Способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации Российский патент 2023 года по МПК G01S15/06 

Описание патента на изобретение RU2790808C1

Изобретение относится к области радионавигации и радиосвязи и направлено на получение оценок пространственно-временного состояния группы подвижных объектов, использующих локальную навигацию.

Пространственно-временное состояние подвижных объектов в составе группы из N равноправных подвижных объектов, можно определить любым доступным способом, включая использование глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), например, [1, 2, 3]. При этом N подвижных объектов должны определить свои координаты в общедоступной системе координат с использованием ГНСС и передавать их всем остальным подвижным объектам группы для координации совместных действий. Однако применение ГНСС для определения местоположения подвижных объектов может быть ограничено из-за недоступности приема навигационных сигналов ГНСС вследствие наличия электромагнитных помех и/или недостоверности навигационной информации из-за искажения навигационного поля. Кроме того, открытая передача абсолютных (привязанных к общедоступной системе координат) данных о местоположении объектов может привести к несанкционированному использованию этих данных для деструктивного воздействия на подвижные объекты.

Задачей данного изобретения является обеспечение мониторинга пространственно-временного состояния подвижных объектов без привязки местоположения объектов к общедоступной системе координат с целью повышения скрытости и живучести объектов и исключению передачи по линиям радиосвязи данных о местоположении объектов в интересах предотвращения их несанкционированного использования для деструктивного воздействия на эти объекты.

В общедоступных источниках не обнаружены способы или системы мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации без привязки местоположения объектов к общедоступной системе координат.

Предлагаемый способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации основан на взаимодействии N равноправных одинаковых по техническому оснащению подвижных объектов группы, в состав которых входят технические средства: устройство сбора данных и расчета координат, дисплей, штатная радиостанция, штатная гарнитура, блок управления мониторингом, и M разнесенных в пространстве опорных приемопередатчиков с известными локальными координатами, и обеспечивает взаимную осведомленность каждого подвижного объекта о пространственно-временном состоянии всех подвижных объектов группы путем определения собственных локальных координат подвижного объекта на основании значений интервалов времени, пропорциональных расстояниям между подвижным объектом и опорными приемопередатчиками, измеренных подвижным объектом запросным способом, и определения подвижным объектом локальных координат других подвижных объектов группы на основании измеренных значений интервалов времени между запросными сигналами других подвижных объектов и ответными сигналами опорных приемопередатчиков на запросы других подвижных объектов, принятыми техническими средствами подвижного объекта, с использованием информации о собственных локальных координатах подвижного объекта, при этом расчет локальных координат самого подвижного объекта и локальных координат других подвижных объектов группы осуществляется в устройстве сбора данных и расчета координат подвижного объекта путем решения систем линейных уравнений, связывающих искомые координаты подвижного объекта, координаты опорных приемопередатчиков, и измеренные значения временных интервалов, с дальнейшим отображением рассчитанных локальных координат подвижных объектов на экране дисплея одним из известных способов, например в виде отметок на фоне карты местности.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показана схема взаимодействия подвижных объектов и опорных приемопередатчиков в процессе мониторинга пространственно-временного состояния подвижных объектов группы, на фиг. 2 показана структурная схема технических средств подвижного объекта.

Способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации реализуется группой из N равноправных подвижных объектов Аn, n=1, …, N, в состав которых входят штатное оборудование ШО состоящее из штатной радиостанции ШРn, штатная гарнитура Гn, и дополнительное оборудование ДО состоящее из блока управления мониторингом Мn, устройства сбора данных и расчета координат УСn, дисплея Дn, взаимодействующих с М разнесенными в пространстве опорными приемопередатчикамми ОПm, с известными координатами x0m, y0m (m=1, …, M).

Способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации осуществляется следующим образом.

Первоначально каждый подвижный объект Аn, n=1, …, N, определяет собственные координаты (xn, yn), для чего при нажатии на тангенту гарнитуры Гn при переводе штатной радиостанции ШРn в режим «Передача» с помощью блока управления мониторингом Мn формируется кодограмма «Запрос дальности» (ЗДn) содержащая уникальный идентификационный номер, которая через штатную радиостанцию ШРn передается на опорные приемопередатчики ОПm, с фиксацией времени ее передачи tЗДn в блоке управления мониторингом Мn. От опорных приемопередатчиков ОПm, m=1, …, M, на подвижный объект Аn приходят кодограммы «Ответ дальности» (ОДnm), которые принимаются штатной радиостанцией ШРn и передаются в блок управления мониторингом Мn подвижного объекта Аn, где фиксируется время их приема tОДnm и измеряются задержки ∆tnm=tОДnm-tЗДn. Измеренные задержки ∆tnm, m=1, …, M, передаются в устройство сбора данных и расчета координат УСn, для расчета собственных координат (xn, yn) подвижного объекта Аn дальномерным методом путем решения системы уравнений

относительно xn и yn одним из численных методов [4, 5, 6], где νс - скорость распространения радиоволны, равная скорости света.

Определение подвижным объектом Аn, n=1, …, N, координат (xi, yi) другого подвижного объекта группы Аi, i=1, …, N, i ≠ n, осуществляется следующим образом. В процессе определения собственных координат подвижный объект Аi, формирует и излучает кодограмму «Запрос дальности» (ЗДi), которая принимается штатной радиостанцией ШРn подвижного объекта Аn, и передается в блок управления мониторингом Мn с фиксацией времени ее приема tЗДi и идентифицируя его как Аi. Опорные приемопередатчики ОПm, m=1, …, M, в ответ на кодограмму «Запрос дальности» (ЗДi) подвижного объекта Аi формируют и излучают кодограммы «Ответ дальности» (ОДim), которые принимаются штатной радиостанцией ШРn подвижного объекта Аn, и передается в блок управления мониторингом Мn с фиксацией времени их приема tОДim и с измерением задержек ∆tim=tОДim-tЗДi. Измеренные задержки ∆tim, m=1 ,.…., M, передаются в устройство сбора данных и расчета координат УСn, для расчета координат (xi, yi) подвижного объекта Аi разностно-дальномерным методом, для чего:

1) составляется системы уравнений

,

где - неизвестные расстояния между другим подвижным объектом Аi и опорными приемопередатчиками ОПm, m=1, …, M,

- расстояния между подвижным объектом Аn и опорными приемопередатчиками ОПm, m=1, …, M, вычисленные на основании рассчитанных координат (xn, yn) подвижного объекта Аn и известных координат опорных приемопередатчиков ОПm, m=1, …, M,

- неизвестное расстояние между подвижным объектом Аn и подвижным объектом Аi.

2) полученная система уравнений преобразуется путем вычитания первого уравнения из всех оставшихся уравнений системы и переноса известных составляющих в правую часть уравнений с составлением системы уравнений для разностно-дальномерного метода

,

которая решается относительно xi и yi одним из численных методов [4, 5, 6].

Рассчитанные устройством сбора и расчета координат УСn собственные координаты (xn, yn) подвижного объекта Аn, а также координаты (xi, yi) других подвижных объектов Аi группы выводятся на экране дисплея Дn одним из известных способов, например в виде отметок на фоне карты местности.

Таким образом обеспечивается взаимная осведомленность каждого подвижного объекта группы Аn о своем пространственно-временном состоянии и о пространственно-временном состоянии всех остальных подвижных объектов группы в условиях локальной навигации. При этом между подвижными объектами группы не требуется дополнительный обмен информацией, которая могла бы быть несанкционированно использована для организации деструктивного воздействия на подвижные объекты.

Источники информации

1. Журавлев, А.В. Навигационные комплексы наземных мобильных средств военного назначения [Текст]: монография / А.В. Журавлев. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная книга», 2017. —
290 с.

2. Тяпкин В.Н., Гарин Е.Н. Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС: – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – 260 с.

3. Амиров А.Ж., Когай Г.Д., Хамзина М.С. Система спутникового мониторинга подвижных объектов. «Молодой учёный» . № 4 (108) . Февраль, 2016 г. С.8-9.

4. Кирюшкин В.В., Волков Н.С., Супрунов А.В. Использование навигационных позиционных методов определения координат в задаче наблюдения воздушных целей // Труды XXIV международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь» - 2018, т.3, с.163-175.

5. Маркин В.Г. Расчет координат объектов в разностно-дальномерной системе и анализ погрешностей расчета. Радиотехника, №12, 2013г., с.81-85.

6. Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / В.С. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др.; Под ред. П.П. Дмитриева и В.С. Шебшаевича. – М.: Радио и связь, 1982. – 272 с.

Похожие патенты RU2790808C1

название год авторы номер документа
Способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов 2023
  • Шуваев Илья Владимирович
  • Журавлев Александр Викторович
  • Маркин Виктор Григорьевич
  • Бабусенко Сергей Иванович
  • Кирюшкин Владислав Викторович
  • Шуваев Владимир Андреевич
  • Красов Евгений Михайлович
RU2809923C1
Способ локальной радионавигации подвижного объекта 2023
  • Шуваев Илья Владимирович
  • Журавлев Александр Викторович
  • Маркин Виктор Григорьевич
  • Бабусенко Сергей Иванович
  • Кирюшкин Владислав Викторович
  • Шуваев Владимир Андреевич
  • Красов Евгений Михайлович
RU2802050C1
ПРОСТРАНСТВЕННО-РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС СРЕДСТВ СОЗДАНИЯ РАДИОПОМЕХ 2014
  • Журавлев Александр Викторович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Смолин Алексей Викторович
  • Безмага Валентин Матвеевич
  • Анисифоров Александр Алексеевич
  • Сергеев Владимир Николаевич
  • Шуваев Владимир Андреевич
RU2563972C1
Способ локальной радионавигации по сигналам несинхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления глобальных навигационных спутниковых систем 2021
  • Кирюшкин Владислав Викторович
  • Бабусенко Сергей Иванович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Журавлев Александр Викторович
  • Шуваев Владимир Андреевич
  • Исаев Василий Васильевич
  • Яковлев Сергей Александрович
RU2770127C1
Пространственно-распределительный комплекс создания радиопомех навигационной аппаратуре потребителей глобальных навигационных систем с многофункциональным использованием радиоэлектронного оборудования 2015
  • Журавлев Александр Викторович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Смолин Алексей Викторович
  • Безмага Валентин Матвеевич
  • Шуваев Владимир Андреевич
RU2616286C1
Способ первичного отождествления позиционных измерений и определения местоположения целей в наземной пространственно распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки 2018
  • Журавлев Александр Викторович
  • Иванов Александр Федорович
  • Кирюшкин Владислав Викторович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Маркин Виктор Григорьевич
  • Шуваев Владимир Андреевич
RU2692702C1
Способ первичного отождествления позиционных измерений и определения местоположения целей в наземной пространственно распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки 2018
  • Журавлев Александр Викторович
  • Иванов Александр Федорович
  • Кирюшкин Владислав Викторович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Маркин Виктор Григорьевич
  • Шуваев Владимир Андреевич
RU2692698C1
Навигационная аппаратура санкционированного потребителя с возможностью локальной навигации по сигналам несинхронизированных отечественных средств радиоэлектронного подавления глобальных навигационных спутниковых систем 2021
  • Кирюшкин Владислав Викторович
  • Бабусенко Сергей Иванович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Журавлев Александр Викторович
  • Шуваев Владимир Андреевич
  • Исаев Василий Васильевич
  • Яковлев Сергей Александрович
RU2771435C1
Станция радиоподавления приемной аппаратуры спутников-ретрансляторов низкоорбитальной системы спутниковой связи 2018
  • Журавлев Александр Викторович
  • Красов Евгений Михайлович
  • Сергеев Владимир Николаевич
  • Смолин Алексей Викторович
  • Шуваев Владимир Андреевич
RU2695810C1
Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных объектов в многопозиционной радионавигационной системе с использованием многолучевых радиопередатчиков 2018
  • Журавлев Александр Викторович
  • Маркин Виктор Григорьевич
  • Шуваев Владимир Андреевич
  • Красов Евгений Михайлович
RU2703987C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 790 808 C1

Реферат патента 2023 года Способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации

Изобретение относится к области радионавигации и радиосвязи при осуществлении локальной навигации. Сущность предлагаемого способа мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов заключается во взаимодействии N одинаковых по техническому оснащению подвижных объектов группы, в состав которых входят: устройство сбора данных и расчета координат, дисплей, штатная радиостанция, штатная гарнитура, блок управления мониторингом, M разнесенных в пространстве опорных приемопередатчиков с известными локальными координатами. Обеспечение взаимной осведомленности каждого подвижного объекта о пространственно-временном состоянии всех объектов группы производится путем определения собственных локальных координат подвижного объекта на основании значений интервалов времени, пропорциональных расстояниям между подвижным объектом и опорными приемопередатчиками, измеренных запросным способом. При этом определение подвижным объектом локальных координат других подвижных объектов группы на основании измеренных значений интервалов времени между запросными сигналами других подвижных объектов и ответными сигналами опорных приемопередатчиков на запросы других подвижных объектов, принятыми техническими средствами подвижного объекта, осуществляется за счёт использования информации о собственных локальных координатах подвижного объекта. Расчет локальных координат самого подвижного объекта и локальных координат других подвижных объектов группы осуществляется устройством сбора данных и расчета координат подвижного объекта решением систем линейных уравнений, связывающих искомые координаты подвижного объекта, координаты опорных приемопередатчиков, и измеренные значения временных интервалов, с дальнейшим отображением рассчитанных локальных координат подвижных объектов на экране дисплея одним из известных способов, например в виде отметок на фоне карты местности. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение мониторинга пространственно-временного состояния подвижных объектов без привязки местоположения объектов к общедоступной системе координат. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 790 808 C1

Способ мониторинга пространственно-временного состояния группы подвижных объектов при локальной навигации, основанный на взаимодействии N равноправных одинаковых по техническому оснащению подвижных объектов группы, в состав которых входят технические средства: устройство сбора данных и расчета координат, дисплей, штатная радиостанция, штатная гарнитура, блок управления мониторингом, и M разнесенных в пространстве опорных приемопередатчиков с известными локальными координатами, и обеспечивающий взаимную осведомленность каждого подвижного объекта о пространственно-временном состоянии всех подвижных объектов группы путем определения собственных локальных координат подвижного объекта на основании значений интервалов времени, пропорциональных расстояниям между подвижным объектом и опорными приемопередатчиками, измеренных подвижным объектом запросным способом, и определения подвижным объектом локальных координат других подвижных объектов группы на основании измеренных значений интервалов времени между запросными сигналами других подвижных объектов и ответными сигналами опорных приемопередатчиков на запросы других подвижных объектов, принятыми техническими средствами подвижного объекта, с использованием информации о собственных локальных координатах подвижного объекта, при этом расчет локальных координат самого подвижного объекта и локальных координат других подвижных объектов группы осуществляется в устройстве сбора данных и расчета координат подвижного объекта путем решения систем линейных уравнений, связывающих искомые координаты подвижного объекта, координаты опорных приемопередатчиков, и измеренные значения временных интервалов, с дальнейшим отображением рассчитанных локальных координат подвижных объектов на экране дисплея в виде отметок на фоне карты местности.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2790808C1

СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ 2016
  • Бердников Вадим Михайлович
  • Кириллов Сергей Николаевич
RU2624790C1
RU 2784109 C1, 23.11.2022
СИСТЕМА ТОЧНОЙ НАВИГАЦИИ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ НАЗЕМНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ГЛОНАСС 2015
  • Карпик Александр Петрович
  • Ганагина Ирина Геннадьевна
  • Косарев Николай Сергеевич
  • Голдобин Денис Николаевич
RU2582595C1
Защитный состав для обработки древесины 1988
  • Питер С.Градиф
  • Джон Ф.Дэвисон
SU1708150A3
US 20190200188, 27.06.2019.

RU 2 790 808 C1

Авторы

Шуваев Илья Владимирович

Журавлев Александр Викторович

Маркин Виктор Григорьевич

Бабусенко Сергей Иванович

Кирюшкин Владислав Викторович

Шуваев Владимир Андреевич

Красов Евгений Михайлович

Даты

2023-02-28Публикация

2022-06-27Подача