СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК G01S5/02 H04W64/00 

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к способам передачи и приема радиосигналов и определения координат объектов, стационарных или подвижных. Радиосигналы передает источник радиоизлучений, находящийся на передающем радиосигналы объекте. Радиосигнал принимают стационарные наземные станции с заданными координатами фазовых центров антенн. Реализация способа позволит в том числе измерить пространственные координаты 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, 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 передачи радиосигнала объектом и его приема принимающими станциями, недостаточную надежность.

По критерию минимальной достаточности наиболее близким является способ передачи и приема радиосигналов и извлечения информации по патенту RU №2519294.

Преимуществом заявляемого способа передачи и приема радиосигналов и определения координат объектов по сравнению с известными является возможность повышения точности и достоверности измерения пространственных координат радиотехническими комплексами. Это достигается тем, что на объекте радиосигнал формируют в виде гармонического колебания, модулированного заданной функцией.

Для достижения указанного технического результата в соответствии с настоящим изобретением в способе передачи радиосигналов источником радиоизлучений, находящемся на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном, и их приема принимающей системой, содержащей упорядочение пронумерованные наземные станции в количестве N≥4 с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров антенн, и определения координат фазового центра антенны объекта, на объекте формируют радиосигнал в виде гармонического колебания, модулированного функцией вида sin^m(2πƒ₀t) или cos^m(2πƒ₀t), где t - время, ƒ₀ - заданная частота, а показатель степени m может принимать значения 1, 2, 3…, при этом частота гармонического колебания F и частота ƒ₀ известны в принимающей

системе, сформированный радиосигнал передают с объекта, принимают его на каждой станции с последующей передачей по линиям связи на общую для всех станций подсистему, в том числе с общим генератором опорной частоты, в ней производят синхронизированно поиск принятого соответствующими станциями радиосигнала одним из известных радиотехнических методов,

например, посредством корреляции на опорном сигнале, соответствующем передаваемому радиосигналу, регистрируют моменты приема радиосигналов от каждой станции и по ним с учетом задержек сигналов в указанных линиях связи и необходимых поправок, например, связанных с эффектом Доплера, а также по заданным координатам указанных фазовых центров антенн принимающих станций одним из известных методов, например, методом определения пространственных координат объекта по относительным дальностям до него, определяют координаты фазового центра антенны объекта.

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 источник радиоизлучений, находящийся на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном. Радиосигналы принимает система, содержащая упорядоченно пронумерованные наземные станции в количестве N≥4 с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров антенн. На объекте формируют радиосигнал в виде гармонического колебания, модулированного функцией вида sin^m(2πf₀t) или cos^m(2πf₀t), где t - время, f₀ - заданная частота. Показатель степени m может принимать значения 1, 2, 3…. При этом частота гармонического колебания F и частота f₀ известны в принимающей системе. Сформированный радиосигнал передают с объекта и принимают его на каждой станции с последующей передачей по линиям связи на общую для всех станций подсистему, в том числе с общим генератором опорной частоты. В подсистеме производят синхронизированно поиск принятого соответствующими станциями радиосигнала одним из известных радиотехнических методов, например, посредством корреляции на опорном сигнале, соответствующем передаваемому радиосигналу. Также регистрируют моменты приема радиосигналов от каждой станции. По этим моментам (с учетом задержек сигналов в указанных линиях связи и необходимых поправок, например, связанных с эффектом Доплера) и по заданным координатам указанных фазовых центров антенн принимающих станций в подсистеме определяют координаты фазового центра антенны объекта одним из известных методов. 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).

Перечислим основные достоинства способа:

- обеспечивает однозначное определение пространственных координат объекта с большой точностью,

- не требуется общая синхронизация передачи радиосигнала объектом и его приема принимающей системой,

- при использовании в указанной подсистеме 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 передающего радиосигнал объекта. Технический результат - повышение точности и достоверности измерения пространственных координат радиотехническими комплексами. Радиосигнал, передаваемый объектом, формируют в виде гармонического колебания, модулированного гармонической функцией заданного вида. При этом передающий радиосигналы объект может иметь собственную систему отсчета времени. Переданный сигнал принимают упорядоченно пронумерованными наземными станциями в количестве N≥4 с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров антенн с последующей передачей по линиям связи на общую для всех станций подсистему, в том числе с общим генератором опорной частоты. По моментам приема радиосигналов (с учетом задержек, сигналов в линиях связи и необходимых поправок) и заданным координатам станций определяют координаты объекта. Способ может быть реализован с помощью современной элементной базы и микропроцессорной техники.

Способ определения координат источника радиоизлучения, находящегося на передающем радиосигналы объекте, в том числе подвижном, при котором радиосигналы принимают системой, содержащей упорядоченно пронумерованные наземные станции в количестве N≥4 с заданными в трехмерной декартовой системе координатами фазовых центров их антенн, а на объекте формируют радиосигнал в виде гармонического колебания, модулированного функцией вида sin^m(2πƒ₀t) или cos^m(2πƒ₀t), где t - время, ƒ₀ - заданная частота, а показатель степени m может принимать значения 1, 2, 3…, при этом частота гармонического колебания F и частота ƒ₀ известны в указанной принимающей системе, сформированный радиосигнал передают с объекта, принимают его на каждой станции с последующей передачей по линиям связи на общую для всех станций подсистему, в том числе с общим генератором опорной частоты, в ней производят синхронизированно поиск принятого соответствующими станциями радиосигнала, регистрируют моменты приема радиосигналов от каждой станции и по ним с учетом задержек сигналов в указанных линиях связи и поправок, связанных с эффектом Доплера, а также по заданным пространственным координатам указанных фазовых центров антенн принимающих станций определяют координаты фазового центра антенны объекта.