СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК H04W64/00 

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к способам передачи и приема радиосигналов и определения координат объектов, стационарных или подвижных. Радиосигналы передают стационарные наземные станции с заданными координатами фазовых центров антенн. Реализация способа позволит, в том числе, измерить пространственные координаты радиотехнических объектов, упростить соответствующие системы позиционирования, увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на стоимость и технические показатели.

Известны способы передачи и приема радиосигналов и определения координат объектов, 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. 7, 17-18, пп. 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 №2519294.

Преимуществом заявляемого способа передачи и приема радиосигналов и определения координат объектов 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. Это достигается тем, что радиосигналы формируют в виде гармонических колебаний, модулированных заданной функцией с частотой, одинаковой для всех радиосигналов, при этом принимающий радиосигналы объект может иметь собственную систему отсчета времени.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе передачи радиосигналов передающей системой, содержащей упорядоченно пронумерованные наземные станции с заданными в трехмерной Декартовой системе координатами фазовых центров антенн, их приема на объекте, стационарном или подвижном, и определения координат фазового центра его антенны, формируют радиосигналы отдельно на каждой станции или на общей для всех станций системе, в том числе с общим генератором опорной частоты, с последующей передачей их по линиям связи на соответствующие станции, в виде гармонических колебаний, модулированных функцией вида sin^m(2πf₀t) или cos^m(2πf₀t), где t - время, частота f₀ задана одинаковой для всех радиосигналов, а показатель степени m может принимать значения 1, 2, 3, …, при этом несущие частоты гармонических колебаний F_n, где индекс n соответствует номеру станции и изменяется от 1 до N≥4, и частота f₀ известны на объекте, станции синхронизировано передают сформированные радиосигналы, а на принимающем объекте производят поиск и идентификацию принятых радиосигналов соответствующим им станциям одним из известных радиотехнических методов, например посредством корреляции на опорных сигналах, соответствующих передаваемым радиосигналам, регистрируют в собственной системе отсчета времени на объекте моменты приема радиосигналов от станций и по ним с учетом известных на объекте задержек сигналов в линиях связи и необходимых поправок, например, связанных с эффектом Доплера, а также по заданным координатам указанных фазовых центров антенн станций одним из известных методов, например методом определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него, определяют координаты фазового центра антенны объекта.

Также радиосигналы формируют с несущими частотами, заданными одинаково для всех станций передающей системы, при этом радиосигналы передают с задержками, обеспечивающими заданный упорядоченно последовательный их приход на упомянутый объект, находящийся в любой точке пространства.

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.

Передачу радиосигналов осуществляет передающая система, содержащая упорядоченно пронумерованные наземные станции с заданными в трехмерной Декартовой системе координатами фазовых центров антенн. Радиосигналы формируют отдельно на каждой станции или на общей для всех станций системе, в том числе с общим генератором опорной частоты, с последующей передачей их по линиям связи на соответствующие станции. Радиосигналы формируют в виде гармонических колебаний, модулированных функцией вида sin^m(3πf₀t) или cos^m(2πf₀t), где t - время, частота f₀ задана одинаковой для всех радиосигналов. Показатель степени m может принимать значения 1, 2, 3, … . При этом несущие частоты гармонических колебаний F_n, где индекс n соответствует номеру станции и изменяется от 1 до N≥4, и частота f₀ известны на объекте. Станции синхронизированно передают сформированные радиосигналы.

На принимающем объекте производят поиск и идентификацию принятых радиосигналов соответствующим им станциям одним из известных радиотехнических методов. Например, это может осуществляться посредством корреляции на опорных сигналах, соответствующих передаваемым радиосигналам. Опорные сигналы задают в аналитическом виде, поэтому их просто формировать, смещать и пр. На объекте в собственной системе отсчета времени регистрируют моменты приема радиосигналов от станций. Далее по этим моментам (с учетом известных на объекте задержек сигналов в линиях связи и необходимых поправок, например, связанных с эффектом Доплера), а также по заданным координатам указанных фазовых центров антенн станций одним из известных методов определяют координаты фазового центра антенны объекта. В качестве такого метода может быть выбран подходящий метод определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него (например, из защищенных патентами RU: №№2484604, 2530231, 2530232, 2530239, 2530240, 2530241, 2542659 и международными заявками в системе PCT: WO/2015/012733, WO/2015/012734, WO/2015/012735, WO/2015/012736, WO/2015/012737, WO/2015/012738). Также можно формировать радиосигналы с несущими частотами, заданными одинаково для всех станций передающей системы. При этом радиосигналы передают с задержками, обеспечивающими заданный упорядочено последовательный их приход на упомянутый объект, находящийся в любой точке пространства.

Перечислим основные достоинства способа:

- обеспечивает однозначное определение пространственных координат объекта с большой точностью,

- в случае использования станциями радиосигналов с разными несущими частотами требуется синхронизация только совокупности передающих станций, а принимающий радиосигналы объект может иметь свою систему отсчета времени,

- в случае использования всеми станциями радиосигналов с одинаковыми частотами и одного общего генератора опорной частоты система синхронизации существенно упрощается,

- опорные сигналы, заданные в аналитическом виде, просто формировать, смещать и пр., благодаря этому повышается точность измерений,

- обеспечивает возможность производить измерения с использованием существующей элементной базы и микропроцессорной техники,

- обеспечивает эффективное использование радиочастотного спектра,

- реализация способа проще и дешевле, чем известных аналогов,

- позволяет осуществлять одновременные измерения на неограниченном количестве объектов.

Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования радиотехнических систем определения 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».

Таким образом, заявленное изобретение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень», а также критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы объекта. Технический результат - повышение точности и достоверности измерения пространственных координат функционально связанных объектов. Способ передачи радиосигналов передающей системой характеризуется тем, что упорядоченно нумеруют наземные станции с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров антенн, принимают сигналы на объекте стационарном или подвижном и определяют координаты фазового центра его антенны, при котором формируют радиосигналы отдельно на каждой станции или на общей для всех станций системе с последующей передачей их по линиям связи на соответствующие станции, в виде гармонических колебаний, модулированных функцией заданного вида, а на принимающем объекте производят поиск и идентификацию принятых радиосигналов. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ передачи радиосигналов передающей системой, содержащей упорядоченно пронумерованные наземные станции с заданными в трехмерной Декартовой системе координатами фазовых центров антенн, их приема на объекте, стационарном или подвижном, и определения координат фазового центра его антенны, при котором формируют радиосигналы отдельно на каждой станции или на общей для всех станций системе, в том числе с общим генератором опорной частоты, с последующей передачей их по линиям связи на соответствующие станции в виде гармонических колебаний, модулированных функцией вида sin^m(2πf₀t) или cos^m(2πf₀t), где t - время, частота f₀ задана одинаковой для всех радиосигналов, а показатель степени m может принимать значения 1, 2, 3, … , при этом несущие частоты гармонических колебаний F_n, где индекс n соответствует номеру станции и изменяется от 1 до N≥4, и частота f₀ известны на объекте, станции синхронизированно передают сформированные радиосигналы, а на принимающем объекте производят поиск и идентификацию принятых радиосигналов соответствующим им станциям одним из известных радиотехнических методов, например посредством корреляции на опорных сигналах, соответствующих передаваемым радиосигналам, регистрируют в собственной системе отсчета времени на объекте моменты приема радиосигналов от станций и по ним с учетом известных на объекте задержек сигналов в линиях связи и необходимых поправок, например, связанных с эффектом Доплера, а также по заданным координатам указанных фазовых центров антенн станций одним из известных методов, например методом определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него, определяют координаты фазового центра антенны объекта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что радиосигналы формируют с несущими частотами, заданными одинаково для всех станций передающей системы, при этом радиосигналы передают с задержками, обеспечивающими заданный упорядоченно последовательный их приход на упомянутый объект, находящийся в любой точке пространства.