СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2014 года по МПК H04L29/02 H04B7/00 G01S5/10 

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к способам передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в приемной информационной системе. 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]. Заявляемый способ относится к передаче и приему радиосигналов и извлечения информации в приемной информационной системе, расположенной на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном. Радиосигналы передают стационарные радиотехнические объекты в количестве не менее четырех с заданными координатами фазовых центров антенн. Реализация способа позволит, в том числе, измерить пространственные координаты радиотехнических объектов, упростить соответствующие системы извлечения информации, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели.

Известны способы передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе, используемые, в том числе, для измерения координат радиотехнических объектов и основанные 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 способы 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 близким является способ передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе по патенту RU №2453999.

Преимуществом заявляемого способа передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе 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, в частности, не требуется общая синхронизация совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов. Благодаря этому упрощается определение пространственных координат.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе передачи и приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе, расположенной на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном, ведущий передающий стационарный радиотехнический объект, с заданными координатами фазового центра передающей антенны x₀, y₀, z₀ с индексом 0 в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), передает радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, в том числе при необходимости сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме, через заданные необязательно одинаковые интервалы передачи, эти радиосигналы принимает группа n-х ведомых приемо-передающих стационарных радиотехнических объектов, упорядочение пронумерованных, в количестве N не менее трех, с заданными координатами фазовых центров их антенн x_n, y_n, z_n с индексами n, где n изменяется от 1 до N, в указанной системе координат (X, Y, Z), причем фазовые центры антенн упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов не расположены в одной плоскости, также эти радиосигналы принимает упомянутый принимающий радиотехнический объект, при этом в исходном состоянии упомянутые ведомые и принимающий радиотехнические объекты включают на прием радиосигналов, идентичных радиосигналам ведущего радиотехнического объекта, на каждом из упомянутых ведомых радиотехнических объектов при приеме радиосигнала ведущего радиотехнического объекта регистрируют момент времени приема, после регистрации выключают на прием принимающее радиосигнал устройство и через заданное индивидуально для каждого ведомого радиотехнического объекта время задержки, отсчитываемое от указанного момента регистрации, включают на передачу передающее радиосигнал, идентичный радиосигналу упомянутого ведущего радиотехнического объекта, устройство, после передачи отключают его и через заданное индивидуально для каждого ведомого радиотехнического объекта время задержки, отсчитываемое от указанного для него момента регистрации, включают на прием принимающее радиосигнал устройство, и при последующем приеме радиосигнала все указанные действия повторяют, при этом радиосигналы передают упомянутыми ведущим и ведомыми радиотехническими объектами с обеспечением заданного упорядоченного последовательного их прихода на упомянутый принимающий радиотехнический объект, находящийся в любой точке пространства, путем соответствующего задания указанных задержек и с возможностью идентификации радиосигналов, передаваемых упомянутым ведущим радиотехническим объектом, на упомянутом принимающем радиотехническом объекте, например, но не обязательно, путем передачи двух подряд радиосигналов ведущим радиотехническим объектом с заданной задержкой по времени, обеспечивающей минимальный интервал по времени между каждым из соседних по времени принимаемых на упомянутом принимающем радиотехническом объекте радиосигналов в любой точке пространства, на упомянутом принимающем радиотехническом объекте принимают радиосигналы, регистрируют моменты времен приема радиосигналов от упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов в заданной на этом объекте системе отсчета времени, идентифицируют радиосигналы упомянутого ведущего радиотехнического объекта, формируют совокупность радиосигналов упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов в серию и для этой серии по заданным координатам x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z₀ и моментам времен приема радиосигналов с учетом задержек радиосигналов в радиолиниях, включающих, в том числе, указанные заданные времена задержек, вычисляют преимущественно пространственные координаты фазового центра антенны принимающего радиотехнического объекта, а при необходимости и другие траекторные характеристики этого объекта, эту информацию отображают и при необходимости передают потребителям, также как и для принимающего радиотехнического объекта при необходимости производят определение положения фазового центра антенны контрольного радиотехнического объекта 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 радиотехническом объекте производят вычисление ошибок определения координат фазового центра его антенны и при необходимости эту информацию передают на упомянутый принимающий радиотехнический объект.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о способах того же назначения с указанной совокупностью признаков. Ниже изобретение описано более детально.

Сущность способа заключается в следующем.

Прием радиосигналов и извлечение информации, в том числе о пространственных координатах радиотехнического объекта, производят на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном. Передачу радиосигналов производит ведущий передающий стационарный радиотехнический объект с заданными координатами фазового центра передающей антенны x₀, y₀, z₀ с индексом 0 в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z). Он передает радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, в том числе при необходимости сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов [Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. -М.: «Сов. радио», 1978, с.18] и с возможностью их разделения при приеме. Передачу осуществляют через заданные необязательно одинаковые интервалы передачи. Эти радиосигналы принимает группа n-х ведомых приемо-передающих стационарных радиотехнических объектов, упорядочение пронумерованных, в количестве N не менее трех (вместе с указанным ведущим радиотехническим объектом количество передающих радиотехнических объектов должно быть не менее четырех). Координаты фазовых центров их антенн х_n, y_n, z_n с индексами n, где n изменяется от 1 до N, заданы в указанной системе координат (X, Y, Z). При этом фазовые центры антенн ведущего и ведомых радиотехнических объектов не расположены в одной плоскости. Также эти радиосигналы принимает упомянутый принимающий радиотехнический объект.

В исходном состоянии ведомые и принимающий радиотехнические объекты включают на прием радиосигналов, идентичных радиосигналам ведущего радиотехнического объекта. На каждом из ведомых радиотехнических объектов при приеме радиосигнала ведущего радиотехнического объекта регистрируют момент времени приема. После регистрации выключают на прием принимающее радиосигнал устройство. Через заданное индивидуально для каждого ведомого радиотехнического объекта время задержки, отсчитываемое от указанного момента регистрации, включают передающее устройство на передачу радиосигнала, идентичного радиосигналу ведущего радиотехнического объекта. После передачи отключают его. Через заданное индивидуально для каждого ведомого радиотехнического объекта время задержки, отсчитываемое от указанного для него момента регистрации, включают на прием принимающее радиосигнал устройство. При последующем приеме радиосигнала все указанные действия повторяют. Радиосигналы передают ведущим и ведомыми радиотехническими объектами с обеспечением заданного упорядоченного последовательного их прихода на принимающий радиотехнический объект, находящийся в любой точке пространства. Это достигается посредством соответствующего задания указанных задержек и возможности идентификации на принимающем радиотехническом объекте радиосигналов, передаваемых ведущим радиотехническим объектом, например, но не обязательно, путем передачи двух подряд радиосигналов ведущим радиотехническим объектом с заданной задержкой по времени, обеспечивающей минимальный интервал по времени между каждым из соседних по времени принимаемых на принимающем радиотехническом объекте радиосигналами в любой точке пространства.

На принимающем радиотехническом объекте принимают радиосигналы и регистрируют моменты времен приема радиосигналов от ведущего и ведомых радиотехнических объектов в заданной на этом объекте системе отсчета времени. Радиосигналы упомянутого ведущего радиотехнического объекта идентифицируют и формируют совокупность радиосигналов ведущего и ведомых радиотехнических объектов в серию. Для этой серии по заданным координатам x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z_n и моментам времен приема радиосигналов с учетом задержек радиосигналов в радиолиниях, включающих, в том числе, указанные заданные времена задержек, вычисляют преимущественно пространственные координаты фазового центра антенны принимающего радиотехнического объекта, а при необходимости и другие траекторные характеристики этого объекта. Эту информацию отображают и при необходимости передают потребителям.

Также как и для принимающего радиотехнического объекта при необходимости производят определение положения фазового центра антенны контрольного радиотехнического объекта 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 радиотехническом объекте производят вычисление ошибок определения координат фазового центра его антенны и при необходимости эту информацию передают на принимающий радиотехнический объект.

Перечислим основные достоинства способа:

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

- не требуется общая синхронизация совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов,

- 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 радиосигналы устройства, регистраторы и пр.),

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

- прием и передача на ведомых радиотехнических объектах совмещены в одной антенне,

- реализация способа проще и дешевле, чем известных аналогов,

- позволяет осуществлять одновременные измерения на неограниченном количестве радиотехнических объектов.

Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения, преимущественно координат объектов, а также в других приложениях. Способ позволяет определять координаты с большой точностью и более просто по сравнению с известными способами.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает появление новых свойств, не достигаемых в аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги 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 для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта (РО). Технический результат заключается в повышении эффективности и упрощении соответствующих радиотехнических комплексов. Ведущий РО передает радиосигналы с заданными индивидуальными признаками. Их принимают упорядоченно пронумерованные ведомые РО, регистрируют момент времени приема и через заданное индивидуально для каждого ведомого РО время задержки передают радиосигналы, идентичные радиосигналам ведущего РО. На принимающем РО принимают радиосигналы ведущего и ведомых РО, формируют серию из их совокупности и по заданным координатам фазовых центров их антенн и моментам времен приема радиосигналов с учетом времен совокупности задержек определяют координаты фазового центра антенны принимающего РО. Способ не требует общей синхронизации совокупности передающих и принимающих радиосигналы радиотехнических объектов.

Способ передачи, приема радиосигналов и извлечения информации в информационной системе, расположенной на принимающем радиосигналы радиотехническом объекте, стационарном или подвижном, при котором ведущий передающий стационарный радиотехнический объект, с заданными координатами фазового центра передающей антенны x₀, y₀, z₀ с индексом 0 в заданной трехмерной декартовой системе координат (X, Y, Z), передает радиосигналы с заданными индивидуальными признаками, в том числе при необходимости сложные и составные радиосигналы с заданными индивидуальными признаками их элементов и возможностью их разделения при приеме, через заданные необязательно одинаковые интервалы передачи, эти радиосигналы принимает группа n-х ведомых приемо-передающих стационарных радиотехнических объектов, упорядоченно пронумерованных, в количестве N не менее трех, с заданными координатами фазовых центров их антенн x_n, y_n, z_n с индексами n, где n изменяется от 1 до N, в указанной системе координат (X, Y, Z), причем фазовые центры антенн упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов не расположены в одной плоскости, также эти радиосигналы принимает упомянутый принимающий радиотехнический объект, при этом в исходном состоянии упомянутые ведомые и принимающий радиотехнические объекты включают на прием радиосигналов, идентичных радиосигналам ведущего радиотехнического объекта, на каждом из упомянутых ведомых радиотехнических объектов при приеме радиосигнала ведущего радиотехнического объекта регистрируют момент времени приема, после регистрации выключают на прием принимающее радиосигнал устройство и через заданное индивидуально для каждого ведомого радиотехнического объекта время задержки, отсчитываемое от указанного момента регистрации, включают на передачу передающее радиосигнал, идентичный радиосигналу упомянутого ведущего радиотехнического объекта, устройство, после передачи отключают его и через заданное индивидуально для каждого ведомого радиотехнического объекта время задержки, отсчитываемое от указанного для него момента регистрации, включают на прием принимающее радиосигнал устройство, и при последующем приеме радиосигнала все указанные действия повторяют, при этом радиосигналы передают упомянутыми ведущим и ведомыми радиотехническими объектами с обеспечением заданного упорядоченного последовательного их прихода на упомянутый принимающий радиотехнический объект, находящийся в любой точке пространства, путем соответствующего задания указанных задержек и с возможностью идентификации радиосигналов, передаваемых упомянутым ведущим радиотехническим объектом, на упомянутом принимающем радиотехническом объекте, например, путем передачи двух подряд радиосигналов ведущим радиотехническим объектом с заданной задержкой по времени, обеспечивающей минимальный интервал по времени между каждым из соседних по времени принимаемых на упомянутом принимающем радиотехническом объекте радиосигналов в любой точке пространства, на упомянутом принимающем радиотехническом объекте принимают радиосигналы, регистрируют моменты времен приема радиосигналов от упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов в заданной на этом объекте системе отсчета времени, идентифицируют радиосигналы упомянутого ведущего радиотехнического объекта, формируют совокупность радиосигналов упомянутых ведущего и ведомых радиотехнических объектов в серию и для этой серии по заданным координатам x₀, y₀, z₀ и x_n, y_n, z_n и моментам времен приема радиосигналов с учетом задержек радиосигналов в радиолиниях, включающих, в том числе, указанные заданные времена задержек, вычисляют пространственные координаты фазового центра антенны принимающего радиотехнического объекта, а при необходимости и других траекторных характеристик этого объекта, эту информацию отображают и при необходимости передают потребителям так же, как и для принимающего радиотехнического объекта при необходимости производят определение положения фазового центра антенны контрольного радиотехнического объекта 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 радиотехническом объекте производят вычисление ошибок определения координат фазового центра его антенны и эту информацию передают на упомянутый принимающий радиотехнический объект.