения радиотехнической информации на МПРТК является: неполнота полученной приемными постами и обрабатываемой центральным приемным постом информации о движущихся воздушных объектах; неполный состав координатной информации не отождествляется и не объединяется с векторами наблюдения; избыточная информация нерационально используется в алгоритмах траекторного сопровождения.The disadvantage of the known methods of obtaining radio technical information on the MPRTK is: incompleteness of information about moving air objects received by the receiving posts and processed by the central receiving post; incomplete composition of coordinate information is not identified and combined with observation vectors; redundant information is irrationally used in trajectory tracking algorithms.
Происходит задержка в обнаружении трассы, срыв трассы с сопровождения. Снижается показатель непрерывного сопровождения цели. Увеличивается среднеквадратичное отношение ошибок определения координат и параметров движения траекторий сопровождаемых воздушных объектов, что значительно снижает качество сопровождения в существующих многопозиционных комплексах пассивной локации. На этапе сопровождения воздушного объекта по радиотехнической информации не целесообразно производить пересчет наблюдаемых параметров в радиотехнические отметки с последующей фильтрацией результатов решения разностно-дальномерной задачи.There is a delay in the detection of the track, the break of the track from the tracking. The indicator of continuous target tracking decreases. The root-mean-square ratio of errors in determining the coordinates and parameters of movement of the trajectories of tracked air objects increases, which significantly reduces the quality of tracking in existing multi-position complexes of passive location. At the stage of tracking an airborne object using radio technical information, it is not advisable to recalculate the observed parameters into radio technical marks with subsequent filtering of the results of solving the difference-ranging problem.
Существующие алгоритмы обработки радиотехнической информации выполняются в два этапа с последующим этапом ее объединения. На первичном этапе ведут обнаружение сигналов, измерение параметров сигналов и наблюдаемых координат. На вторичном этапе обработки ведут привязку отметок, поступивших от одной цели по времени, и вычисление параметров траектории цели. В процессе вторичной обработки решается задача обнаружения и сопровождения трасс целей. Такое деление не учитывает особенности построения многопозиционного комплекса пассивной локации. Излучение радиоэлектронных станций обнаруживается не всеми приемными постами, в этом случае наблюдается неполный вектор наблюдаемой информации, в отсутствии чего невозможно определение всех пространственных координат цели. Неполнота обрабатываемой информации приводит к задержке в обнаружении трассы, срыву трассы с сопровождения, что приводит к снижению показателя непрерывного сопровождения, а также к увеличению среднеквадратического отклонения ошибок определения координат и параметров движения траектории сопровождаемой цели.The existing algorithms for processing radio technical information are performed in two stages, followed by the stage of its integration. At the primary stage, signals are detected, the parameters of signals and the observed coordinates are measured. At the secondary stage of processing, the marks received from one target are linked in time, and the parameters of the target trajectory are calculated. In the process of secondary processing, the task of detecting and tracking target traces is solved. This division does not take into account the peculiarities of constructing a multi-position complex of passive location. The radiation of radio electronic stations is not detected by all receiving posts, in this case an incomplete vector of the observed information is observed, in the absence of which it is impossible to determine all the spatial coordinates of the target. The incompleteness of the processed information leads to a delay in the detection of the track, the breakdown of the track from the tracking, which leads to a decrease in the indicator of continuous tracking, as well as to an increase in the standard deviation of errors in determining the coordinates and parameters of the tracked target's trajectory.
Координаты определяются только по минимально необходимому количеству первичных радиотехнических измерений, остальные измерения не учитываются при формировании отметки и в алгоритмах фильтрации.Coordinates are determined only by the minimum required number of primary radio engineering measurements, other measurements are not taken into account when forming a mark and in filtering algorithms.
Для существующих алгоритмов фильтрации необходимо определить момент времени излучения воздушного объекта минимум 4-мя приемными постами за один обзор, чтобы определить координаты воздушного объекта с последующей оценкой.For the existing filtering algorithms, it is necessary to determine the moment of radiation of an air object at least by 4 receiving posts in one survey in order to determine the coordinates of an air object with subsequent assessment.
Отсутствуют методы использования в алгоритмах траекторного сопровождения избыточности первичных радиотехнических измерений от приемного поста. Из-за отсутствия определения приоритетности радиотехнической информации при определении координат (расчета центра тяжести фигуры), а также при последующей фильтрации учета всего вектора наблюдаемой информации происходит ухудшение параметров движения траектории сопровождаемой цели.There are no methods of using the redundancy of primary radio engineering measurements from the receiving post in the trajectory tracking algorithms. Due to the lack of prioritization of radio technical information when determining the coordinates (calculating the center of gravity of the figure), as well as with the subsequent filtering of the account of the entire vector of the observed information, the parameters of the movement of the tracked target are deteriorating.
Перечисленные факторы приводят к необходимости создания фильтра пеленговой информации в многопозиционных комплексах пассивной локации, учитывающего разновременность и неполноту наблюдаемых параметров.The above factors lead to the need to create a bearing information filter in multi-position passive location complexes, taking into account the difference in timing and incompleteness of the observed parameters.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится способ определения координат РИО [«Способ Бондаренко А.В. получения радиотехнической информации и радиотехнический комплекс для его осуществления». Патент 2599259. Россия. Бондаренко А.В. Заявл. 05.11.2015 г. Опубл. 10.10.2016 г. Бюл. №28], заключающийся в том, что синхронизированные между собой по времени и разнесенные на местности пары приемных постов станций радиотехнической разведки через датчики с последовательным сканированием по частоте получают данные пассивного радиоизлучения - разность времени приема радиоизлучения, несущую частоту бортового радиоэлектронного средства и момент времени получения измерения пеленга, данные направляют на центральный приемный пост, преобразуют в единую центральную декартову систему координат с началом в центральном приемном посту и привязывают к имеющимся на сопровождении радиотехническим траекториям, на множестве изолированных радиотехнических отметок, сформированном при сканировании, производят операцию фильтрации результатов решения разностно-дальномерной задачи обнаружения радиотехнической траектории в следующей последовательности: определяют размеры стробов автозахвата , где x,y,z - координаты воздушного объекта, xэ,yэ,zэ - экстраполированные координаты, вычисляют начальные параметры траектории и их подтверждение по решению (v/m-l) об обнаружении при появлении ν отметок в m смежных обзорах при отсутствии отметок в 1 смежных обзорах, устанавливают вектор S(t) состояния траектории, составляют модель движения как S(t+Δt)=FΔt⋅S(t), где Δt=tk+1-tk - период обзора, FΔt - матрица перехода траектории воздушного объекта при маневрировании, получают матрицу Hn(S) производной функции наблюдения , для каждой пары информационный датчиков вычисляют экстраполированные значения вектора состояния Sk+1=FΔt⋅S(t) и алгоритмической ковариационной матрицы Qk+1=FΔt⋅Qk⋅(FΔt)T, - вектор экстраполяции разностей дальности, а также матрицу производной функции наблюдения в виде , рассчитывают дисперсионную ошибку экстраполяции в пространстве наблюдаемых параметров , вычисляют отклонение ΔRi, на tk+1 шаге наблюдения, от ожидаемого наблюдения при произведенной экстраполяции , определяют коэффициент усиления , где σ0 - среднеквадратическая ошибка измерения времени прихода сигнала, уточняют значение вектора состояния и алгоритмическую ковариационную матрицу , где Ε - диагональная единичная матрица, и производят оценку работы фильтра при сглаживании разности времен прихода сигнала на станции радиотехнической разведки по частному показателю среднеквадратического отклонения ошибки измерения плоскостных координат , где - расстояние от цели до оценки координат в момент времени t, Nреал - количество реализаций (Nреал≥1000), отличающейся тем, что при сопровождении воздушного объекта по первичной радиотехнической информации на приемных постах производят одновременную первичную фильтрацию отдельных разностей времени прихода сигналов по времени их поступления, при этом движение принимают прямолинейным и равномерным, а в противном случае - принимают за маневр, формирование начальной оценки приближенного вектора параметров траектории и ковариационной матрицы ошибок на приемных постах производят по первой фиксации разности времен прихода сигнала от цели, поступившей от одной пары информационных датчиков по новому воздушному объекту, далее производят окончательную фильтрацию информации с получением уточненного вектора параметров траектории и алгоритмической ковариационной матрицы ошибок параметров наблюдения приемных постов, выдают точную оценку параметров траектории для четкого отслеживания характера и параметров его полета, при этом на приемных постах фильтрацию разностно-дальномерной информации по воздушному объекту по времени ее поступления производят следующим образом: задают вектор состояния траектории в виде S(t)=(x,y,z,Vx,Vy,Vz), где Vx,Vy,Vz - проекции вектора скорости координат x,y,z, фильтрацию координатной информации производят по зависимостиThe closest in technical essence to the claimed invention is the method for determining the coordinates of the RIO ["Method Bondarenko A.V. receiving radio technical information and a radio technical complex for its implementation. " Patent 2599259. Russia. Bondarenko A.V. Appl. 05.11.2015 Publ. 10.10.2016 Bul. No. 28], which consists in the fact that pairs of receiving posts of radio-technical reconnaissance stations synchronized with each other in time and spaced apart on the ground through sensors with sequential frequency scanning receive data of passive radio emission - the difference in the time of receiving radio emission, the carrier frequency of the onboard radio-electronic device and the time of receipt bearing measurements, the data is sent to the central receiving station, converted into a single central Cartesian coordinate system with the origin at the central receiving station and tied to the radio technical trajectories available on the tracking, on the set of isolated radio technical marks formed during scanning, the operation of filtering the results of solving the differential-range finding the tasks of detecting a radio technical trajectory in the following sequence: determine the size of the auto-lock gates , where x, y, z are the coordinates of the airborne object, x e , y e , z e are extrapolated coordinates, the initial parameters of the trajectory are calculated and their confirmation by the decision (v / ml) about detection when ν marks appear in m adjacent surveys in the absence of marks in 1 adjacent surveys, set the vector S (t) of the trajectory state, make up the motion model as S (t + Δt) = F Δt ⋅S (t), where Δt = t k + 1 -t k is the survey period, F Δt - the matrix of the transition of the trajectory of an airborne object during maneuvering, the matrix H n (S) of the derivative of the observation function is obtained , for each pair of information sensors, the extrapolated values of the state vector S k + 1 = F Δt ⋅S (t) and the algorithmic covariance matrix Q k + 1 = F Δt ⋅Q k ⋅ (F Δt ) T are calculated, is the vector of extrapolation of the range differences, as well as the matrix of the derivative of the observation function in the form , calculate the dispersion error of extrapolation in the space of observed parameters , calculate the deviation ΔR i , at t k + 1 observation step, from the expected observation with the extrapolation performed , determine the gain , where σ 0 is the root-mean-square error in measuring the signal arrival time, the value of the state vector is specified and the algorithmic covariance matrix , where Ε is the diagonal unit matrix, and the filter operation is assessed when smoothing the difference in the signal arrival times at the electronic intelligence station according to the particular indicator of the standard deviation of the measurement error of the plane coordinates , where - the distance from the target to the coordinates assessment at the time t, N real - the number of realizations (N real ≥1000), which differs in that when the air object is accompanied by the primary radio technical information at the receiving posts, a simultaneous primary filtering of individual time differences of the arrival of signals in time is performed their arrival, while the motion is taken as rectilinear and uniform, and otherwise it is taken as a maneuver, the formation of the initial estimate of the approximate vector of the trajectory parameters and the covariance matrix of errors at the receiving posts is carried out according to the first fixation of the difference in the arrival times of the signal from the target received from one pair of information sensors for a new air object, then the final filtering of the information is carried out to obtain an updated vector of trajectory parameters and an algorithmic covariance matrix of errors of observation parameters of receiving posts, give an accurate estimate of the trajectory parameters for clear tracking of the character and pairs meters of its flight, while at the receiving posts, the difference-ranging information on an airborne object by the time of its arrival is filtered as follows: the state vector of the trajectory is set in the form S (t) = (x, y, z, V x , V y , V z ), where V x , V y , V z are the projections of the velocity vector of the coordinates x, y, z, the coordinate information is filtered according to the dependence
, где Rn={R1,2,R1,3,R1,4} - разность дальностей прихода сигналов; τn - разности времени прихода сигналов; порядковый номер групп пары i-ых приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты Rn=(с*⋅τ1;c*⋅τ2;с*⋅τ3)T, с* - скорость света (с*≈3⋅108 м/с); далее с учетом влияния ошибок экстраполяции производят сглаживание ошибок разности времен прихода сигнала, при этом матрицу производной функции наблюдения выражают в виде , где , where R n = {R 1,2 , R 1,3 , R 1,4 } is the difference between the signal arrival distances; τ n is the difference in the time of arrival of signals; the sequence number of the groups of a pair of i-th receiving posts from the source of radar information to these receiving posts R n = (s * ⋅τ 1 ; c * ⋅τ 2 ; s * ⋅τ 3 ) T , s * is the speed of light (s * ≈ 3⋅10 8 m / s); then, taking into account the influence of extrapolation errors, the errors of the difference in the time of arrival of the signal are smoothed, while the matrix of the derivative of the observation function is expressed in the form , where
Причем прием информации от радиоизлучающего объекта и ее последующую обработку ведут на приемных постах и на центральном посту по последовательно связанным между собой блокам, которые каналами связи соединяют с устройством управления антеннами с датчиками приемных постов и устройством пространственно-временной синхронизации принятой ими информации, которую затем фильтруют.Moreover, the reception of information from a radio-emitting object and its subsequent processing are carried out at the receiving posts and at the central post through blocks connected in series with each other, which are connected by communication channels to the antenna control device with sensors of the receiving posts and the device for spatio-temporal synchronization of the information received by them, which is then filtered ...
Недостатком известного способа определения координат РИО является то, что синхронизированные между собой по времени и разнесенные на местности пары приемных постов (ПП) МПРТК через радиоприемники с частотным сканированием воздушного пространства и центральный приемный пост не позволяют измерять координаты РИО у линии, соединяющей два ПП, в секторе провала рабочей зоны МПРТК, а их отсутствие компенсируется фильтрацией данных сканирования.The disadvantage of the known method for determining the coordinates of the RIO is that the pairs of receiving posts (PP) of the MPRTK synchronized with each other in time and spaced apart on the ground through radio receivers with frequency scanning of the airspace and the central receiving post do not allow measuring the coordinates of the RIO at the line connecting two PP, in sector of the failure of the MPRTK working area, and their absence is compensated by filtering the scanned data.
Поставленная цель возможности кругового обзора и точного определения координат РИО в секторах провала рабочей зоны МПРТК во внешних углах α,β,γ, составленных прямыми линиями, соединяющими попарно каждый ПП в треугольнике их расположения, в предлагаемом способе определения координат радиоизлучающего объекта в рабочей зоне МПРТК, заключающемся в том, что синхронизированные между собой по времени и разнесенные на местности пары приемных постов МПРТК через радиоприемники с частотным сканированием воздушного пространства получают данные пассивного обнаружения РИО, включая разность Δt времени приема радиоизлучения ПП, несущую частоту f бортового радиоэлектронного средства РИО и момент t времени их пеленгации, полученные данные посылают на центральный приемный пост МПРТК, где принятые данные привязывают к центральной декартовой системе координат с началом в центральном приемном посту и к имеющимся на сопровождении МПРТК радиотехническим траекториям на множестве изолированных радиотехнических отметок, сформированном при сканировании воздушного пространства, далее на сформированном множестве радиотехнических отметок определяют координаты обнаруженного РИО путем решения разностно-дальномерной задачи по критерию максимума функции правдоподобия, а прием информации от РИО и ее последующую обработку ведут на приемных постах и на центральном посту по последовательно связанным между собой блокам, которые каналами связи соединяют с устройством управления антеннами с датчиками приемных постов и устройством пространственно-временной синхронизации принятой ими информации, которую затем фильтруют, достигается тем, что в вычислительном блоке начальных координат РИО производят измерение разности времен Δt2ц, Δt3ц прихода сигнала и вычисление начального приближения координат , которые по каналам связи направляют в блок вычисления функции правдоподобия для оценки координат РИО, которые формируют по правилуThe set goal of the possibility of a circular view and accurate determination of the coordinates of the RIO in the sectors of the failure of the working area of the MPRTK in the outer corners α, β, γ, composed by straight lines connecting in pairs each PP in the triangle of their location, in the proposed method for determining the coordinates of a radio-emitting object in the working area of the MPRTK, consisting in the fact that synchronized with each other in time and spaced apart on the ground pairs of receiving posts of the MPRTK through radio receivers with frequency scanning of the airspace receive data of passive detection of the RIO, including the difference Δt of the time of receiving radio emission from the PP, the carrier frequency f of the onboard radio electronic means of the RIO and the moment t of time their direction finding, the received data is sent to the central receiving station of the MPRTK, where the received data is tied to the central Cartesian coordinate system with the origin at the central receiving station and to the radio technical trajectories supported by the MPRTK on a set of isolated radio technical marks formed when scanning the airspace, then on the formed set of radio technical marks, the coordinates of the detected RIO are determined by solving the differential-rangefinder problem according to the criterion of the maximum likelihood function, and the reception of information from the RIO and its subsequent processing are carried out at the receiving posts and at the central post by sequentially connected together blocks that communication channels connected to the antenna control unit with sensors receiving posts and device spatiotemporal synchronization they adopted the information that is then filtered, is achieved in that in the computing unit RIO initial coordinates produce measurement time difference Δt 2u, Δt 3C ward signal and calculating the initial approximation of coordinates , which are sent through communication channels to the unit for calculating the likelihood function to estimate the coordinates of the RIO, which are formed according to the rule
где , xi,yi - координаты местонахождения ПП, х,у - координаты РИО, Δt2ц - разность времени прихода сигнала от РИО на 2-й и центральный ПП, Δt3ц - разность времени прихода сигнала от РИО на 3-й и центральный ПП, Rц2 - разность расстояний ПП ц - РИО и ПП2 - РИО, Rц3 - разность расстояний ПП ц - РИО и ПП3 - РИО, - вектор измерений разностей времен прихода сигнала от РИО на ПП, QR - ковариационную матрицу ошибок определения времени прихода сигнала от цели i-м ПП определяют какwhere , x i , y i are the coordinates of the location of the PP, x, y are the coordinates of the RIO, Δt 2ts is the difference in the time of arrival of the signal from the RIO to the 2nd and central PP, Δt 3ts is the difference in the time of arrival of the signal from the RIO to the 3rd and central PP, R c2 - the difference between the distances PP c - RIO and PP 2 - RIO, R c3 - the difference between the distances PP c - RIO and PP 3 - RIO, is the vector of measurements of the differences in the times of arrival of the signal from the RIO to the PP, Q R is the covariance matrix of errors in determining the time of arrival of the signal from the target of the i-th PP is determined as
, где , - СКО определения времени прихода сигнала от цели i-м ПП, с* - скорость света; далее данные вычислений направляют в блок решения задачи минимизации функционала: ; а затем в блок квадратичной аппроксимацию функции φ(х,у) методом Ньютона в каждой точке (xk,yk)T , where , - RMSD of determining the time of arrival of the signal from the target of the i-th PP, s * - the speed of light; then the computation data is sent to the block for solving the problem of minimizing the functional: ; and then in a block quadratic approximation of the function φ (x, y) by Newton's method at each point (x k , y k ) T
где - матрица первых частных производных функции, - матрица вторых частных производных функции φ(х,у), (xk,yk)T - начальное приближение плоскостных координат х,у, при k=1 приравнивают , на последующих итерациях их уточняют, - номер итерации, Τ - математический символ транспонирования; откуда данные вычислений направляют в блок определения координат РИО, где для квадратичного функционала φ(х,у) точку (xk,yk)T принимаю за точку минимума, а минимум такой функции из любой начальной точки достигают за один шаг метода Ньютона; в случае линейной аппроксимации матрицу F(xk,yk) принимают единичной, и поиск выражают в градиентный; для нелинейной унимодальной функции, отличной от квадратичной, точки последовательности при асимптотически приближают к минимуму; условие окончания поиска принимают градиентным методомwhere - the matrix of the first partial derivatives of the function, is the matrix of the second partial derivatives of the function φ (x, y), (x k , y k ) T is the initial approximation of the plane coordinates x, y, for k = 1 they are equated , at subsequent iterations they are refined, - iteration number, Τ - mathematical symbol of transposition; from where the computation data is sent to the unit for determining the coordinates of the RIO, where for the quadratic functional φ (x, y) I take the point (x k , y k ) T as a minimum point, and the minimum of such a function from any starting point is reached in one step of Newton's method; in the case of a linear approximation, the matrix F (x k , y k ) is taken to be one, and the search is expressed in a gradient; for a nonlinear unimodal function other than quadratic, the point of the sequence at asymptotically approach the minimum; the search termination condition is accepted by the gradient method
где ε - задаваемая необходимая точность расчета, а функционал φ(х,у) преобразуют следующим образомwhere ε is the specified required calculation accuracy, and the functional φ (x, y) is transformed as follows
где С, Ν, K - константы, которые вычисляют по правилам:where С, Ν, K are constants calculated according to the rules:
а затем частные производные определяют по формулам:and then the partial derivatives are determined by the formulas:
где l - параметр, который подбирают с учетом необходимой точности вычисления производной при условии - чем точнее необходимо вычислить производную, тем меньше должно быть l и недопустима соизмеримость разности значений функции φ(х,у) или l с абсолютной погрешностью вычисления.where l is a parameter that is selected taking into account the required accuracy of calculating the derivative, provided that the more accurately it is necessary to calculate the derivative, the less l should be and the commensurability of the difference between the values of the function φ (x, y) or l with the absolute calculation error is inadmissible.
Предлагаемое изобретение позволяет заменить поиск численных значений координат РИО по максимуму функции правдоподобия на поиск минимума дифференцируемого функционала φ(х,у) в секторах провала рабочей зоны приемных постов многопозиционного радиотехнического комплекса пассивной локации.The proposed invention makes it possible to replace the search for the numerical values of the RIO coordinates by the maximum likelihood function on the search for the minimum of the differentiable functional φ (x, y) in the sectors of the failure of the working zone of the receiving posts of the multi-position radio-technical complex of passive location.
Использование дифференцируемого функционала φ(х,у) в свою очередь позволяет применить квадратичную аппроксимацию дифференцируемой функции φ(х,у) в каждой точке (xk,yk) центральной базы данных измерений ПП, а также применить метод Ньютона для обеспечения требуемой крутизны дифференцируемой функции φ(х,у) и повышения точности измерений координат РИО. Регистрация численных значений (х,у) координат РИО, соответствующих точке минимума функционала φ(х,у), в виде истинных значений (х,у) координат РИО позволяет решить проблему измерения координат РИО в секторах провала рабочей зоны приемных постов многопозиционного радиотехнического комплекса. В целом указанные технические преимущества позволяют решить проблему измерения координат РИО в секторе провала рабочей зоны МПРТК и, как следствие, обеспечить требуемую точность измерений в указанной зоне.The use of the differentiable functional φ (x, y), in turn, makes it possible to apply a quadratic approximation of the differentiable function φ (x, y) at each point (x k , y k ) of the central database of PP measurements, as well as to apply Newton's method to ensure the required slope of the differentiable function φ (x, y) and increasing the accuracy of measurements of the coordinates of the RIO. Registration of the numerical values (x, y) of the RIO coordinates, corresponding to the minimum point of the functional φ (x, y), in the form of the true values (x, y) of the RIO coordinates allows solving the problem of measuring the RIO coordinates in the sectors of the failure of the working zone of the receiving posts of the multi-position radio engineering complex. In general, the indicated technical advantages make it possible to solve the problem of measuring the coordinates of the RIO in the sector of the dip of the working zone of the MPRTK and, as a result, to ensure the required measurement accuracy in the specified zone.
2. Известно устройство радиотехнического комплекса пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений воздушных объектов, состоящее из приемных постов с информационными датчиками станции радиотехнической разведки, способных измерять в азимутальной плоскости направления движения воздушных объектов с излучающими радиоэлектронными средствами и фиксировать момент перехода импульсов от излучающих средств при смене направления движения воздушного объекта, сканировать по частоте и определять местоположение воздушного объекта путем решения разностно-дальномерной задачи и оснащенных электронных блоков автозахвата в стробе размером2. There is a known device for a radio-technical complex of passive location with sequential scanning of radio emissions from air objects, consisting of receiving posts with information sensors of an electronic intelligence station, capable of measuring in the azimuthal plane the direction of movement of air objects with emitting radio-electronic means and fixing the moment of transition of pulses from emitting means when changing direction the movement of an airborne object, scan in frequency and determine the location of an airborne object by solving a differential-rangefinder problem and equipped with electronic auto-capture units in a strobe of size
, где x,y,z - координаты воздушного объекта, xэ,yэ,zэ - экстраполированные координаты воздушного объекта, а также блока трассового сопровождения воздушных объектов с фильтром Калмана динамики воздушных объектов, достигается тем, что фильтр динамики воздушных объектов на каждом из приемных постов составлен из электронного блока установки вектора состояния воздушного объекта S(t)=(x,y,z,Vx,Vy,Vz), где Vx,Vy,Vz - проекции вектора скорости координат x, y, z производящего фильтрацию координатной информации по зависимостям , where x, y, z are the coordinates of the air object, x e , y e , z e are the extrapolated coordinates of the air object, as well as the block of route tracking of air objects with the Kalman filter of the dynamics of air objects, is achieved by the fact that the filter of the dynamics of air objects on each from receiving posts is composed of an electronic unit for setting the state vector of an air object S (t) = (x, y, z, V x , V y , V z ), where V x , V y , V z are the projections of the velocity vector of coordinates x, y, z filtering coordinate information by dependencies
где Rn=(R1,2,R1,3,R1,4) - разность дальностей прихода сигналов τn; порядковый номер групп пары i-x приемных постов от источника радиолока-ционной информации в эти приемные посты Rn=(с*⋅τ1,с*⋅τ2,с*⋅τ3)T, с* - скорость света (с*≈3⋅108 м/с); далее с учетом влияния ошибок экстраполяции производят сглаживание ошибок разности времен прихода сигнала, при этом матрицу производной функции наблюдения выражают в виде , гдеwhere R n = (R 1,2 , R 1,3 , R 1,4 ) is the difference between the arrival distances of the signals τ n ; the sequence number of the groups of a pair of ix receiving posts from the source of radar information to these receiving posts R n = (s * ⋅τ 1 , s * ⋅τ 2 , s * ⋅τ 3 ) T , s * - the speed of light (s * ≈ 3⋅10 8 m / s); then, taking into account the influence of extrapolation errors, the errors of the difference in the time of arrival of the signal are smoothed, while the matrix of the derivative of the observation function is expressed in the form , where
блока вычисления экстраполированного значения вектора состояния Sk+1=FΔtS(t), блока определения коэффициента усиления k, блока уточнения вектора состояния и алгоритмической ковариационной матрицы, а также блока оценки работы фильтра при сглаживании разности времен прихода сигнала на станции радиотехнической разведки. [Патент №2599259 «Способ Бондаренко А.В. получения радиотехнической информации и радиотехнический комплекс для его осуществления» от 05.11.2015, Бюл. №28 от 10.10.2016].a unit for calculating the extrapolated value of the state vector S k + 1 = F Δt S (t), a unit for determining the gain k, a unit for refining the state vector and an algorithmic covariance matrix, and a unit for evaluating the filter operation when smoothing the difference in signal arrival times at an electronic intelligence station. [Patent No. 2599259 “Method Bondarenko A.V. receiving radio technical information and a radio technical complex for its implementation "from 05.11.2015, Bul. No. 28 of 10/10/2016].
Известное устройство радиотехнического комплекса пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений воздушных объектов при треугольном расположении приемных постов (ПП) на местности не позволяет производить сплошное круговое сканирование радиоизлучений от воздушных объектов из-за наличия открытых окон отсутствия сканирования в трех внешних углах, образованных линиями соединения трех ПП.The known device of the radio engineering complex of passive location with sequential scanning of radio emissions from air objects with a triangular arrangement of receiving posts (PP) on the ground does not allow continuous circular scanning of radio emissions from air objects due to the presence of open windows without scanning in the three outer corners formed by the connection lines of three PP ...
Сущность изобретения поясняется графическими материалами: на фиг.1 - блок-схема работы устройства управления антеннами определения координат радиоизлучающего объекта в рабочей зоне МПРТК; на фиг.2 представлен рисунок, поясняющий принцип измерения координат РИО в секторе провала рабочей зоны трехпозиционного МПРТК; на фиг.3 - уточнение начального приближения координат РИО; на фиг.4 - зависимости среднеквадратических ошибок (СКО) измерений плоскостных координат σх,у РИО от ошибок измерения времени прихода сигнала στ; на фиг.5 представлена блок-схема алгоритма решения разностно-дальномерной задачи.The essence of the invention is illustrated by graphic materials: Fig. 1 is a block diagram of the operation of the antenna control device for determining the coordinates of a radio-emitting object in the working area of the MPRTK; figure 2 shows a figure explaining the principle of measuring the coordinates of the RIO in the sector of the failure of the working area of the three-position MPRTK; figure 3 - refinement of the initial approximation of the coordinates of the RIO; figure 4 - the dependence of the root-mean-square errors (RMS) of measurements of in-plane coordinates σ x, RIO from errors in measuring the time of arrival of the signal σ τ ; Fig. 5 shows a block diagram of an algorithm for solving the difference-ranging problem.
Устройство для определения координат радиоизлучающего объекта в рабочей зоне многопозиционного пассивного радиотехнического комплекса состоит из приемных постов 2 ПП ц , ПП2 и ПП3 (фиг.2) с информационными датчиками 1 (фиг.1) станции радиотехнической разведки, способных измерять в азимутальной плоскости направление движения воздушного радиоизлучающего объекта (РИО) 13 с излучающими радиоэлектронными средствами, сканировать по частоте и определять местоположение воздушного объекта 13, оснащенных антеннами 3 (фиг.1), составленных в треугольник (фиг.2) на местности и синхронизированных между собой в пространстве и во времени посредством применения абонентского терминала 4 ГЛОНАСС и устройства 5 пространственно-временной синхронизации, и ПП ц , с фильтрами 6, причем фильтры 6 связаны с блоком 7 вычисления начальных координат с измерением разностей времен Δt2ц и Δt3ц и вычисления начального приближения координат РИО, соединенного каналами связи с блоком 8 вычисления функции правдоподобияAn apparatus for determining the coordinates of radio-emitting object in the work area multipoint passive radio complex consists of two receiving stations PP i, PP 2, and PP 3 (2) with information sensors 1 (1) ELINT station capable of measuring in azimuth direction the movement of an airborne radio-emitting object (RIO) 13 with emitting radio electronic means, scan in frequency and determine the location of an
по данным определения вектора измерения разностей времен прихода сигнала according to the determination of the vector for measuring the differences in the arrival times of the signal
где xi, yi - координаты ПП; x,у - координаты РИО; - разность времени прихода сигнала от РИО на 2-ой и центральный ПП; - разность времени прихода сигнала от РИО на 3-ий и центральный ПП; Rц2 - разность расстояний ПП ц - РИО и ПП2 - РИО; - разность расстояний ПП ц - РИО и ПП3 - РИО; с* - скорость света, и данным ковариационной матрицы ошибок определения времени прихода сигнала от цели i-м ППwhere x i , y i - PP coordinates; x, y - coordinates of RIO; - the difference in the time of arrival of the signal from the RIO to the 2nd and central PP; - the difference in the time of arrival of the signal from the RIO to the 3rd and central PP; R c2 - the difference between the distances PP c - RIO and PP 2 - RIO; - the difference between the distances PP c - RIO and PP 3 - RIO; c * is the speed of light, and the data of the covariance matrix of errors in determining the time of arrival of the signal from the target by the i-th PP
, где Rn - разности дальностей от источника радиолокационного излучения РИО 13 до приемного поста (ПП); - среднеквадратическая ошибка (СКО) определения времени прихода сигнала от РИО i-м ПП; τi - разность прихода сигналов, измеряемая парой ПП, и ; последовательно соединенного через блок 9, решения задачи минимизации дифференцируемого функционала , where R n - the difference between the ranges from the source of
с блоком 10 квадратичной аппроксимации функции φ(х,у) в точке (xk,yk) по методу Ньютона в видеwith
где - матрица первых частных производных функции, а - матрица вторых частных производных функции φ(х,у); (xk,yk)T - начальное приближение плоскостных координат х,у, (при k=1 приравнивается , а на последующих итерациях (xk,yk)T уточняется); k=1,5 - номер итерации; Τ - математический символ транспонирования, и окончательно с блоком 11 определения координат РИО по условиюwhere is the matrix of the first partial derivatives of the function, and - the matrix of the second partial derivatives of the function φ (x, y); (x k , y k ) T is the initial approximation of the plane coordinates x, y, (for k = 1 it is equated , and at subsequent iterations (x k , y k ) T is refined); k = 1.5 - iteration number; Τ - the mathematical symbol of transposition, and finally with the block 11 for determining the coordinates of the RIO by the condition
где ε - задаваемая необходимая точность расчета, после преобразования функционала φ(х,у) в следующем видеwhere ε is the specified required accuracy of the calculation, after the transformation of the functional φ (x, y) in the following form
где where
а частные производныеand the partial derivatives
где l - параметр, который подбирают с учетом необходимой точности вычисления производной при условии - чем точнее необходимо вычислить производную, тем меньше должно быть l и недопустима соизмеримость разности значений функции φ(х,у) или l с абсолютной погрешностью вычисления.where l is a parameter that is selected taking into account the required accuracy of calculating the derivative, provided that the more accurately it is necessary to calculate the derivative, the less l should be and the commensurability of the difference between the values of the function φ (x, y) or l with the absolute calculation error is inadmissible.
Сущность предлагаемого способа определения координат радиоизлучающего объекта в рабочей зоне многопозиционного пассивного радиотехнического комплекса состоит в следующем.The essence of the proposed method for determining the coordinates of a radio-emitting object in the working area of a multi-position passive radio engineering complex is as follows.
На местности друг от друга на определенном расстоянии располагают три приемных поста ПП ц , ПП2, ПП3 (фиг.2), входящие в рабочую зону 12 трехпозиционного (многопозиционного) радиотехнического комплекса обнаружения РИО 13, несущего радиоизлучающую бортовую аппаратуру, и включающий также центральный приемный пост 1 ПП ц , функцию которого выполняет ПП1 для нахождения координат (х,у) радиоизлучающего объекта 13 (фиг.2), движущегося по траектории 14. По разностям дальностей - пересечение линий (гипербол) постоянной разности расстояний 15, 16 от РИО 13 до ПП ц , ПП2, ПП3 решают систему уравненийOn the ground, at a certain distance from each other, there are three receiving posts PP c , PP 2 , PP 3 (Fig. 2), included in the working
где t - момент времени излучения сигналов, ti, - время прихода на i-й ПП сигнала от РИО 13, Di,- наклонные дальности от ПП до РИО 13, r=D1, с* - скорость света. Тогдаwhere t is the time instant of signal emission, t i , is the time of arrival at the i-th PP of the signal from
Представляют систему уравнений (1) какThe system of equations (1) is represented as
Для решения системы уравнений (2) приравнивают квадраты левой и правой частей каждого из уравнений данной системы в виде координатTo solve the system of equations (2), the squares of the left and right sides of each of the equations of this system are equated in the form of coordinates
Преобразуют уравнение (3) и представляют его в матричном видеEquation (3) is transformed and represented in matrix form
В зависимости (4) неизвестные х,у линейно выражают через r. Для решения уравнения вводят две переменные - векторы In dependence (4), the unknowns х, у are linearly expressed in terms of r. To solve the equation, two variables are introduced - vectors
После подстановки введенных переменных уравнение (4) получают в следующем видеAfter substitution of the introduced variables, equation (4) is obtained in the following form
где - квадраты векторов и соответственно, скалярное произведение векторов и , а r1,2 - два вещественных корняwhere - squares of vectors and respectively, dot product of vectors and , and r 1,2 are two real roots
где where
После подстановки найденных значений r в уравнении (4) находят неизвестные (х,у) координаты РИО 13. При q>0 уравнению (4) соответствует два решения. При q<0 РИО 13 находят на линии 17 соединяющей ПП ц и ПП2, а эллипс ошибок 18 измерения координат РИО 13 становится бесконечным вдоль линии 17, и уравнение (5) не имеет вещественных корней. В этом случае вычисление начального приближения плоскостных координат 20 (фиг.3) производят одним из следующих методов: сначала в уравнении (6) принимают значение q=0 [Гольдштейн А.Л. Теория принятия решений. Задачи и методы исследования операций и принятия решений. ПГТУ - Санкт-Петербург: «Учебное пособие», 2002; Моисеев Η.Н. Математические задачи системного анализа. - М: «Наука», 1981], а далее находят комплексные корни уравнения (6)After substitution of the found values of r in equation (4), the unknown (x, y) coordinates of the
где α - действительная часть комплексного корня уравнения (7), ib - мнимая часть.where α is the real part of the complex root of equation (7), ib is the imaginary part.
Из уравнения (7) выделяют действительную часть комплексных корней - . Так как полученные корни лежат на линии 17, соединяющей пары постов ПП ц и ПП2 МПРТК, симметрично от местоположения РИО 13, то 20 вычисляют по следующему уравнению From equation (7), the real part of the complex roots is distinguished - ... Since the roots obtained lie on
Далее выполняют уточнение решения и составляют функцию правдоподобия для оценки координат разностно-дальномерным методом. Для этого находят вектор измерений разностей времен прихода сигнала:Further, the solution is refined and a likelihood function is made to estimate the coordinates by the difference-ranging method. For this, the vector of measurements of the differences in the signal arrival times is found:
где - время прихода сигналов от РИО 13 на ПП ц , ПП2 и ПП3; , - разность времени прихода сигналов измеряют парой ПП2, ПП ц и парой ПП3, ПП ц ; - разности расстояний ПП ц - РИО и ПП2 - РИО, ПП ц - РИО и ПП3 - РИО соответственно.where - the time of arrival of signals from
Ковариационную матрицу ошибок определения времени прихода сигнала от цели i-м ПП записывают в видеThe covariance matrix of errors in determining the time of arrival of the signal from the target of the i-th PP is written in the form
где Rn - разности дальностей от источника радиолокационной информации до ПП; - СКО определения времени прихода сигнала от РИО 13 i-м ПП; τn - разность времени прихода сигналов, измеряемая парой ПП, где .where R n - the difference between the ranges from the source of radar information to the PP; - RMS for determining the time of arrival of the signal from the
Затем осуществляют реализацию способа функции правдоподобия для оценки координат РИО 13Then, the likelihood function method is implemented to estimate the coordinates of the
где ; xi,yi - координаты ППi; х,у - координаты РИО 13; Δt2ц - разность времени прихода сигнала от РИО 13 на ПП2 и ПП ц ; Δt3ц - разность времени прихода сигнала от РИО 13 на ПП3 и ПП ц ; Rц2 - разность расстояний ПП ц - РИО и ПП2 - РИО; Rц3 - разность расстояний ПП ц - РИО и ПП3 - РИО; - вектор измерений разностей времен прихода сигнала от РИО 13 на ПП; a QR - ковариационную матрицу ошибок определения времени прихода сигнала от цели i-м ПП определяют какwhere ; x i , y i - coordinates of PP i ; x, y -
, где ; - СКО определения времени прихода сигнала от цели i-м ПП. , where ; - RMS deviation of the time of arrival of the signal from the target of the i-th PP.
Далее оценку координат разностно-дальномерной задачи по критерию максимума функции правдоподобия (8) заменяют решением задачи минимизации дифференцируемого функционала видаFurther, the estimate of the coordinates of the difference-ranging problem by the criterion of the maximum likelihood function (8) is replaced by the solution of the problem of minimizing the differentiable functional of the form
При дифференцируемости φ(х,у) в точке (xk,yk) 19 (фиг.3) применяют метод Ньютона для квадратичной аппроксимации функционала, при этом задачу поиска координат (xk,yk) 19 РИО 13 записывают в видеWhen φ (x, y) is differentiable at the point (x k , y k ) 19 (Fig. 3), Newton's method is used for the quadratic approximation of the functional, while the problem of finding coordinates (x k , y k ) 19
где - матрица первых частных производных функции, а - матрица вторых частных производных функции φ(х,у); (xk,yk)T - начальное приближение плоскостных координат х,у; при k=1 приравнивают 20, на последующих итерациях их уточняют; - номер итерации; Τ - математический символ транспонирования.where is the matrix of the first partial derivatives of the function, and - the matrix of the second partial derivatives of the function φ (x, y); (x k , y k ) T is the initial approximation of the plane coordinates x, y; for k = 1 equate 20, they are refined at subsequent iterations; - iteration number; Τ is the mathematical symbol for transposition.
Для квадратичного функционала φ(х,у) точку 19 считают точкой минимума, следовательно, минимум такой функции из любой начальной точки достигают за один шаг метода Ньютона. В случае линейной аппроксимации матрицу F(xk,yk) принимают единичной, и поиск вырождают в градиентный. Для нелинейной унимодальной функции, отличной от квадратичной, точки последовательности при асимптотически приближают к минимуму.For a quadratic functional φ (x, y) the
Далее функционал φ(х,у) преобразуют следующим образомNext, the functional φ (x, y) is transformed as follows
где С, Ν, K - константы, вычисленные по правиламwhere С, Ν, K are constants calculated according to the rules
а затем находят частные производныеand then find the partial derivatives
где l - параметр, подбираемый с учетом необходимой точности вычисления производной.where l is a parameter selected taking into account the required accuracy of calculating the derivative.
Чем точнее вычисляют производную, тем меньше должно быть l. Недопустимо, чтобы разность значений функции φ(х,у) или l была соизмерима с абсолютной погрешностью вычисления.The more accurately the derivative is calculated, the less l should be. It is unacceptable that the difference between the values of the function φ (x, y) or l is commensurate with the absolute calculation error.
Поиск численных значений (х,у) координат РИО 13 заканчивают по правилуThe search for the numerical values (x, y) of the
где ε - задаваемая необходимая точность расчета; а результаты численных значений (х,у) координат РИО 13, соответствующих точке минимума функционала φ(х,у), регистрируют в виде истинных значений (х,у) координат РИО 13 в секторах провала - эллипсы ошибок 18 (фиг.2) рабочей зоны приемных постов многопозиционного радиотехнического комплекса.where ε is the specified required calculation accuracy; and the results of the numerical values (x, y) of the coordinates of the
В предлагаемом способе при проведении последовательных итераций находят последовательные приближения х,у. Количество итераций ограничивают максимальным значением эллипса ошибок 18 измерения координат РИО 13, являющимся наиболее оптимальным значением при достаточно грубом начальном приближении.In the proposed method, when conducting successive iterations, successive approximations x, y are found. The number of iterations is limited by the maximum value of the
Численные значения (х,у) координат РИО 13, удовлетворяющие правилу (9), запоминают и выдают потребителю радиотехнической информации, например, в диспетчерскую службу управления воздушным движением (УВД) и радиотехнической разведки (РТР). Ниже представлен алгоритм решения разностно-дальномерной задачи.The numerical values (x, y) of the
Впервые разработан способ определения местоположения РИО в секторах провала рабочей зоны многопозиционного радиотехнического комплекса и определения сходимости результатов измерений координат РИО в зависимости от ошибок измерения времени прихода сигнала στ от РИО на приемные посты МПРТК.For the first time, a method has been developed for determining the location of the RIO in the sectors of the failure of the working zone of a multi-position radio engineering complex and for determining the convergence of the results of measurements of the coordinates of the RIO, depending on the errors in measuring the time of arrival of the signal σ τ from the RIO at the receiving posts of the MPRTK.
Для квадратичного функционала φ(х,у) точка (xk+1,yk+1)T является точкой минимума. Следовательно, минимум такой функции из любой начальной точки достигается за один шаг метода Ньютона. В случае линейной аппроксимации матрица F(xk,yk) становится единичной, и поиск вырождается в градиентный. Для нелинейной унимодальной функции, отличной от квадратичной, точки последовательности при асимптотически приближают к минимуму.For a quadratic functional φ (x, y), the point (x k + 1 , y k + 1 ) T is a minimum point. Consequently, the minimum of such a function from any starting point is achieved in one step of Newton's method. In the case of linear approximation, the matrix F (x k , y k ) becomes unit, and the search degenerates into a gradient one. For a nonlinear unimodal function other than quadratic, the points of the sequence at asymptotically approach the minimum.
В способе задают следующие наиболее трудные условия для измерения координат РИО: 1) РИО расположен на одной линии, соединяющей два ПП ц и ПП3 (фиг.2) радиотехнического комплекса; 2) ошибка измерения времени прихода сигнала σ=0…60 (нс) с шагом 1 (нс); количество реализаций случайного процесса для каждого στ - 1000; 3) количество шагов по поиску координат РИО методом Ньютона - не более 5.The method set following the most difficult conditions to measure coordinates RIO 1) RIO is located on a line connecting two of PP i and PP 3 (2) radio complex; 2) measurement error of the signal arrival time σ = 0 ... 60 (ns) with a step of 1 (ns); the number of realizations of the random process for each σ τ - 1000; 3) the number of steps to find the coordinates of the RIO by Newton's method - no more than 5.
Результаты моделирования и оценки среднеквадратических ошибок определения плоскостных координат σх,у РИО от ошибок измерения времени прихода сигнала στ, представлены на фиг.4.The results of modeling and estimation of the root-mean-square errors in determining the in-plane coordinates σ x, y RIO from errors in measuring the time of arrival of the signal σ τ , are presented in Fig. 4.
Анализ зависимостей, представленных на фиг.4, показывает, что при отсутствии ошибок измерений разности прихода сигналов на ПП МПРТК ошибки определения координат РИО в месте провала рабочей зоны радиотехнического комплекса минимальны. Однако при ошибках измерения разности прихода сигналов ПП, что имеет место на практике, СКО определения плоскостных координат РИО существующим способом 21 (фиг.4) в 5…10 раз превышают СКО для предлагаемого способа 22 (фиг.4).The analysis of the dependencies shown in Fig. 4 shows that in the absence of measurement errors of the difference in the arrival of signals to the PP MPRTK, the errors in determining the coordinates of the RIO in the place of the failure of the working zone of the radio engineering complex are minimal. However, in case of errors in measuring the difference in the arrival of the SP signals, which takes place in practice, the RMS of determining the plane coordinates of the RIO by the existing method 21 (Fig. 4) is 5 ... 10 times higher than the RMS for the proposed method 22 (Fig. 4).
Величина ошибки определения местоположения объекта при нахождении ее в секторе ±5° относительно линии, соединяющей пару ПП, при использовании разработанного способа в 1,5…10 раз (в зависимости от ), меньше соответствующей величины для существующих способов определения координат РИО, что позволяет устранить ситуацию провала рабочей зоны МПРТК.The magnitude of the error in determining the location of the object when it is in the sector ± 5 ° relative to the line connecting the pair of PPs, when using the developed method, is 1.5 ... 10 times (depending on ) is less than the corresponding value for the existing methods for determining the coordinates of the RIO, which makes it possible to eliminate the situation of the failure of the working area of the MPRTK.
Claims (46)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130134A RU2757197C1 (en) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | Method for determining the coordinates of a radio emitting object in the working area of a multipositional passive radio engineering complex and apparatus for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130134A RU2757197C1 (en) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | Method for determining the coordinates of a radio emitting object in the working area of a multipositional passive radio engineering complex and apparatus for implementation thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757197C1 true RU2757197C1 (en) | 2021-10-12 |
Family
ID=78286334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020130134A RU2757197C1 (en) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | Method for determining the coordinates of a radio emitting object in the working area of a multipositional passive radio engineering complex and apparatus for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757197C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114036765A (en) * | 2021-11-17 | 2022-02-11 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | Method for quickly determining time difference positioning area and optimally distributing stations |
CN117249829A (en) * | 2023-08-23 | 2023-12-19 | 湖南六九零六信息科技股份有限公司 | Flight path planning method of unmanned aerial vehicle platform under direction-finding cross positioning system |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5719584A (en) * | 1996-09-03 | 1998-02-17 | Harris Corporation | System and method for determining the geolocation of a transmitter |
WO2002091018A1 (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-14 | Lockheed Martin Corporation | System and method for narrowband pre-detection signal processing for passive coherent location applications |
RU2296341C1 (en) * | 2005-11-24 | 2007-03-27 | Алексей Васильевич Терентьев | Mode of definition of the coordinates of a radiation source |
RU2503969C1 (en) * | 2012-05-03 | 2014-01-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Спец-Радио" (ЗАО НПП "Спец-Радио") | Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space |
WO2014149092A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Raytheon Company | Frequency difference of arrival (fdoa) for geolocation |
RU2593149C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-07-27 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" | Adaptive method for passive radar location |
RU2599259C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-10-10 | Алексей Викторович Бондаренко | Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation |
RU2703987C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-10-23 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Method of identifying position measurements and determining location of aerial objects in a multi-position radio navigation system using multibeam radio transmitters |
RU2715422C1 (en) * | 2019-05-20 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining coordinates of a radio emission source in three-dimensional space by a dynamic radio monitoring system |
RU2717231C1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-03-19 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Difference-ranging method of determining coordinates of a radio-frequency source |
-
2020
- 2020-09-14 RU RU2020130134A patent/RU2757197C1/en active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5719584A (en) * | 1996-09-03 | 1998-02-17 | Harris Corporation | System and method for determining the geolocation of a transmitter |
WO2002091018A1 (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-14 | Lockheed Martin Corporation | System and method for narrowband pre-detection signal processing for passive coherent location applications |
RU2296341C1 (en) * | 2005-11-24 | 2007-03-27 | Алексей Васильевич Терентьев | Mode of definition of the coordinates of a radiation source |
RU2503969C1 (en) * | 2012-05-03 | 2014-01-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Спец-Радио" (ЗАО НПП "Спец-Радио") | Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space |
WO2014149092A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Raytheon Company | Frequency difference of arrival (fdoa) for geolocation |
RU2593149C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-07-27 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" | Adaptive method for passive radar location |
RU2599259C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-10-10 | Алексей Викторович Бондаренко | Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation |
RU2703987C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-10-23 | Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Method of identifying position measurements and determining location of aerial objects in a multi-position radio navigation system using multibeam radio transmitters |
RU2715422C1 (en) * | 2019-05-20 | 2020-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining coordinates of a radio emission source in three-dimensional space by a dynamic radio monitoring system |
RU2717231C1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-03-19 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Difference-ranging method of determining coordinates of a radio-frequency source |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114036765A (en) * | 2021-11-17 | 2022-02-11 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | Method for quickly determining time difference positioning area and optimally distributing stations |
CN114036765B (en) * | 2021-11-17 | 2024-11-22 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | A method for quickly determining the time difference positioning area and optimal station layout |
CN117249829A (en) * | 2023-08-23 | 2023-12-19 | 湖南六九零六信息科技股份有限公司 | Flight path planning method of unmanned aerial vehicle platform under direction-finding cross positioning system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106291488B (en) | A kind of Radar Calibration error calibration method | |
US7132982B2 (en) | Method and apparatus for accurate aircraft and vehicle tracking | |
JP4644197B2 (en) | Target location method and apparatus using TDOA distributed antenna | |
Ostroumov et al. | Accuracy improvement of VOR/VOR navigation with angle extrapolation by linear regression | |
CA2459944C (en) | Process and system for emitter location | |
Ostroumov et al. | Compatibility analysis of multi signal processing in APNT with current navigation infrastructure | |
RU2757197C1 (en) | Method for determining the coordinates of a radio emitting object in the working area of a multipositional passive radio engineering complex and apparatus for implementation thereof | |
RU2624461C1 (en) | Method of determining coordinates of object | |
CN107526089B (en) | A passive positioning method for non-common-view radar signals based on time-delay quadratic difference | |
CN104297739B (en) | Method for guiding photoelectric tracking equipment in navigation monitoring | |
Shepeta et al. | Accuracy characteristics of object location in a two-position system of small onboard radars | |
EP3193187A1 (en) | Method for calibrating a local positioning system based on time-difference-of-arrival measurements | |
CN104849702A (en) | Error joint estimation method for GM-EPHD filtering radar system based on ADS-B data | |
CN109141427A (en) | EKF localization method under nlos environment based on distance and angle probabilistic model | |
RU2660498C1 (en) | Method of tracking of airborne maneuvering radiation sources according to angle information from airborne single-position electronic reconnaissance system | |
RU2599259C1 (en) | Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation | |
CN110068793A (en) | A kind of positioning and tracing method | |
CN110907903A (en) | Self-adaptive tracking processing method based on multiple sensors | |
RU2562616C1 (en) | Method of acquiring radio information and radio system therefor | |
CN101014877A (en) | Target localization using tdoa distributed antenna | |
Khudov et al. | The MIMO surveillance radars system with high accuracy finding 2D coordinates | |
CN113933876B (en) | Multi-star communication time difference positioning data fusion processing method | |
Abbud et al. | Correction of systematic errors in Wide Area Multilateration | |
RU2715422C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio emission source in three-dimensional space by a dynamic radio monitoring system | |
Vasyliev et al. | Using data of multilateration surveillance system for aircraft tracking |