РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2013 года по МПК H04B7/00 H04L29/02 

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к радиотехническим системам передачи и приема радиосигналов и извлечения информации. К таким системам относятся, в частности, радионавигационные и радиолокационные системы, системы радиоразведки радиотехнических средств, радионаблюдения поверхности Земли и др. [Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, стр.7]. Заявляемая система содержит принимающий радиосигналы радиотехнический объект, стационарный или подвижный, ведущий передающий стационарный радиотехнических объект и группу ведомых приемо-передающих стационарных радиотехнических объектов, упорядочение пронумерованных, в количестве не менее трех, передающих радиосигналы на указанный принимающий радиосигналы радиотехнический объект. Реализация системы позволит, в том числе, определить пространственные координаты радиотехнических объектов, упростить соответствующие системы извлечения информации, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели.

Известные радиотехнические системы передачи и приема радиосигналов и извлечения информации используются, в том числе, для определения координат радиотехнических объектов и основаны на применении угломерных, дальномерных, разностно и суммарно-дальномерных и комбинированных методов определения местоположения объекта с амплитудными, временными, частотными, фазовыми и импульсно-фазовыми методами измерения параметров радиосигнала [Патенты РФ №№2018855, 2115137, 2258242, 2264598, 2309420, 2325666, 2363117, 2371737, 2378660; Основы испытаний летательных аппаратов / Е.И. Кринецкий и др. Под ред. Е.И. Кринецкого. - М.: Машиностр., 1979, с.64-89; Радиотехнические системы / Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: ИЦ «Академия», 2008, с.17-18, п.п.7.1-7.4, гл.10.; Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.; «Радиотехника», 2008, гл. 5]. Известные системы имеют те или иные недостатки, например, необходимость механического перемещения антенной системы, невозможность однозначного определения координат объекта, необходимость априорной информации о местоположении объекта, необходимость общей синхронизации передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов, недостаточную надежность. По критерию минимальной достаточности наиболее близкой является система передачи и приема радиосигналов и извлечения информации по патенту RU №2453996.

Преимуществом заявляемой системы по сравнению с известными является возможность повышения технико-экономической эффективности радиотехнических комплексов измерения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в том числе, обеспечение точности и достоверности их измерения в соответствии с современными требованиями. Это достигается тем, что заявляемая система, в частности, не требует общей синхронизации совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов. Благодаря этому упрощается определение пространственных координат.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением радиотехническая система содержит принимающий радиосигналы радиотехнический объект, стационарный или подвижный, ведущий передающий стационарный радиотехнический объект и группу n-тых ведомых приемо-передающих стационарных радиотехнических объектов, упорядочение пронумерованных, в количестве N не менее трех, причем фазовые центры антенн упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов не расположены в одной плоскости, а координаты x₀, y₀, z₀ фазового центра передающей антенны ведущего радиотехнического объекта с индексом 0 и координаты x_n, y_n, z_n с индексами n, где n изменяется от 1 до N, фазовых центров приемо-передающих антенн группы n-тых ведомых радиотехнических объектов заданы в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), при этом упомянутый ведущий радиотехнический объект содержит антенное устройство, подсоединенное к нему передающее радиосигналы устройство, блок включения и выключения на передачу передающего устройства через заданные, необязательно одинаковые, интервалы передачи радиосигналов, функционально связанный с устройством управления, каждый упомянутый ведомый радиотехнический объект содержит антенное устройство, подсоединенные к нему принимающее и передающее радиосигналы устройства, регистратор моментов времени приема радиосигналов, соединенный с принимающим устройством и с блоком включения и выключения принимающего устройства на прием радиосигналов, функционально связанным с принимающим устройством, блок включения и выключения передающего устройства на передачу радиосигнала, соединенный с упомянутым регистратором и функционально связанный с передающим устройством, при этом блоки включения и выключения принимающего и передающего устройств выполнены с возможностью их включения и выключения в установленном порядке через заданные времена задержек, отсчитываемых от указанных моментов времен приема радиосигналов, упомянутый принимающий радиотехнический объект содержит антенное устройство, подключенное к нему принимающее радиосигналы устройство, регистратор моментов времен приема радиосигналов от упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов в заданной на этом объекте системе отсчета времени, соединенный с принимающим радиосигналы устройством и функционально связанный с информационной системой, включающей, в том числе, функционально связанные блок хранения упомянутых заданных координат x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z_n и заданных времен задержек, блок вычисления преимущественно пространственных координат фазового центра антенны принимающего радиотехнического объекта, а при необходимости и других траекторных характеристик этого объекта по указанным моментам времен приема радиосигналов с учетом задержек радиосигналов в радиолиниях, включающих, в том числе, указанные заданные времена задержек» устройство отображения полученной информации, функционально связанное с упомянутым блоком вычисления, и при необходимости блок ее передачи потребителям, функционально связанный с упомянутым устройством отображения, при этом передающее радиосигналы устройство упомянутого ведущего радиотехнического объекта выполнено с возможностью передачи радиосигналов с индивидуальными установленными для этого объекта признаками, а принимающие радиосигналы устройства упомянутых ведомых радиотехнических объектов выполнены с возможностью приема этих радиосигналов, причем их передающие радиосигналы устройства выполнены с возможностью передачи радиосигналов с индивидуальными признаками, установленными отдельно для каждого ведомого радиотехнического объекта, принимающее радиосигналы устройство упомянутого принимающего радиотехнического объекта выполнено с возможностью приема, в том числе одновременного, как радиосигналов, передаваемых ведущим радиотехническим объектом так и радиосигналов, передаваемых ведомыми радиотехническими объектами, при необходимости все указанные радиосигналы могут быть сложными и составными с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения на упомянутых принимающих радиосигналы устройствах, также при необходимости радиотехническая система содержит контрольный радиотехнический объект с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его антенны, составляющие элементы которого выполнены идентично составляющим элементам упомянутого принимающего радиотехнического объекта.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о системах того же назначения с указанной совокупностью признаков.

Ниже изобретение описано более детально со ссылками на фигуру.

На фигуре показана заявляемая система. Радиотехническая система 1 содержит принимающий радиосигналы (p/с) радиотехнический объект (РО) 2, ведущий РО (№0) и группу ведомых РО (№№1, 2,…, n,…, N). Фазовые центры антенн ведущего и ведомых РО не расположены в одной плоскости, а координаты x₀, y₀, z₀ фазового центра передающей антенны ведущего РО с индексом 0 и координаты x_0n, y_n, z_n с индексами n, где n изменяется от 1 до N, фазовых центров приемо-передающих антенн группы n-тых ведомых РО заданы в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z). Ведущий РО (№0) содержит антенное устройство 3, подсоединенное к нему передающее p/с устройство 4, блок 5 включения и выключения на передачу передающего устройства 4, функционально связанный с устройством управления 6.

Каждый ведомый РО содержит антенное устройство 7, подсоединенные к нему принимающее p/с устройство 8 и передающее p/с устройство 4, регистратор 9 моментов времени приема p/с, соединенный с принимающим устройством Вис блоком 10 включения и выключения принимающего устройства 8 на прием p/с, функционально связанным с принимающим устройством 8, блок 11 включения и выключения передающего устройства 4 на передачу p/с, соединенный с регистратором 9 и функционально связанный с передающим устройством 4. Блоки 10 и 11 выполнены с возможностью их включения и выключения в установленном порядке через заданные времена задержек, отсчитываемых от указанных моментов времен приема p/с.

Принимающий РО 2 содержит антенное устройство 12, подключенное к нему принимающее p/с устройство 13, регистратор 14 моментов времен приема p/с от ведущего и ведомых РО в заданной на этом объекте 2 системе отсчета времени, соединенный с принимающим p/с устройством 13 и функционально связанный с информационной системой 15. Последняя включает, в том числе, функционально связанные блок 16 хранения упомянутых заданных координат x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z_n и заданных времен задержек, блок 17 вычисления преимущественно пространственных координат фазового центра антенны принимающего РО 2, а при необходимости и других траекторных характеристик этого объекта, устройство 18 отображения полученной информации, функционально связанное с блоком 17, и при необходимости блок 19 ее передачи потребителям, функционально связанный с устройством отображения 18. Передающее устройство 4 ведущего РО (№0) выполнено с возможностью передачи p/c с индивидуальными установленными для этого объекта признаками. Принимающие устройства 8 ведомых РО выполнены с возможностью приема p/с ведущего РО. Передающие устройства 4 ведомых РО выполнены с возможностью передачи p/c с индивидуальными признаками, установленными отдельно для каждого ведомого РО. Принимающее устройство 13 принимающего РО 2 выполнено с возможностью приема, в том числе одновременного, как p/с, передаваемых ведущим РО так и p/с, передаваемых ведомыми РО.

При необходимости радиотехническая система 1 содержит контрольный РО 20 с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его антенны. Составляющие элементы контрольного РО 20 выполнены идентично составляющим элементам принимающего РО 2.

Предложенная система 1 работает следующим образом.

В стартовом положении по команде устройства управления 6 блок 5 включает на передачу передающее устройство 4 с антенным устройством 3. Ведущее РО (№0) начинает передачу p/c с заданными индивидуальными признаками u₀, в том числе при необходимости сложных и составных p/c с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме. Передача p/с производится через заданные, необязательно одинаковые, интервалы передачи. Эти p/с через антенное устройство 7 поступают в принимающее устройство 8 каждого ведомого РО, а через антенное устройство 12 - в принимающее устройство 13 принимающего РО 2. В исходном состоянии ведомые РО и принимающий РО 2 включают на прием p/с, идентичных p/с ведущего РО. Регистрируют момент времени приема p/с ведущего РО регистраторами 9 и 14, соответственно. После регистрации блок 10 выключает на прием принимающее p/с устройство 8. Через заданное индивидуально для каждого ведомого РО время задержки, отсчитываемое от указанного момента регистрации, блок 11 включает на передачу устройство 4, передающее p/c с индивидуальными признаками, установленными отдельно для каждого ведомого РО (u₁, u₂…, u_n,…, u_N). После передачи блок 11 отключает устройство 4 и через заданное индивидуально для каждого ведомого РО время задержки, отсчитываемое от указанного для него момента регистрации, блок 10 включает на прием принимающее p/с устройство 8. При последующем приеме р/с все указанные действия повторяют.

На принимающем РО 2 устройством 13 принимают, в том числе одновременно, как p/с, передаваемые ведущим РО, так и р/с, передаваемые ведомыми РО. При необходимости все указанные р/с могут быть сложными и составными с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения на упомянутых принимающих р/с устройствах. Регистрируют моменты времен приема р/с регистратором 14 от ведущего и ведомых РО в заданной на этом объекте 2 системе отсчета времени, идентифицируют р/с ведущего и ведомых РО, формируют совокупность р/с ведущего и ведомых РО в серию. Для этой серии по заданным в блоке 16 координатам x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z_n и моментам времен приема р/с с учетом задержек р/с в радиолиниях, включающих, в том числе, указанные заданные времена задержек, в блоке 17 вычисляют преимущественно пространственные координаты фазового центра антенны принимающего РО 2, а при необходимости и другие траекторные характеристики этого объекта. Эту информацию отображают в устройстве 18 и при необходимости ее передают потребителям, используя блок 19.

Также как и для принимающего РО 2 при необходимости производят определение положения фазового центра антенны контрольного РО 20 с заданными координатами фазового центра его антенны в указанной системе координат (X, Y, Z), составляющие элементы которого идентичны составляющим элементам упомянутого принимающего радиотехнического объекта. Кроме того, на контрольном РО 20 производят вычисление ошибок определения координат фазового центра его антенны и при необходимости эту информацию передают на принимающий РО 2.

Перечислим основные достоинства системы:

- обеспечивает однозначное извлечение информации о пространственных координатах объекта с большой точностью, соответствующей современным требованиям,

- не требуется общая синхронизация совокупности передающих и принимающих р/с РО,

- обеспечивает возможность производить измерения с использованием одного из известных радиотехнических методов и существующей элементной базы и микропроцессорной техники,

- обеспечивает эффективное использование радиочастотного спектра,

- на всех объектах используется одинаковая аппаратура (принимающие и передающие р/с устройства, регистраторы и пр.),

- отсутствуют проводные, оптоволоконные, релейные и т.п. радиолинии,

- прием и передача на ведомых РО совмещены в одной антенне,

- реализация системы проще и дешевле, чем известных аналогов,

- позволяет осуществлять одновременные измерения на неограниченном количестве РО.

Результативность и эффективность использования заявляемой системы состоит в том, что она может быть применена на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения, преимущественно, координат объектов, а также в других приложениях. Таким образом, заявляемая система обеспечивает появление новых свойств. Проведенный анализ позволил установить: системы с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны».

Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение относится к технике связи и может использоваться преимущественно для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО), в том числе, в аэронавигации. Технический результат - повышение эффективности и упрощение соответствующих радиотехнических комплексов. Содержит ведущий РО, передающий р/с с заданными индивидуальными признаками, и принимающие их упорядочение пронумерованные ведомые РО. Последние регистрируют моменты времени приема р/с ведущего РО и выполнены с возможностью передачи р/с с индивидуальными признаками, установленными отдельно для каждого ведомого РО, в установленном порядке через заданные времена задержек, отсчитываемых от моментов времен приема р/с. Принимающий РО выполнен с возможностью приема р/с ведущего и ведомых РО и определения координат фазового центра его антенны по заданным координатам фазовых центров антенн ведущего и ведомых РО и моментов времен приема р/с с учетом времен совокупности задержек. Система не требует общей синхронизации совокупности передающих и принимающих р/с РО, позволяет определять координаты с высоким быстродействием при большом количестве объектов и может быть реализована с помощью современной элементной базы и микропроцессорной техники. 1 ил.

Радиотехническая система содержит принимающий радиосигналы радиотехнический объект, стационарный или подвижный, ведущий передающий стационарный радиотехнический объект и группу n-х ведомых приемопередающих стационарных радиотехнических объектов, упорядоченно пронумерованных, в количестве N не менее трех, причем фазовые центры антенн упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов не расположены в одной плоскости, а координаты х₀, y₀, z₀ фазового центра передающей антенны ведущего радиотехнического объекта с индексом 0 и координаты x_n, y_n, z_n с индексами n, где n изменяется от 1 до N, фазовых центров приемопередающих антенн группы n-х ведомых радиотехнических объектов заданы в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), при этом упомянутый ведущий радиотехнический объект содержит антенное устройство, подсоединенное к нему передающее радиосигналы устройство, блок включения и выключения на передачу передающего устройства через заданные, необязательно одинаковые, интервалы передачи радиосигналов, функционально связанный с устройством управления, каждый упомянутый ведомый радиотехнический объект содержит антенное устройство, подсоединенные к нему принимающее и передающее радиосигналы устройства, регистратор моментов времени приема радиосигналов, соединенный с принимающим устройством и с блоком включения и выключения принимающего устройства на прием радиосигналов, функционально связанным с принимающим устройством, блок включения и выключения передающего устройства на передачу радиосигнала, соединенный с упомянутым регистратором и функционально связанный с передающим устройством, при этом блоки включения и выключения принимающего и передающего устройств выполнены с возможностью их включения и выключения в установленном порядке через заданные времена задержек, отсчитываемых от указанных моментов времен приема радиосигналов, упомянутый принимающий радиотехнический объект содержит антенное устройство, подключенное к нему принимающее радиосигналы устройство, регистратор моментов времен приема радиосигналов от упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов в заданной на этом объекте системе отсчета времени, соединенный с принимающим радиосигналы устройством и функционально связанный с информационной системой, включающей, в том числе, функционально связанные блок хранения упомянутых заданных координат x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z_n и заданных времен задержек, блок вычисления преимущественно пространственных координат фазового центра антенны принимающего радиотехнического объекта, а при необходимости и других траекторных характеристик этого объекта по указанным моментам времен приема радиосигналов с учетом задержек радиосигналов в радиолиниях, включающих, в том числе, указанные заданные времена задержек, устройство отображения полученной информации, функционально связанное с упомянутым блоком вычисления, и при необходимости блок ее передачи потребителям, функционально связанный с упомянутым устройством отображения, при этом передающее радиосигналы устройство упомянутого ведущего радиотехнического объекта выполнено с возможностью передачи радиосигналов с индивидуальными установленными для этого объекта признаками, а принимающие радиосигналы устройства упомянутых ведомых радиотехнических объектов выполнены с возможностью приема этих радиосигналов, причем их передающие радиосигналы устройства выполнены с возможностью передачи радиосигналов с индивидуальными признаками, установленными отдельно для каждого ведомого радиотехнического объекта, принимающее радиосигналы устройство упомянутого принимающего радиотехнического объекта выполнено с возможностью приема, в том числе одновременного, как радиосигналов, передаваемых ведущим радиотехническим объектом, так и радиосигналов, передаваемых ведомыми радиотехническими объектами, при необходимости все указанные радиосигналы могут быть сложными и составными с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения на упомянутых принимающих радиосигналы устройствах, также при необходимости радиотехническая система содержит контрольный радиотехнический объект с заданными в указанной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z) координатами фазового центра его антенны, составляющие элементы которого выполнены идентично составляющим элементам упомянутого принимающего радиотехнического объекта.