СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2005 года по МПК G01S1/02 

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

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

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

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

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

Решаемой технической задачей является упрощение способа на основе передачи с каждой базовой станции радиосигналов, содержащих информацию об удаленности данной пазовой от подвижного объекта, и определения местоположения подвижного объекта по информации, содержащейся в радиосигналах, принимаемых на опорных станциях.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

На фиг.6 изображен приемопередатчик.

На фиг.7 изображен передатчик.

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

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

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

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

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

Сущность способа заключается в следующем.

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

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

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

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

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

где q - число сторон многоугольника.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Число первых базовых станций 1 не превышает четыре. На фиг.2 показан случай, при котором первыми базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₃₄, 1₃₅, 1₄₄ и 1₄₅.

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

В соответствии с фиг.2, вторыми базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₂₄, 1₂₅, 1₃₆, 1₄₆, 1₅₅, 1₅₄, 1₄₃, 1₃₃; третьими (k=3) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₁₄, 1_l5, 1₂₆, 1₃₇, 1₄₇, 1₅₆, 1₅₃, 1₄₂; 1₃₂, 1₂₃; четвертыми (k=4) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₁₄, 1₁₅, 1_l6, 1₂₇, 1₃₈, 1₄₈, 1₅₇, 1₅₂, 1₄₁, 1₃₁, 1₂₂, 1_l3; пятыми (k=5) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₆, 1_l7, 1₂₈, 1₃₉, 1₄₉, 1₅₈, 1₅₁, 1₂₁, 1_l2, 1₃; шестыми (k=6) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₇, 1₁₈, 1₂₉, 1₄₀, 1₅₀, 1₅₉, 1₁₁, 1₂; седьмыми (k=7) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₈, 1₁₉, 1₃₀, 1₆₀, 1₁, восьмыми (k=8) базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₉, 1₂₀; девятой (k=9) базовой станцией 1 является базовая станция 1₁₀ (на фиг.2 соответствующие базовые станции 1 охвачены пунктирными линиями).

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

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

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

Временные диаграммы последовательной передачи радиосигналов от первых базовых станций 1 к границам обслуживаемой территории приведены на фиг.3. Здесь С - радиосигналы; τ - время распространения радиосигналов между ближайшими базовыми станциями 1, определяемое расстоянием d между ними.

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

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

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

где а_m=1 или 0 в соответствии с разложением

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

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

Величину P_{m прд} можно определить по формуле

где Р_прд - заданное значение мощности передаваемого радиосигнала, соответствующее заданной дальности R действия базовой станции 1;

b≪1 - заданная неотрицательная величина, например, b=0.

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

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

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

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

Определение местоположения подвижного объекта 4 осуществляют по заданным координатам опорных станций 2, являющихся выбранными из числа базовых станций 1, по заданным дальностям R действия базовых станций 1, равным расстоянию d между ближайшими базовыми станциями 1, и по информации, содержащейся в радиосигналах, принимаемых на опорных станциях 2, т.е. по информации о том, первыми, вторыми или k_s-ми являются базовые станции 1, с которых передают радиосигналы, принимаемые на опорных станциях 2, где k_s=3, 4,..., К - положительные целые числа.

Выбор опорных станций 2 из числа базовых станций 1 необходимо осуществлять с учетом требований однозначности и точности определения местоположения подвижного объекта 4. При этом определение местоположения подвижного объекта 4 состоит в следующем.

По заданным координатам (х_s, y_s) s-й опорной станции 2, где s=1, 2,..., S - положительные целые числа; S - число опорных станций 2, по дальностям R действия базовых станций 1, равным расстоянию d между ближайшими базовыми станциями 1, и по информации, содержащейся в радиосигналах, принимаемых на опорных станциях 2, т.е. по информации о том, первыми, вторыми или k_s-ми являются базовые станции 1, с которых передают радиосигналы, принимаемые на опорных станциях 2, где k_s=3, 4,..., К - положительные целые числа, определяют множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, и множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых подвижный объект 4 не находится, где n=1, 2,..., N - положительные целые числа.

Если s-я опорная станция 2 является первой базовой станцией 1, то присваивают k_s=0, несмотря на то, что кроме радиосигналов, передаваемых с подвижного объекта 4, на первой базовой станции 1 могут принимать также радиосигналы, передаваемые со вторых базовых станций 1 и с других первых базовых станций 1; если 5-я опорная станция 2 является второй базовой станцией 1, то присваивают k_s=1, несмотря на то, что кроме радиосигналов, передаваемых с первых базовых станций 1, на второй базовой станции 1 могут принимать также радиосигналы, передаваемые с третьих базовых станций 1 и с других вторых базовых станций 1; если s-я опорная станция 2 является k-й базовой станцией 1, то присваивают k_s=k-1, где k=3, 4,..., K - положительные целые числа, несмотря на то, что кроме радиосигналов, передаваемых с (k-1)-х базовых станций 1, на k-й базовой станции 1 могут принимать также радиосигналы, передаваемые с (k+1)-х базовых станций 1 и с других k-x базовых станций 1.

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

причем

Координаты базовых станций 1, принадлежащие множеству , определяют из условия

причем

При этом

Для каждой пары s-й и r-й опорных станций 2, где s, r=1, 2,..., S - положительные целые числа, находят такие базовые станции 1, координаты которых , где n, v=1, 2,..., N - положительные целые числа, удовлетворяют условиям

и

Затем путем объединения полученных для всех S опорных станций 2 множеств координат базовых станций 1, удовлетворяющих условиям (16) и (17), формируют множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых находится подвижный объект 4.

Путем объединения полученных для всех S опорных станций 2 множеств координат базовых станций 1, удовлетворяющих условиям (13)-(15), формируют множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых подвижный объект 4 не находится.

Координатами подвижного объекта 4 являются координаты точек обслуживаемой территории, находящихся в пределах дальностей R действия базовых станций 1, координаты которых принадлежат множеству 3, и за пределами дальностей R действия базовых станций 1, координаты которых принадлежат множеству .

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

где - координаты базовых станций 1, принадлежащие множеству ; - координаты базовых станций 1, принадлежащие множеству .

Рассмотрим пример определения местоположения подвижного объекта 4, при котором опорными станциями 2₁ и 2₂ являются соответственно базовыми станциями 1₅₁ и 1₆₀, а подвижный объект 4 занимает положение в соответствии с фиг.2.

Как видно из фиг.2, множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, определяемое для опорной станции 2₁ (s=1), являющейся базовой станцией 1₅₁, включает согласно выражениям (11), (12) координаты базовых станций 1₁₁, 1₁₂, 1₃₃, 1₄₄, 1₅₅ (на фиг.2 эти базовые станции 1 лежат на отрезке [1₁₁, 1₅₅]). В данном случае k₁=4, так как радиосигналы, принимаемые на опорной станции 2₁, содержат информацию о том, что они переданы с четвертых (k₁=4) базовых станций 1. Множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых подвижный объект 4 не находится, определяемое для опорной станции 2₁, включает согласно выражениям (14), (15) все координаты базовых станций 1, кроме указанных базовых станций 1₁₁, 1₂₂, 1₃₃, 1₄₄, 1₅₅ и базовых станций 1₁, 1₁₂, 1₂₃, 1₃₄, 1₄₅, 1₅₆, 1₂, 1₁₃, 1₂₄, 1₃₅, 1₄₆, 1₅₇ (на фиг.2 базовые станции 1, координаты которых удовлетворяют условиям (14), (15), расположены слева от отрезка [1₁₁, 1₅₅] и справа от отрезка [1₂, 1₅₇], не включая эти отрезки).

Аналогично множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект 4, определяемое для опорной станции 2₂ (s=2), являющейся базовой станцией 1₆₀, включает согласно выражениям (11), (12) координаты базовых станций 1₅₄, 1₄₅, 1₃₆, 1₂₇, 1₁₈, 1₉ (на фиг.2 базовые станции 1 лежат на отрезке [1₅₄, 1₉]). В данном случае k₂=6, так как радиосигналы, принимаемые на опорной станции 2₂, содержат информацию о том, что они переданы с шестых (k₂=6) базовых станций.

1. Множество координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых подвижный объект 4 не находится, определяемое для опорной станции 2₂, включает согласно выражениям (14), (15) все координаты базовых станций 1, кроме указанных базовых станций 1₅₄, 1₄₅, 1₃₆, 1₂₇, 1₁₈, 1₉ и базовых станций 1₅₃, 1₄₄, 1₃₅, 1₂₆, 1₁₇, 1₈, 1₅₂, 1₄₃, 1₃₄, 1₂₅, 1₁₆, 1₇ (на фиг.2 базовые станции 1, координаты которых удовлетворяют условиям (14), (15), расположены слева от отрезка [1₅₂, 1₇] и справа от отрезка [1₅₄, 1₉], не включая эти отрезки).

Множеству координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых находится подвижный объект 4, согласно формулам (16), (17) принадлежат координаты базовых станций 1₄₄ и 1₄₅.

Множеству координат базовых станций 1, в пределах дальностей R действия которых не находится подвижный объект 4, согласно формулам (14), (15) принадлежат координаты всех базовых станций 1, расположенных на фиг.2 в области, полученной объединением областей, расположенных слева от отрезков [1₁₁, 1₅₅] и [1₅₂, 1₇] и справа от отрезков [1₅₄, 1₉] и [1₂, 1₅₇], исключая эти отрезки.

Координаты (х, у) подвижного объекта 4 согласно формуле (18) можно определить из решения системы неравенств:

где (х₄₄, y₄₄), (x₄₅, y₄₅), (x₅₄, y₅₄) и (х₅₅, у₅₅) - найденные ранее координаты базовых станций 1₄₄, 1₄₅,1₅₄ и 1₅₅.

Решением системы неравенств (19) является область, выделенная на фиг.2 штриховкой.

Координаты базовых станций 1₅₄ и 1₅₅ принадлежат множеству . Другие базовые станции 1, координаты которых принадлежат множеству , можно не учитывать, так как в пределах дальностей R действия этих базовых станций 1 не находится область, полученная пересечением зон действия базовых станций 1₄₄ и 1₄₅ (фиг.2).

Область, в которой находится подвижный объект 4, также расположена в пределах дальностей R действия базовых станций 1₃₄ и 1₃₅, однако они не учитываются выражением (18), поскольку эти базовые станции 1 не принадлежат ни одному из множеств , а следовательно, не принадлежат и множествам и (на фиг.2 изображены круговые зоны действия базовых станций 1₃₄, 1₃₅, 1₄₄ и 1₄₅ и фрагменты круговых зон действия базовых станций 1₅₄ и 1₅₅, ограниченные размерами обслуживаемой территории).

Для увеличения точности определения местоположения подвижного объекта 4 следует использовать большее число опорных станций 2, в качестве которых можно дополнительно выбрать базовые станции 1₁ и 1₁₀.

При размещении базовых станций 1 в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные треугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, или в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные шестиугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, множества координат базовых станций 1 формируют аналогичным образом с учетом соответствующей модификации выражений (11)-(14).

На фиг.5 приведен пример системы для случая, при котором число базовых станций 1 равно пятнадцати. При этом описание работы системы при осуществлении способа приведено также с учетом фиг.2-4.

Все элементы и блоки, входящие в состав системы, представленной на фиг.5-7, являются известными и описанными в литературе.

Приемная антенна 6, первая передающая антенна 26 и вторая передающая антенна 31 являются ненаправленными.

В качестве микроконтроллера 17 могут использоваться микропроцессорные системы с аналоговыми и цифровыми входами и выходами, в состав которых входят тактовый генератор, запоминающие устройства, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи и другие устройства (см., например, П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 1993, с.294-295), не изображенные на фиг.5-9.

В качестве блока 18 памяти и блока 19 задания могут использоваться какие-либо известные и описанные в литературе цифровые устройства ввода-вывода данных (см., например, Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. - М.: Радио и связь, 1993, с.27).

Время распространения радиосигналов от каждой базовой станции 1 до ближайших базовых станций 1 и интервал времени измерения мощности принимаемых радиосигналов пренебрежимо малы по сравнению с их длительностью; время распространения сигналов в приемопередающих трактах базовых станций 1 пренебрежимо мало.

Рассмотрим осуществление способа с помощью системы, приведенной на фиг.5-7, с учетом фиг.2-4.

Коэффициенты усиления малошумящих усилителей 8 заданы так, чтобы чувствительности приемопередатчиков 3 равнялись P_пр.мин.

Коэффициенты усиления первых усилителей 25 мощности и второго усилителя 30 мощности заданы так, чтобы мощности радиосигналов, передаваемых с базовых станций 1 и подвижного объекта 4, равнялись Р_прд. Все используемые в системе радиосигналы являются узкополосными, энергетические спектры которых сосредоточены в области рабочей частоты f. Тогда, с учетом выражения (3), дальности действия приемопередатчиков 3 равны R, причем величина R задана в соответствии с условием (4).

В блок 19 задания каждого приемопередатчика 3 вводят неповторяющийся номер n данной базовой станции 1, где n=1, 2,..., N, и число К. В данном случае (фиг.2) N=60, К=14.

В качестве опорных станций 2₁ и 2₂ выбраны соответственно две базовые станции 1₅₁ и 1₆₀ (фиг.2). В блок 19 задания приемопередатчиков 3 каждой из этих базовых станций 1 вводят также соответствующий номер s(s=1 для опорной станции 2₁ и s=2 для опорной станции 2₂).

В блок 19 задания приемопередатчика 3 одной из базовых станций 1 (например, базовой станции 1₂₇), произвольно выбранной в качестве объекта, на котором определяют местоположение подвижного объекта 4 (определяют координаты (х, у) подвижного объекта 4), вводят также координаты (x_s, y_s) обеих опорных станций 2, расстояние d между ближайшими базовыми станциями 1 и дальности R действия базовых станций 1.

Система работает в двух режимах: «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4» и «Определение местоположения подвижного объекта 4».

Режим «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4». Двоичная последовательность импульсов, содержащая, идентификатор подвижного объекта 4, с выхода источника 27 сообщений передатчика 5 подвижного объекта 4 поступает на первый вход третьего преобразователя 28 частоты, на второй вход которого поступает гармонический сигнал частоты f_г3, вырабатываемый третьим гетеродином 29. Амплитудно-манипулированный сигнал с выхода третьего преобразователя 28 частоты поступает на вход второго усилителя 30 мощности. Сигнал с выхода второго усилителя 30 мощности поступает на вход второй передающей антенны 31, которая излучает в пространство соответствующий радиосигнал в заданной полосе частот Δf.

Радиосигнал, переданный с подвижного объекта 4, принимают на первых базовых станциях 1, являющихся базовыми станциями 1, в пределах дальностей R действия которого находится подвижный объект 4 (на фиг.2 первыми базовыми станциями 1 являются базовые станции 1₃₄, 1₃₅, 1₄₄ и 1₄₅).

В приемопередатчике 3 каждой из первых базовых станций 1 сигнал с выхода приемной антенны 6 поступает на вход первого полосового фильтра 7. Первый полосовой фильтр 7 обеспечивает избирательность по зеркальному каналу. Сигнал с выхода первого полосового фильтра 7 поступает на вход малошумящего усилителя 8, сигнал с выхода которого поступает на первый вход первого преобразователя 9 частоты. На второй его вход поступает гармонический сигнал частоты f_г1, вырабатываемый первым гетеродином 10. Сигнал, энергетический спектр которого сосредоточен в области промежуточной частоты, с выхода первого преобразователя 9 частоты поступает на входы вторых полосовых фильтров 12 каналов 11 обработки.

Поскольку с заданной полосой частот передачи подвижного объекта 4 смещенной по оси частот вниз на частоту f_г1 настройки первого гетеродина 10, совпадает только полоса пропускания второго полосового фильтра 12 одного из М каналов 11 обработки (например, первого), сигнал с выхода только второго полосового фильтра 12 данного канала 11 обработки поступает на вход соответствующего демодулятора 13 и на вход блока 14 возведения в квадрат, сигнал с выхода которого поступает на вход интегратора 15. Сигнал с выхода интегратора 15 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 16, двоичный сигнал с выхода которого, соответствующий мощности принимаемого радиосигнала, поступает на соответствующие входы микроконтроллера 17 (последовательно соединенные блок 14 возведения в квадрат и интегратор 15 образуют измеритель мощности - см., например, Дж.Бендат, А.Пирсол. Прикладной анализ случайных данных. - М.: Мир, 1983, с.143). Микроконтроллер 17 принимает решение о наличии на входе приемопередатчика 3 радиосигнала подвижного объекта 4, считывает двоичную последовательность импульсов, действующую на выходе демодулятора 13 данного канала 11 обработки, и выделяет идентификатор подвижного объекта 4.

По окончании приема радиосигналов, передаваемых с подвижного объекта 4, микроконтроллер 17 формирует на первых входах вторых преобразователей 21 частоты двоичную последовательность импульсов, содержащую информацию о том, что данная базовая станция 1 является первой базовой станцией 1. Одновременно микроконтроллер 17 считывает из блока 19 задания заданный номер n данной базовой станции 1 и формирует на управляющих входах аналоговых коммутаторов 23 модуляторов 20 управляющие сигналы, соответствующие двоичному представлению n, определяемому формулой (7). При этом если а_m=1, то микроконтроллер 17 формирует на управляющем входе аналогового коммутатора 23 m-го модулятора 20 управляющий сигнал, по которому данный аналоговый коммутатор 23 подключает выход соответствующего второго преобразователя 21 частоты к соответствующему входу сумматора 24; если a_m=0, то микроконтроллер 17 формирует на управляющем входе аналогового коммутатора 23 m-го модулятора 20 управляющий сигнал, по которому данный аналоговый коммутатор 23 отключает выход соответствующего второго преобразователя 21 частоты от соответствующего входа сумматора 24. Сигнал с выхода сумматора 24 поступает на вход первого усилителя 25 мощности, сигнал с выхода которого поступает на вход первой передающей антенны 26. Радиосигнал, излучаемый первой передающей антенной 26 в заданной полосе частот Δf, представляет собой сумму радиосигналов, передаваемых в М заданных неперекрывающихся полосах частот, где М>log₂N, причем мощность радиосигнала, передаваемого в m-й заданной полосе частот, где m=1, 2,..., М - положительные целые числа, определена по n.

Радиосигналы, переданные с первых базовых станций 1, являющихся базовыми станциями 1, в пределах дальностей R действия которого находится подвижный объект 4, принимают на вторых базовых станциях 1, расположенных в пределах дальностей R действия первых базовых станций 1 (на фиг.2 вторыми базовыми станциями 1 являются базовые станции l₂₄, 1₂₅, 1₃₆, l₄₆, 1₅₅, 1₅₄, 1₄₃, 1₃₃).

В приемопередатчике 3 каждой из вторых базовых станций 1 сигнал с выхода приемной антенны 6 поступает на вход первого полосового фильтра 7. Сигнал с выхода первого полосового фильтра 7 поступает на вход малошумящего усилителя 8, сигнал с выхода которого поступает на первый вход первого преобразователя 9 частоты. На второй его вход поступает гармонический сигнал частоты f_г1, вырабатываемый первым гетеродином 10. Сигнал, энергетический спектр которого сосредоточен в области промежуточной частоты, с выхода первого преобразователя 9 частоты поступает на входы вторых полосовых фильтров 12 каналов 11 обработки.

Сигнал с выхода второго полосового фильтра 12 каждого канала 11 обработки поступает на вход демодулятора 13 и на вход блока 14 возведения в квадрат, сигнал с выхода которого поступает на вход интегратора 15. Сигнал с выхода интегратора 15 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 16, двоичный сигнал с выхода которого, соответствующий мощности принимаемого радиосигнала, поступает на соответствующие входы микроконтроллера 17. В результате анализа сигналов, действующих на соответствующих выходах всех аналого-цифровых преобразователей 16, микроконтроллер 17 принимает решение о наличии на входе приемопередатчика 3 радиосигналов первых базовых станций 1, считывает двоичную последовательность импульсов, действующую на выходе демодулятора 13 одного из каналов 11 обработки, и выделяет из нее информацию о том, что данные радиосигналы переданы с первых базовых станций 1.

Радиосигнал, передаваемый каждой из первых базовых станций 1, представляет собой сумму радиосигналов, передаваемых в М заданных неперекрывающихся полосах частот, где M>log₂N, причем мощность радиосигнала, передаваемого в m-й заданной полосе частот, где m=1, 2,..., М - положительные целые числа, определена по n. При этом на входе каждой второй базовой станции 1 (фиг.2) присутствует одновременно не более двух радиосигналов, передаваемых в заданной полосе частот Δf с двух ближайших к ней первых базовых станций 1. В связи с этим, с учетом того, что различным n соответствуют различные двоичные комбинации, найдется некоторая m-я полоса частот Δf_m, в которой указанные первые базовые станции 1 передают радиосигналы, существенно различающиеся по мощности, а следовательно, замирания в данной m-й полосе частот будут отсутствовать - выражения (7)-(10). Таким образом, найдется хотя бы один из М каналов 11 обработки, сигнал на выходе демодулятора 13 которого будет иметь достаточную для обработки мощность.

По окончании приема радиосигналов, передаваемых с первых базовых станций 1, микроконтроллер 17 формирует на первых входах вторых преобразователей 21 частоты двоичную последовательность импульсов, содержащую информацию о том, что данная базовая станция 1 является второй базовой станцией 1. Одновременно микроконтроллер 17 считывает из блока 19 задания заданный номер n данной базовой станции 1 и формирует на управляющих входах аналоговых коммутаторов 23 модуляторов 20 управляющие сигналы, соответствующие двоичному представлению n, определяемому формулой (7). При этом если а_m=1, то микроконтроллер 17 формирует на управляющем входе аналогового коммутатора 23 m-го модулятора 20 управляющий сигнал, по которому данный аналоговый коммутатор 23 подключает выход соответствующего второго преобразователя 21 частоты к соответствующему входу сумматора 24; если а_m=0, то микроконтроллер 17 формирует на управляющем входе аналогового коммутатора 23 m-го модулятора 20 управляющий сигнал, по которому данный аналоговый коммутатор 23 отключает выход соответствующего второго преобразователя 21 частоты от соответствующего входа сумматора 24. Сигнал с выхода сумматора 24 поступает на вход первого усилителя 25 мощности, сигнал с выхода которого поступает на вход первой передающей антенны 26. Радиосигнал, излучаемый первой передающей антенной 26 в заданной полосе частот Δf, представляет собой сумму радиосигналов, передаваемых в М заданных неперекрывающихся полосах частот, где M>log₂N, причем мощность радиосигнала, передаваемого в m-й заданной полосе частот, где m=1, 2,..., М - положительные целые числа, определена по n.

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

Передача радиосигналов без зацикливания обеспечивается тем, что при заданной длительности радиосигналов, передаваемых со всех базовых станций 1, микроконтроллер 17 каждой первой базовой станции 1 блокирует обработку принимаемых радиосигналов на время передачи радиосигналов с первых базовых станций 1 и со вторых базовых станций 1; микроконтроллер 17 каждой второй базовой станции 1 блокирует обработку принимаемых радиосигналов на время передачи радиосигналов со вторых базовых станций 1 и с третьих базовых станций 1; микроконтроллер 17 каждой k-й базовой станции 1 блокирует обработку принимаемых радиосигналов на время передачи радиосигналов с k-x базовых станций 1 и с (k+1)-х базовых станций 1 (при k<K), где k=3, 4,..., К - положительные целые числа.

Поскольку опорные станции 2 являются выбранными из числа базовых станций 1, они также осуществляют прием и передачу радиосигналов описанным образом. При этом микроконтроллер 17 s-й опорной станции 2 по информации, содержащейся в радиосигналах, принимаемых на данной опорной станции 2, определяет величину k_s и сохраняет ее в блоке 18 памяти, где k_s=1, 2,..., К - положительное целое число.

При условии, что длительности радиосигналов, передаваемых с подвижного объекта 4 и со всех базовых станций 1, равны Т, передача радиосигналов с подвижного объекта 4 и со всех базовых станций 1, определяющая режим «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4», занимает время, равное

где τ - время распространения радиосигналов между ближайшими базовыми станциями 1; τ_d - продолжительность защитного интервала.

Формула (20) не учитывает задержки сигналов в приемопередающих трактах базовых станций 1.

По окончании режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4» система приходит в режим «Определение местоположения подвижного объекта 4».

В общем случае местоположение подвижного объекта 4 можно определять на любом объекте, на который будет передана информация с опорных станций 2. При этом передачу информации с опорных станций 2 можно осуществлять любым известным способом.

В данном случае рассматривается пример определения местоположения подвижного объекта 4 на одной из базовых станций 1 (например, базовая станция 1₂₇), при котором информацию с опорных станций 2 передают на данную базовую станцию 1 последовательно от базовой станции 1 к базовой станции 1 по радиоканалу аналогично передаче радиосигналов с подвижного объекта 4 на все базовые станции 1, описанной для режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4».

При этом информацию с опорных станций 2 передают поочередно в порядке возрастания их номеров s. При условии, что длительности радиосигналов, передаваемых с базовых станций 1 в режимах «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4» и «Определение местоположения подвижного объекта 4», равны Т, интервал времени, отделяющий начало передачи информации с опорной станции 2₂. от начала передачи радиосигналов с опорной станции 2₁, обеспечивают с учетом формулы (20).

В режиме «Определение местоположения подвижного объекта 4» передачу радиосигналов с подвижного объекта 4 не осуществляют.

При этом передают с опорной станции 2₁ (s=1), являющейся выбранной из числа базовых станций 1, радиосигналы, содержащие информацию о величине k₁, запомненной на данной опорной станции 2 при приеме радиосигналов в течение режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4». Принимают радиосигналы, передаваемые с данной опорной станции 2, на вторых базовых станциях 1, расположенных в пределах дальности R действия данной опорной станции 2, и передают со вторых базовых станций 1 радиосигналы, содержащие информацию о том, что данные базовые станции 1 являются вторыми базовыми станциями 1. Затем таким же образом последовательно, по всем направлениям от первых базовых станций 1 принимают радиосигналы, передаваемые с (k-1)-x базовых станций 1, на всех k-x базовых станциях 1, расположенных в пределах дальностей R действия (k-1)-х базовых станций 1, причем k-e базовые станции 1 не являются (k-2)-ми базовыми станциями 1, где k=3, 4,..., К - положительные целые числа, и передают с k-x базовых станций 1 радиосигналы, содержащие информацию о том, что данные базовые станции 1 являются k-ми базовыми станциями 1.

В приемопередатчике каждой опорной станции 2 микроконтроллер 17 считывает из блока 19 задания номер s данной опорной станции 2. Если s≠1, то микроконтроллер 17 формирует управляющие сигналы на управляющих входах всех аналоговых коммутаторов 23 управляющие сигналы, по которым аналоговые коммутаторы 23 отключают выходы соответствующих вторых преобразователей 21 частоты от входов сумматора 24, и данная опорная станция 2 работает так же, как в режиме «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4».

Если s=1, то микроконтроллер 17 формирует на первых входах вторых преобразователей 21 частоты двоичную последовательность импульсов, содержащую информацию о величине k₁, запомненной в течение режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4» при приеме радиосигналов на данной опорной станции 2. Одновременно микроконтроллер 17 формирует на управляющем входе аналогового коммутатора 23 одного из М модуляторов 20 (например, при m=1) управляющий сигнал, по которому данный аналоговый коммутатор 23 подключает выход соответствующего второго преобразователя 21 частоты к соответствующему входу сумматора 24. На управляющих входах всех других аналоговых коммутаторов 23 микроконтроллер 17 формирует управляющие сигналы, по которым данные аналоговые коммутаторы 23 отключают выходы соответствующих вторых преобразователей 21 частоты от входов сумматора 24. Сигнал с выхода сумматора 24 поступает на вход первого усилителя 25 мощности, сигнал с выхода которого поступает на вход первой передающей антенны 26. Мощность радиосигнала, излучаемого первой передающей антенной 26 в заданной полосе частот Δf, сосредоточена лишь в первой (m=1) из М заданных неперекрывающихся полосах частот, где М>log₂N. Поскольку источником передаваемых радиосигналов является только одна базовая станция 1, являющаяся опорной станцией 2₁, замирания при приеме радиосигналов, сформированных указанным образом, не возникают.

Работа остальных базовых станций 1 происходит аналогично описанному для режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4». Исключение составляет лишь базовая станция 1 (в данном случае базовая станция 1₂₇), на которой определяют местоположение подвижного объекта 4. Микроконтроллер 17 данной базовой станции 1 в результате считывания сигналов, действующих на выходах демодуляторов 13, определяет величину k₁), запомненную на опорной станции 2₁ при приеме радиосигналов в течение режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4», и сохраняет эту информацию в блоке 18 памяти.

Через интервал времени Т₀, определяемый формулой (20), аналогичным образом передают с опорной станции 2₂ (s=2), являющейся выбранной из числа базовых станций 1, радиосигналы, содержащие информацию о величине k₂, запомненной на данной опорной станции 2 при приеме радиосигналов в течение режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4». Принимают радиосигналы, передаваемые с данной опорной станции 2, на вторых базовых станциях 1, расположенных в пределах дальности R действия данной опорной станции 2, и передают со вторых базовых станций 1 радиосигналы, содержащие информацию о том, что данные базовые станции 1 являются вторыми базовыми станциями 1. Затем таким же образом последовательно, по всем направлениям от первых базовых станций 1 принимают радиосигналы, передаваемые с (k-1)-х базовых станций 1, на всех k-x базовых станциях 1, расположенных в пределах дальностей R действия (k-1)-х базовых станций 1, причем k-e базовые станции 1 не являются (k-2)-ми базовыми станциями 1, где k=3, 4,..., К - положительные целые числа, и передают с k-x базовых станций 1 радиосигналы, содержащие информацию о том, что данные базовые станции 1 являются k-ми базовыми станциями 1.

Работа приемопередатчика 3 опорной станции 2₂ (s=2) аналогична работе приемопередатчика 3 опорной станции 2₁ (s=1) в данном режиме «Определение местоположения подвижного объекта 4». Работа остальных базовых станций 1 происходит аналогично описанному для режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4» (проверяется условие s=2). Исключение составляет лишь базовая станция 1 (в данном случае базовая станция 1₂₇), на которой определяют местоположение подвижного объекта 4. Микроконтроллер 17 данной базовой станции 1 в результате считывания сигналов, действующих на выходах демодуляторов 13, определяет величину k₂, запомненную на опорной станции 2₂ при приеме радиосигналов в течение режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4», и сохраняет эту информацию в блоке 18 памяти.

Затем на данной базовой станции 1 осуществляют определение местоположения подвижного объекта 4. При этом микроконтроллер 17 считывает из блока 18 памяти величину k_s, запомненную на обеих опорных станциях 2 при приеме радиосигналов в течение режима «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4», и считывает из блока 19 задания координат (х_s, y_s) обеих опорных станций 2 и дальности R действия базовых станций 1, по которым затем с помощью формул (11)-(18) определяет координаты подвижного объекта 4 и сохраняет результаты вычислений в блоке 18 памяти, из которого они могут быть извлечены известными способами.

В данном случае число опорных станций 2 равно двум. При большем числе опорных станций 2 работа системы происходит аналогичным образом.

Затем система приходит в режим «Передача радиосигналов с подвижного объекта 4». При этом интервал времени, отделяющий начало передачи информации с подвижного объекта 4 от начала передачи радиосигналов с последней опорной станции 2, определяют по формуле (20).

Применяемым в описании формулам могут соответствовать следующие параметры системы: N=60; K=14; d=R=300 м; Р_прд=10^-3 Вт; Р_пр.мин=10^-11 Вт; Т=0,02 с; скорость передачи информации с каждой базовой станции 1 и с подвижного объекта 4 не более 512 бит/с; заданная полоса частот радиосигналов, передаваемых с базовых станций 1 и с подвижного объекта 4, составляет Δf=900,0...900,1 МГц.

Таким образом, передача с каждой базовой станции радиосигналов, содержащих информацию об удаленности данной базовой от подвижного объекта, и определение местоположения подвижного объекта по информации, содержащейся в радиосигналах, принимаемых на опорных станциях, не требует при введении дополнительных базовых станций, осуществляемом, например, с целью уменьшения мощности излучаемых радиосигналов, трудоемкого перезадания полос частот радиосигналов, передаваемых с каждой базовой станции, что упрощает способ. Кроме того, способ не требует задания на каждой базовой станции координат размещения всех базовых станций и соответствующих им идентификационных номеров, что также упрощает способ.

Изобретение относится к области радионавигации и может использоваться для определения местоположения подвижных объектов. При размещении базовых станций с заданными дальностями действия и расстоянием между ближайшими базовыми станциями в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные многоугольники, плотно примыкающие друг к другу сторонами, плотно покрывающими обслуживаемую территорию, и эстафетной передаче радиосигнала от предыдущих базовых станций к последующим базовым станциям, находящимся в пределах дальности действия предыдущих базовых станций, при этом радиосигналы, передаваемые каждой базовой станцией, содержат информацию о ее порядковом номере, местоположение подвижного объекта определяют по заданным дальностям действия базовых станций, по заданным координатам опорных станций и по заданному расстоянию между ближайшими базовыми станциями с учетом информации о порядковых номерах базовых станций. Технический результат - упрощение. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ определения местоположения подвижного объекта, заключающийся в том, что размещают базовые станции с заданными дальностями действия и с заданным расстоянием между ближайшими базовыми станциями в вершинах условных ячеек, представляющих собой равные правильные многоугольники, плотно примыкающие друг к другу своими сторонами, плотно покрывающие обслуживаемую территорию, передают радиосигналы с подвижного объекта, которые принимают на первых базовых станциях, являющихся базовыми станциями, в пределах дальностей действия которых находится подвижный объект, передают с первых базовых станций радиосигналы, принимают радиосигналы, передаваемые с первых базовых станций, на вторых базовых станциях, расположенных в пределах дальностей действия первых базовых станций, и передают радиосигналы со вторых базовых станций, затем таким же образом последовательно, по всем направлениям от первых базовых станций принимают радиосигналы, передаваемые с (k-1)-x базовых станций, на всех k-x базовых станциях, расположенных в пределах дальностей действия (k-1)-x базовых станций, причем k-e базовые станции не являются (k-2)-ми базовыми станциями, где k=3, 4,..., К - положительные целые числа, и передают радиосигналы с k-x базовых станций, передают с опорных станций, являющихся выбранными из указанных выше базовых станций, сигналы на объект, на котором определяют местоположение подвижного объекта по заданным дальностям действия базовых станций и по информации, содержащейся в сигналах, переданных с опорных станций, отличающийся тем, что радиосигналы, передаваемые с первых базовых станций, содержат информацию о том, что данные базовые станции являются первыми базовыми станциями, радиосигналы, передаваемые со вторых базовых станций, содержат информацию о том, что данные базовые станции являются вторыми базовыми станциями, радиосигналы, передаваемые с k-x базовых станций, содержат информацию о том, что данные базовые станции являются k-ми базовыми станциями, где k=3, 4,..., К - положительные целые числа, сигналы, передаваемые с каждой опорной станции на объект, содержат информацию, содержащуюся в радиосигналах, принимаемых на данной опорной станции, определение местоположения подвижного объекта осуществляют также по заданным координатам опорных станций и по заданному расстоянию между ближайшими базовыми станциями, причем определение местоположения подвижного объекта состоит в том, что определяют для каждой опорной станции множество координат базовых станций, в пределах дальностей действия хотя бы одной из которых находится подвижный объект, и множество координат базовых станций, в пределах дальностей действия которых подвижный объект не находится, по которым определяют для всех опорных станций множество координат базовых станций, в пределах дальностей действия которых находится подвижный объект, и множество координат базовых станций, в пределах дальностей действия которых подвижный объект не находится, по которым определяют местоположение подвижного объекта.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиосигналы, передаваемые в каждой заданной полосе частот с n-й базовой станции, где n=1, 2,... N - положительные целые числа, N - число базовых станций, представляют собой сумму радиосигналов, передаваемых в М заданных неперекрывающихся полосах частот, где М>log₂N, причем мощность радиосигнала, передаваемого в m-й заданной полосе частот, где m=1, 2... М - положительные целые числа, определяют по n.