СПОСОБ ЛОКАЦИИ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2015 года по МПК G01S19/00 

Изобретение относится к области спутниковой навигации и пассивной радиолокации и может быть использовано для обнаружения и сопровождения воздушных судов.

Известен способ радиолокации воздушных судов (BC), характеризующийся излучением радиолокатором с помощью входящего в него импульсного радиопередатчика радиоимпульса, приемом отраженного от BC радиоимпульса с помощью также входящего в радиолокатор радиоприемника и определением дальности до BC от радиолокатора по времени задержки отраженного радиоимпульса, принятого приемником, относительно момента излучения передатчиком соответствующего радиоимпульса, а также направления на BC (Словарь радиолюбителя. М., Энергия, 1966 г. Стр.464).

Недостатком широко используемого известного способа радиолокации является относительно большая техническая сложность (соответственно и стоимость) современных радиолокаторов и радиолокационных станций с относительно сложными передающими и приемными устройствами.

Затраты существенно уменьшаются (примерно на 50%), если для обнаружения BC оказывается возможным в процедуре пассивной радиолокации без использования радиопередатчика принимать приемником соответствующие положению BC радиосигналы, например радиосигналы навигационных спутников (НС), измененные при их распространении препятствующими BC и представляющие собой радиотени.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является «Способ уменьшения влияния многолучевого распространения радиосигналов навигационных спутников" (заявка № 2011121327/07(031563) по МПК G01S 19/07 от 27.05.2011 г., решение о выдаче патента), характеризующийся приемом наземными стационарными приемниками радиосигналов, излучаемых НС, по которым рассчитывают координаты местоположения приемников.

Известный способ, направленный на уменьшение влияния многолучевого распространения радиосигналов НС, не предназначен и не позволяет определить координаты BC.

Техническим результатом и целью заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей известного изобретения - обеспечение возможности определять координаты BC путем приема наземными стационарными навигационными приемниками (НП) измененных влиянием BC радиосигналов, излучаемых НС.

Указанные технический результат и цель достигаются тем, что способ локации BC, характеризующийся приемом наземными стационарными навигационными приемниками (НП) прямых лучей повторяющихся посылок радиосигналов, излучаемых НС, по которым рассчитывают и уточняют координаты местоположения на земле НП, а также тем, что для обнаружения BC используют группу разнесенных НП с заранее определенными координатами дислокации, передающих полученную от НС информацию на вычислитель для расчета координат BC, причем обнаружение BC осуществляют с помощью не менее двух видимых приемниками НС и не менее двух соответствующих им НП в момент времени обнаружения и регистрации радиотени, представляющей собой скачкообразное ослабление радиосигнала от первого НС или его полную потерю на соответствующем первом НП и одновременно от второго НС на втором НП, при этом в вычислителе регистрируют момент времени обнаружения радиотени первым и вторым НП, используя предшествующий радиотени полноценный радиосигнал соответственно от первого и второго НС, содержащий точное единое время атомных часов, находящихся на каждом НС, и точный дальномерный код, позволяющий отсеять вредные отраженные радиосигналы, которым соответствует скачкообразное увеличение дальности для соответствующей пары НС и НП, также регистрируют для данного зарегистрированного момента времени обнаружения радиотени координаты первого и второго НС и известные неизменные и подтверждаемые каждым приемом радиосигнала от НС координаты первого и второго НП, в качестве первых и вторых НС и НП могут быть любые из системы НС и группы НП, таким образом, оказываются зарегистрированными на указанный выше момент времени две прямые в пространстве, одна из которых проходит через полученные координаты первого НС и известные координаты первого НП, а вторая - через полученные координаты второго НС и известные координаты второго НП, затем определяют координаты точки пересечения указанных двух прямых, являющиеся координатами местоположения обнаруженного BC на соответствующий зарегистрированный момент времени, далее аналогично определяют координаты BC для других моментов времени и сопровождают их, формируя соответствующую трассу.

На фиг.1 представлен эскиз, поясняющий принцип работы рассматриваемого способа.

На фиг.1 показаны система 1 НС 1.1, 1.2, … 1.24, группа 2 НП 2.1, 2.2, 2.3 …, первая прямая 3, соединяющая НС 1.1 и НП 2.1, вторая прямая 4, соединяющая НС 1.2 с НП 2.2, точка 5 нахождения BC1, точка 6 нахождения BC2 и третья прямая 7, соединяющая НС 1.2 и НП 2.3.

Способ локации воздушного судна (BC) 5, характеризующийся приемом наземными стационарными навигационными приемниками (НП) 2 прямых лучей 3 и 4 повторяющихся посылок радиосигналов, излучаемых навигационными спутниками (НС) 1, по которым рассчитывают и уточняют координаты местоположения на земле НП, при этом для обнаружения BC 5 используют группу 2 разнесенных НП 2.1, 2.2 с заранее определенными координатами дислокации, передающих полученную от НС 1.1, 1.2 информацию на вычислитель для расчета координат BC 5, причем обнаружение BC 5 осуществляют с помощью не менее двух видимых приемниками НС 1.1 и 1.2 не менее двух соответствующих им НП 2.1 и 2.2 в момент времени обнаружения и регистрации радиотени, представляющей собой скачкообразное ослабление радиосигнала от первого НС 1.1 или его полную потерю на соответствующем первом НП 2.1 и одновременно от второго НС 1.2 на втором НП 2.2, при этом в вычислителе регистрируют момент времени обнаружения радиотени первым и вторым НП 2.1 и 2.2, используя предшествующий радиотени полноценный радиосигнал соответственно от первого и второго НС 1.1 и 1.2, содержащий точное единое время атомных часов, находящихся на каждом НС 1.11.2, и точный дальномерный код, позволяющий отсеять вредные отраженные радиосигналы, которым соответствует скачкообразное увеличение дальности для соответствующей пары НС и НП, также регистрируют для данного зарегистрированного момента времени обнаружения радиотени координаты первого и второго НС 1.1 и 1.2 и известные неизменные и подтверждаемые каждым приемом радиосигнала от НС координаты первого и второго НП 2.1 и 2.2, в качестве первых и вторых НС и НП могут быть любые из системы 1 НС и группы 2 НП, таким образом, оказываются зарегистрированными на указанный выше момент времени две прямые 3 и 4 в пространстве, одна из которых проходит через полученные координаты первого НС 1.1 и известные координаты первого НП 2.1, а вторая - через полученные координаты второго НС 1.2 и известные координаты второго НП 2.2, затем определяют координаты точки пересечения указанных двух прямых 3 и 4, являющиеся координатами местоположения обнаруженного BC 5 на соответствующий зарегистрированный момент времени, далее аналогично определяют координаты BC для других моментов времени и сопровождают их, формируя соответствующую трассу.

Способ осуществляется следующим образом.

Способ может использовать любую из существующих навигационных систем GPS, ГАЛИЛЕО или ГЛОНАСС или любое их сочетание. Использование одновременно всех навигационных систем увеличивает надежность способа. Для простоты пусть используется только российская глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) с НС 1.1, 1.2, … 1.24, каждый из которых с высоты порядка 20 тысяч км излучает в сторону земли, совместно покрывая весь земной шар, периодические радиосигналы на своей несущей частоте. При этом в каждой такой радиопосылке в числе прочих обширных данных содержатся точное время излучения радиопосылки, точные координаты данного НС в момент излучения радиопосылки и дальномерный код, позволяющий в любой точке земли любому НП определить свое место нахождения.

Пусть также используется группа 2 НП 2.1, 2.2, 2.3, … с такой чувствительностью, в таком количестве и так размещенными, чтобы появление BC над заданной поверхностью земли, например, над особым объектом, городом или над какой-либо линией, например, над границей государства приводило к приему радиотени от BC не менее чем двумя НП, причем от не мене чем двух разных НС.

Тогда при появлении BC1 в указанной выше области в точке 5 (фиг.1) произойдет восприятие приемником НП 2.1 радиотени (скачок ослабления радиосигнала от НС 1.1 или полное его исчезновение), который передает на спецвычислитель значение времени излучения НС 1.1 соответствующей радиопосылки и координаты в пространстве этого спутника, полученные от него указанным приемником. Эти данные связываются и регистрируются в памяти спецвычислителя. Аналогично в этот же момент времени (или допустимо близкий момент времени, что легко отождествляется спецвычислителем) приемник НП 2.2 воспринимает радиотень от BC1 при приеме радиосигнала от НС 1.2 и передает соответствующие данные для регистрации в спецвычислителе.

Координаты нахождения в пространстве BC1 в зарегистрированный момент времени определяют как точку пересечения двух прямых, соединяющих две пары НС 1.1 - НП 2.1 и НС 1.2 - НП 2.2. Для прямоугольной системы координат (в любую другую систему координат легко осуществляется формальный пересчет) для данного момента времени место нахождение BC-1 определяют искомыми значениями X, Y, Z. При этом для данного момента времени исходными известными значениями для первой прямой координаты НС 1.1 и НП 2.1 соответственно будут X1, Y1, Z1 и X2, Y2, Z2, а для второй прямой координаты НС 1.2 и НП 2.2 соответственно будут X3, Y3, Z3 и X4, Y4, Z4.

Тогда в соответствии с аналитической геометрией в пространстве (М.А. Выгодский «Справочник по высшей математике, Москва, Государственное издательство физико-математической литературы, издание шестое, стр.185) уравнения первой и второй прямых будут соответственно:

X-X1:X2-Х1=Y-Y1:Y2-Y1=Z-Z1:Z2-Z1 и

X-X3:X4-X3=Y-Y3:Y4-Y3=Z-Z3:Z4-Z3, откуда элементарными подстановками определяют искомые значения X, Y и Z.

Восприятие радиотени от BC1 третьим и т.д. приемниками используют для уточнения обнаружения BC1. При наличии в контролируемом пространстве второго BC2 (фиг.1, точка 6) его координаты определяются аналогично с помощью уравнений первой прямой 3 и третьей прямой 7. Для BC3 и т.д. осуществляют аналогичные расчеты.

Для каждого обнаруженного BC в последующие моменты времени аналогично определяют их изменяющиеся координаты, формируют их трассы и осуществляют их сопровождение.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и пассивной радиолокации. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей. Указанный результат достигается за счет того, что заявленный способ локации воздушного судна (ВС) характеризуется приемом наземными стационарными навигационными приемниками (НП) прямых лучей повторяющихся посылок радиосигналов, излучаемых навигационными спутниками (НС), по которым рассчитывают и уточняют координаты местоположения на земле НП, используют группу разнесенных НП с заранее определенными координатами дислокации, передающих полученную от НС информацию на вычислитель для расчета координат ВС, обнаружение ВС осуществляют с помощью не менее двух видимых приемниками НС и не менее двух соответствующих им НП в момент времени обнаружения и регистрации радиотени, представляющей собой скачкообразное ослабление радиосигнала от первого НС или его полную потерю на соответствующем первом НП и одновременно от второго НС на втором НП, при этом в вычислителе регистрируют момент времени обнаружения радиотени первым и вторым НП, используя предшествующий радиотени полноценный радиосигнал соответственно от первого и второго НС, содержащий точное единое время атомных часов, находящихся на каждом НС, и точный дальномерный код, позволяющий отсеять вредные отраженные радиосигналы, которым соответствует скачкообразное увеличение дальности для соответствующей пары НС и НП, также регистрируют для данного зарегистрированного момента времени обнаружения радиотени координаты первого и второго НС и известные неизменные и подтверждаемые каждым приемом радиосигнала от НС координаты первого и второго НП, в качестве первых и вторых НС и НП могут быть любые из системы НС и группы НП, таким образом, оказываются зарегистрированными на указанный выше момент времени две прямые в пространстве, одна из которых проходит через полученные координаты первого НС и известные координаты первого НП, а вторая - через полученные координаты второго НС и известные координаты второго НП, затем определяют координаты точки пересечения указанных двух прямых, являющиеся координатами местоположения обнаруженного ВС на соответствующий зарегистрированный момент времени, далее аналогично определяют координаты ВС для других моментов времени и сопровождают их, формируя соответствующую трассу. 1 ил.

Способ локации воздушного судна (ВС), характеризующийся приемом наземными стационарными навигационными приемниками (НП) прямых лучей повторяющихся посылок радиосигналов, излучаемых навигационными спутниками (НС), по которым рассчитывают и уточняют координаты местоположения на земле НП, отличающийся тем, что для обнаружения ВС используют группу разнесенных НП с заранее определенными координатами дислокации, передающих полученную от НС информацию на вычислитель для расчета координат ВС, причем обнаружение ВС осуществляют с помощью не менее двух видимых приемниками НС и не менее двух соответствующих им НП в момент времени обнаружения и регистрации радиотени, представляющей собой скачкообразное ослабление радиосигнала от первого НС или его полную потерю на соответствующем первом НП и одновременно от второго НС на втором НП, при этом в вычислителе регистрируют момент времени обнаружения радиотени первым и вторым НП, используя предшествующий радиотени полноценный радиосигнал соответственно от первого и второго НС, содержащий точное единое время атомных часов, находящихся на каждом НС, и точный дальномерный код, позволяющий отсеять вредные отраженные радиосигналы, которым соответствует скачкообразное увеличение дальности для соответствующей пары НС и НП, также регистрируют для данного зарегистрированного момента времени обнаружения радиотени координаты первого и второго НС и известные неизменные и подтверждаемые каждым приемом радиосигнала от НС координаты первого и второго НП, в качестве первых и вторых НС и НП могут быть любые из системы НС и группы НП, таким образом, оказываются зарегистрированными на указанный выше момент времени две прямые в пространстве, одна из которых проходит через полученные координаты первого НС и известные координаты первого НП, а вторая - через полученные координаты второго НС и известные координаты второго НП, затем определяют координаты точки пересечения указанных двух прямых, являющиеся координатами местоположения обнаруженного ВС на соответствующий зарегистрированный момент времени, далее аналогично определяют координаты ВС для других моментов времени и сопровождают их, формируя соответствующую трассу.