L'invention concerne le domaine de l'ingénierie radio, à savoir les systèmes de surveillance radio permettant de déterminer les coordonnées de l'emplacement de sources d'émission radio (ERS). Le résultat technique obtenu est une réduction des coûts de matériel. La méthode proposée est basée sur la réception des signaux RES par des antennes, mesurant la différence de temps de réception du signal RES en plusieurs points de l'espace par balayage de récepteurs radio, convertie en un système d'équations, et repose également sur l'utilisation de deux signaux identiques. , des postes fixes de surveillance radio (RP), dont l'un est pris comme premier, se connectant à une autre ligne de communication, tout en étalonnant le compteur de la valeur du retard d'arrivée des signaux en (RP), à l'aide d'un équipement radioélectronique de référence (RES ) avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus, un balayage quasi-synchrone et une mesure des niveaux de signal à des fréquences d'accord fixes spécifiées sont effectués au niveau du RP et du délai d'arrivée des signaux RES. Les informations de l'esclave RP sont transmises au maître, où le rapport de niveau et la différence de délai d'arrivée des signaux RES sont calculés, en tenant compte des résultats de l'étalonnage des compteurs, et de deux équations pour la position du RES sont compilés, dont chacun décrit un cercle de rayon égal à la distance du RP au RES. Les distances sont déterminées par le rapport des niveaux de signal et la différence de temps de réception du signal mesuré au RP en utilisant une seule paire d'antennes avec un azimut connu de l'axe du lobe principal et un diagramme de rayonnement, dont le lobe principal de chacune est situé dans différents demi-plans par rapport à la ligne de base, et les coordonnées de l'IR sont déterminées par une méthode numérique de résolution des équations compilées, en prenant comme vraies uniquement les coordonnées liées au demi-plan par rapport à la ligne de base dans laquelle le lobe principal de l'antenne avec le niveau de signal reçu le plus élevé est localisée. Le dispositif mettant en œuvre le procédé contient deux RP identiques, dont l'un est le maître, et contient à chaque station des antennes directives, un récepteur radio à balayage de mesure, un compteur de retard d'arrivée du signal, un ordinateur et un dispositif de communication connectés d'une certaine manière. 2 n.p. f-ly, 2 malades.

Dessins pour le brevet RF 2510038

L'invention concerne le domaine de l'ingénierie radio, à savoir les systèmes de surveillance radio pour déterminer les coordonnées de l'emplacement de sources d'émission radio (ERS), dont les informations ne figurent pas dans la base de données (par exemple, le service national des radiofréquences ou l'État service de supervision des communications). L'invention peut être utilisée pour rechercher la localisation de moyens de communication non autorisés.

Il existe des méthodes connues pour déterminer les coordonnées des PRI, dans lesquelles au moins trois radiogoniomètres passifs sont utilisés, le centre de gravité de la zone d'intersection des azimuts identifiés au front d'arrivée des vagues est pris comme estimation de l'emplacement . Les principaux principes de fonctionnement de ces radiogoniomètres sont l'amplitude, la phase et l'interférométrie. Une méthode largement utilisée est la méthode de radiogoniométrie d'amplitude, qui utilise un système d'antenne présentant un diagramme de rayonnement avec un maximum prononcé du lobe principal et un minimum de lobes arrière et latéraux. De tels systèmes d'antenne comprennent, par exemple, des antennes log-périodiques ou avec une caractéristique cardioïde, etc. Avec la méthode d'amplitude, la rotation mécanique est utilisée pour atteindre la position de l'antenne à laquelle le signal de sortie a une valeur maximale. Cette direction est considérée comme une direction vers l’Iran. Les inconvénients de la plupart des radiogoniomètres incluent le degré élevé de complexité des systèmes d'antennes, des dispositifs de commutation et la présence de récepteurs radio multicanaux, ainsi que la nécessité de systèmes de traitement de l'information à grande vitesse.

La présence dans les districts fédéraux du service national des radiofréquences de postes de contrôle radio interconnectés par le point central d'un vaste réseau, équipés de moyens de réception des signaux radio, de mesure et de traitement de leurs paramètres, permet de compléter leurs fonctions par les tâches de déterminer les coordonnées de localisation de ces sources radioactives, dont les informations ne figurent pas dans la base de données, sans recourir à l'utilisation de radiogoniomètres complexes et coûteux.

Il existe une méthode connue pour déterminer les coordonnées de l'emplacement RES, N, au moins quatre postes de radiocommande fixes sont utilisés, situés non sur la même ligne droite, dont l'un est pris comme poste de base, se connectant avec le postes N-1 restants par des lignes de communication, un balayage quasi-synchrone est effectué à tous les postes à des fréquences d'accord fixes données, faire la moyenne des valeurs mesurées des niveaux de signal à chacune des fréquences balayées, puis au poste de base pour chacun des les combinaisons C 4 N (combinaisons de N par 4) basées sur la relation inversement proportionnelle entre les rapports de distance du poste à la source radio et la source radio correspondante. Sur la base des différences de niveaux de signal, exprimées en dB, trois équations sont faites, chacune dont décrit un cercle de rapports égaux, sur la base des paramètres de deux paires quelconques dont ils déterminent la valeur moyenne actuelle de la latitude et de la longitude de l'emplacement de la source d'émission radio. L'inconvénient de cette méthode est le grand nombre de postes de surveillance radio fixes.

Des procédés et des dispositifs de radiogoniométrie sont connus (4, 5), qui peuvent être utilisés dans le but de déterminer des coordonnées.

La méthode (4) est basée sur la réception de signaux par trois antennes, formant deux paires de bases de mesure, mesurant les différences des temps d'arrivée des signaux RES et des calculs déterministes des coordonnées souhaitées.

Les inconvénients de cette méthode incluent :

1) Un grand nombre d'antennes.

2) La méthode n'est pas axée sur l'utilisation de postes de contrôle radio.

3) Les bases de mesure pour calculer la différence des temps d'arrivée des signaux avec des paires d'antennes limitent considérablement l'espacement de ces antennes, sans compter l'inopportunité et la grande complexité technique de mise en œuvre du procédé.

Un radiogoniomètre à différence de distance espacé (5), constitué de deux points périphériques, un central et un système horaire unique, a pour but de soulager le canal de communication entre points. Les points périphériques sont conçus pour recevoir, stocker, traiter les signaux et transmettre des fragments de signal au CPU, où la différence de temps d'arrivée du signal est calculée. Le système de temps unifié utilise un chroniqueur, qui est un gardien de l'échelle de temps actuelle (horloge) liée à l'échelle de temps unifiée, conçu pour relier les valeurs de niveau de signal enregistrées dans la mémoire à la valeur du temps de réception.

Ce radiogoniomètre présente les inconvénients suivants :

1) Non adapté aux points de contrôle radio utilisés dans les succursales des districts fédéraux du service national des radiofréquences ou du service national de surveillance des communications.

2) Un grand nombre de postes spécialisés de radiogoniométrie (mais pas de radiocommande).

3) Utilisation déraisonnable et non divulguée (au moins selon le schéma fonctionnel) d'un système d'heure unifié sur la CPU et de chroniqueurs sur le panneau de commande, synchronisés avec le système d'heure unifié.

4) La nécessité de canaux radio à large bande passante (jusqu'à 625 Mbauds) pour transmettre même des fragments de signaux de PP1 et PP2 au CPU.

5) Pour organiser une chaîne radio, des appareils de transmission radio et l'obtention de l'autorisation de les faire fonctionner dans certaines conditions de fonctionnement sont nécessaires.

Il existe une méthode télémétrique différentielle permettant de déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif qui la met en œuvre (6).

Procédé basé sur la réception de signaux RES par quatre antennes formant trois bases de mesures indépendantes en des points A, B, C, D espacés de telle sorte que le volume de la figure formée à partir de ces points soit supérieur à zéro (V A,B, C,D >0 ). Le signal est reçu simultanément par toutes les antennes ; trois différences temporelles indépendantes t AC, t BC, t DC de réception du signal par des paires d'antennes formant les bases d'antenne de mesure (AC), (BC) et (DC) sont mesurées. A partir des différences temporelles mesurées, les différences de distance du RES aux paires de points (A, C), (B, C), (D, C) sont calculées pour le k-ième triplet d'antennes situées aux points A, B, C à k = 1, B, C, D à k=2, D, C, A à k=3, sont calculés à partir des écarts de plage mesurés, les valeurs de l'angle k, caractérisant la position angulaire de la position plan du RES k, k=1, 2, 3 par rapport à la base de mesure correspondante, et les coordonnées du point F k appartenant au k-ème plan de position du RES, calculer les coordonnées souhaitées du RES comme coordonnées du point d'intersection des trois plans de la position RES k, k=1, 2, 3, dont chacun est caractérisé par les coordonnées des points de localisation du k-ième triplet d'antennes et les valeurs d'angle calculées k et la coordonnées du point F k, afficher les résultats du calcul des coordonnées du RES dans un format donné.

Ce procédé et le dispositif qui le met en œuvre sont plus proches de celui revendiqué, mais présentent également un certain nombre d'inconvénients importants :

1) La complexité de la mise en œuvre pratique de la méthode en raison de l'impossibilité de mesurer les différences de temps de réception du signal RES uniquement par les antennes (les récepteurs radio de mesure sont absents dans le schéma fonctionnel).

2) La nécessité d'amener les signaux RES des antennes EMD espacées à une distance optimale de 0,6-0,7 R selon (2) à un point, ce qui est pratiquement peu pratique à mettre en œuvre.

3) Il est très difficile de mesurer la différence dans le temps de réception du signal RES à des fréquences données spécifiques directement à partir des antennes (sans utiliser de récepteurs radio, qui ne sont pas représentés dans le schéma fonctionnel).

4) Pour mesurer la différence de temps de réception du signal directement depuis les antennes, des compteurs à deux entrées sont utilisés.

5) La complexité de mise en œuvre technique due au grand nombre d'ordinateurs différents.

6) Incertitude dans la construction de la surface de position sous la forme d'un plan perpendiculaire au plan des antennes, puisque les antennes aux points A, B, C, D ne sont pas situées dans le même plan, comme en témoigne la condition V A, B , C, D > 0 dans les revendications .

Le plus proche de celui revendiqué est le procédé télémètre-différence-télémètre pour déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif (7) qui le met en œuvre, adopté comme prototype.

La méthode est basée sur la réception d'un signal par trois antennes, la mesure des valeurs de deux différences dans les instants de réception du signal RES par les antennes, la mesure de deux valeurs de la densité de flux de puissance du signal RES, et ultérieurement traitement des résultats de mesure afin de calculer les coordonnées du point par lequel passe la ligne de position du RES.

Cette méthode consiste à effectuer les opérations suivantes :

Trois antennes sont situées aux sommets du triangle ABC ;

Recevez le signal sur les trois antennes ;

Deux différences des instants t AC et t BC de réception du signal RES par les antennes sont mesurées ;

Les densités de puissance surfacique P 1 et P 2 du signal sont mesurées aux emplacements des antennes 1 et 2 ;

Calculer les valeurs des différences de portées du RES aux paires d'antennes en utilisant les expressions r AC =C t AC, r BC =C t BC, r AB = r AC - r BC, où C est la vitesse de propagation de l'onde électromagnétique ;

Calculez les coordonnées à l'aide de la formule résultante.

Conformément à (7), le dispositif mettant en œuvre le procédé comprend :

Trois antennes ;

Deux compteurs de décalage horaire ;

Deux densimètres de puissance surfacique ;

Unité informatique ;

Bloc de visualisation.

Le prototype présente les inconvénients suivants :

1) La complexité pratique de mise en œuvre de la méthode en raison de l'impossibilité de mesurer les différences de temps de réception du signal RES uniquement par les antennes (les récepteurs radio de mesure sont absents dans le schéma fonctionnel).

2) La nécessité de combiner les signaux RES provenant d'antennes espacées de plusieurs kilomètres en un seul point pour des mesures avec des compteurs à deux entrées, ce qui constitue un problème important qui n'a pas été résolu par les auteurs du brevet.

3) Non adapté à l'équipement des postes de contrôle radio (deux compteurs de décalage horaire, deux densimètres de puissance, une unité de calcul, une unité d'indication) disponibles dans les succursales des districts fédéraux du service radiofréquence de la Fédération de Russie sont redondants , et ne peut donc pas y être utilisé.

4) Les antennes de réception utilisées ne peuvent être qu'isotropes, puisque les formules de calcul des coordonnées ne contiennent pas les paramètres de leurs diagrammes de rayonnement.

Le but de la présente invention est de développer une méthode de détermination des coordonnées de localisation de sources radioactives par deux postes de contrôle radio, qui permettra d'appliquer cette méthode dans presque toutes les branches des districts fédéraux du Service des Radiofréquences de La fédération Russe.

Cet objectif est atteint grâce aux caractéristiques spécifiées dans les revendications, communes au prototype : une méthode de détermination des coordonnées de localisation des sources d'émission radio, basée sur la réception des signaux d'irradiation par des antennes, mesurant les niveaux et le décalage horaire de réception des signaux. à partir de sources d'irradiation en plusieurs points de l'espace par balayage de récepteurs radio et converties en un système d'équations, et particularités : pour déterminer les coordonnées de l'emplacement du RES, deux postes de contrôle radio fixes identiques sont utilisés, dont l'un est pris comme le leader, relié à l'autre par une ligne de communication, le compteur de la valeur du retard d'arrivée des signaux aux postes est calibré à l'aide du standard RES avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus, puis aux postes ils effectuent un balayage quasi-synchrone et mesure des niveaux de signal à des fréquences d'accord fixes données et du retard dans l'arrivée des signaux PR, puis les transfère au poste de base, où ils calculent le rapport de niveau et la différence dans le retard d'arrivée des signaux RES, en tenant compte les résultats de l'étalonnage des compteurs, et compilent également deux équations pour la position du RES, dont chacune décrit un cercle de rayon égal à la distance du poteau au RES, et ces distances sont déterminées par le rapport du signal les niveaux et la différence de temps de réception du signal, mesurés aux postes utilisant une seule paire d'antennes avec un azimut connu de l'axe du lobe principal et la directionnalité du diagramme, et les coordonnées du RES sont déterminés par une méthode numérique de résolution des équations compilées. Le procédé de l'invention est illustré par des dessins qui montrent :

Sur la Fig.1 - l'emplacement de deux postes de surveillance radio et la position du RES, E - position vraie, Efficace - fictive ; a, b - angles de position de l'axe du lobe principal du fond ; AB - ligne de base ; AE, BE - lignes d'azimuts a et b jusqu'à la vraie position de l'IRE ; AEf, VEf - lignes d'azimuts af et bf jusqu'à l'IRE fictif ;

La figure 2 est un schéma bloc de mise en œuvre du procédé proposé,

La méthode proposée consiste à effectuer les opérations suivantes :

1) Étalonnez le compteur de retard d'arrivée du signal (SAR) aux postes à l'aide d'un tableau de RES de référence avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus. Chaque RES de référence doit être située dans la zone EMD des deux postes. Leur nombre et leur répartition dans la zone EMD doivent être suffisants pour assurer la précision de calibrage spécifiée tant en distance qu'en azimut des poteaux.

2) À chaque poste, les niveaux de signal sont mesurés à l'aide d'un récepteur radio et le retard d'arrivée des signaux RES à l'aide d'un compteur approprié, en utilisant des antennes de poste avec un diagramme de rayonnement connu, tout en réglant le récepteur sur des fréquences fixes spécifiées. La procédure de mesure des valeurs de retard d'arrivée des signaux RES est réalisée de la même manière que l'étape 1. Les résultats sont inscrits dans la banque de données de votre ordinateur.

3) Envoyer des informations de l'ordinateur esclave à l'ordinateur maître via le canal de communication du périphérique de communication.

4) Calculer la différence entre les valeurs de retard d'arrivée des signaux aux antennes des poteaux à la fois du RES de référence et du RES, en tenant compte des résultats selon la revendication 1, et calculer également le rapport des niveaux des signaux du RES, mesurés par les récepteurs radio des postes.

5) Composez un système de deux équations qui déterminent la position de l'IRE et résolvez-le numériquement en utilisant les données du point 4.

Les équations de position auront alors la forme de cercles

où : r a, r b sont les distances entre les poteaux et le RES souhaité, et 8 est leur différence (Fig. 1).

Nous écrivons les carrés des rapports de rayon en termes de niveaux de signal mesurés comme

Le rapport des carrés des distances, déterminé par la différence des niveaux de signaux mesurés aux postes d'écoute radio A et B et exprimé en dB, permet de décrire la ligne de position du PXR, tout en éliminant la dépendance de cette ligne de position par rapport au puissance de la source d'émission radio souhaitée. Dans ce cas, à partir de (3), sur la base de la différence de distances calculée, les carrés des distances sont déterminés sous la forme :

Et .

Étant donné que les cercles se coupent en deux points symétriques par rapport à la ligne de base (voir Fig. 1), une ambiguïté apparaît dans les coordonnées de l'IRI. Pour lever l'ambiguïté qui en résulte, des mesures répétées peuvent être effectuées à l'aide d'antennes directionnelles (avec un diagramme de faisceau connu), par exemple des antennes rotatives log-périodiques ou cardioïdes. Mais cette option est associée à des coûts de temps importants et à la complexité de l'automatisation d'une telle solution. Dans le procédé selon l'invention, la détermination des coordonnées du RES avec élimination simultanée de l'ambiguïté est effectuée en mesurant les niveaux de signal directement sur les antennes directives. Dans ce cas, les antennes directives ne tournent pas dans la direction du signal émis maximum, mais la position de l'axe de son lobe principal au niveau des deux poteaux doit être connue, et les lobes sont orientés dans des directions approximativement opposées par rapport à la base. Cette position des axes des lobes principaux des antennes est représentée sur la Fig.1. La dépendance de la FEM à la sortie de l'antenne E() est liée à l'intensité du champ à proximité et l'angle qui détermine la position de l'axe du lobe principal du faisceau inférieur par rapport à l'azimut au PXR peut être représenté comme E() = Em (), où Em est la FEM maximale correspondant à la direction du lobe de l'axe principal vers la source, () - une fonction qui détermine le diagramme d'antenne. Maintenant, le rapport des niveaux de signal pour les antennes directives n (a, b) peut être représenté en termes de rapport des niveaux reçus des antennes omnidirectionnelles n ab as, où

Et - fonction des relations ADN.

Ainsi n ab =n( a , b)/ ( a , b) et les carrés des rayons (4) du système (1) se présenteront sous la forme :

Pour résoudre le système d'équations (1) et (2), en tenant compte de (5) et (6), il faut déterminer les angles a, b et savoir (). D'après la figure 1, ils sont définis comme a = a - a, b = b - b, ,

où : af = af - a, bf = bf - b, a< /2, то ИРИ находится во второй полуплоскости (ниже линии базы). При априорно снятой неопределенности расположения ИРИ относительно линии базы (например, при выполнении операции поиска ИРИ силовыми структурами) применяют ненаправленную (например, штыревую или биконическую антенны) и вычисление координат ведут по формулам (1), (2) с учетом (3) и (4).

La composition du dispositif selon l'invention mettant en œuvre le procédé selon l'invention comprend deux postes de radiocommande identiques - RKP A et RKP B, contenant :

1. Antennes 1, 6 ;

2. Récepteurs radio (RP) 2, 7 ;

3. Mètres de valeurs de retard de signal (IVZ) 3, 8 ;

4. Ordinateurs 4, 9 ;

5. Appareils de communication 5, 10.

L'un des postes (par exemple, que ce soit le poste RKP A) est le leader. Les sorties des antennes 1, 6 sont reliées aux entrées des récepteurs radio à balayage 2, 7, les ordinateurs de contrôle 4, 9 sont reliés par des connexions bidirectionnelles à un dispositif de communication 5, 10, destiné à transmettre des informations, les récepteurs à balayage 2, 7 et mètres du retard à l'arrivée des signaux 3, 8, dont l'entrée est chacune reliée à la sortie du récepteur de balayage correspondant. Les signaux RES mesurés par les récepteurs sont envoyés via une communication bidirectionnelle à l'ordinateur du poste correspondant. Dans les blocs 3, 8, la valeur du délai d'arrivée des signaux issus à la fois de la référence RES pour créer un fichier d'étalonnage utilisé dans le calcul des coordonnées, et des signaux RES est mesurée et les valeurs mesurées sont transmises à la demande de l'ordinateur à sa base de données . Sous le contrôle du poste maître, toutes les informations du poste esclave sont transmises via le canal de communication du dispositif de communication 5, 10 au poste maître. Là, les coordonnées sont calculées à l'aide des équations de position du RES, en tenant compte des diagrammes de rayonnement des antennes et des fichiers d'étalonnage. Les calculs de coordonnées sont effectués selon la méthode numérique des approximations successives. Ainsi, la méthode proposée permet de déterminer les coordonnées du RES contrairement au prototype :

1) seulement deux postes fixes de surveillance radio;.

2) le signal RES n'est reçu que par deux antennes ;

3) des antennes directives avec des maxima prononcés du diagramme de rayonnement sont utilisées, et non avec un diagramme de rayonnement circulaire ;

4) la mesure des valeurs de retard d'arrivée des signaux aux antennes des poteaux est effectuée à l'emplacement des antennes avec un compteur à entrée unique, en utilisant non pas directement les signaux des sorties d'antenne, mais en utilisant des signaux amplifiés et signaux filtrés provenant des sorties des récepteurs radio ;

5) le calcul de la différence entre les valeurs mesurées du délai d'arrivée du signal est effectué non pas par un compteur à deux entrées connecté à la sortie des antennes espacées, mais sur un ordinateur du poste principal à l'aide de fichiers d'étalonnage obtenus par mesure ;

6) le lobe principal de chaque antenne est situé dans des demi-plans différents par rapport à la ligne de base. en prenant comme vraies uniquement les coordonnées liées au demi-plan par rapport à la ligne de base dans laquelle se trouve le lobe principal de l'antenne avec le niveau le plus élevé du signal reçu.

7) le calcul des coordonnées de localisation est effectué à l'aide d'une méthode numérique ;

8) lorsque l'incertitude sur l'emplacement du RES par rapport à la ligne de base est a priori levée, une antenne omnidirectionnelle est utilisée (par exemple, une antenne fouet ou biconique) et les coordonnées sont calculées à l'aide des formules (1), (2) en tenant compte de (3) et (4). Ceci simplifie la mise en œuvre du dispositif selon la méthode proposée

De telles caractéristiques n'ont été identifiées ni dans les analogues ni dans le prototype et indiquent la présence dans l'invention proposée de signes de nouveauté et d'un niveau d'ingéniosité approprié.

Littérature.

1. Korneev I.V., Lenzman V.L. et autres Théorie et pratique de la réglementation étatique de l'utilisation des radiofréquences et de l'électronique radio à usage civil.

Collection de matériel pour les cours de perfectionnement destinés aux spécialistes des centres de radiofréquences des districts fédéraux. Livre 2. - Saint-Pétersbourg : SPbSUT. 2003.

2. Lipatnikov V.A., Solomatin A.I., Terentyev A.V. Radiogoniométrie. Théorie et pratique. Saint-Pétersbourg VAS, 2006 - 356 p.

3. Méthode de détermination des coordonnées de localisation des sources d'émission radio. Demande n° 2009138071, pub. 20/04/2011 BI. N° 11. Auteurs : Loginov Yu.I., Ekimov O.B., Rudakov R.N.

4. Méthode de télémétrie différentielle pour la radiogoniométrie d'une source d'émission radio. Brevet RF n° 2325666 C2. Auteurs : Saibel A.G., Sidorov P.A.

5. Radiogoniomètre à plage de différence espacée. Brevet RF n° 2382378, C1. Auteurs : Ivasenko A.V., Saibel A.G., Khokhlov P.Yu.

6. Méthode différentielle-télémétrique pour déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif qui la met en œuvre. Brevet RF n° 2309420. Auteurs : Saibel A.G., Grishin P.S.

7. Méthode télémétrique-différence-télémètre pour déterminer les coordonnées d'une source d'émission radio et le dispositif qui la met en œuvre. Brevet RF n° 2363010, C2, publ. 27/10/2007 Auteurs : Saibel A.G., Weigel K.I.

RÉCLAMER

1. Une méthode pour déterminer les coordonnées de l'emplacement des sources d'émission radio (RS), basée sur la mesure des niveaux et de la différence dans l'heure d'arrivée du signal de la RS aux antennes espacées par balayage des récepteurs radio et convertie en un système de équations, caractérisé en ce qu'on utilise deux postes de surveillance radio fixes, dont l'un est pris comme leader, se connectant à une autre ligne de communication, calibre le compteur de la valeur du retard de l'arrivée des signaux aux postes, en utilisant des moyens radioélectroniques standards avec des paramètres de signal et des coordonnées de localisation connus, ils effectuent aux postes un balayage quasi-synchrone pour identifier le rayonnement irradié, puis mesurent les niveaux de signal à des fréquences d'accord fixes données et les valeurs de retard de l'arrivée des signaux RES, en les transmettant au poste principal, où le rapport de niveau et la différence de retard d'arrivée des signaux RES sont calculés à l'aide des résultats de l'étalonnage des compteurs, et également deux équations sont établies, dont chacune décrit un cercle avec un rayon égale à la distance du poste au RES, et ces distances sont déterminées par le rapport des niveaux de signal et la différence des valeurs de retard d'arrivée du signal mesurées aux postes en utilisant une seule paire d'antennes avec un azimut connu des axes des lobes principaux et diagrammes de rayonnement, dont le lobe principal de chacun est situé dans des demi-plans différents par rapport à la ligne de base, et les coordonnées de l'IR sont déterminées à l'aide d'une méthode numérique de résolution des équations compilées, en prenant comme vraies uniquement les coordonnées liées au demi-plan par rapport à la ligne de base dans laquelle se trouve le lobe principal de l'antenne avec le niveau le plus élevé du signal reçu.

2. Dispositif de détermination des coordonnées de localisation de sources d'émission radio, contenant des postes reliés par des lignes de communication bidirectionnelles, comprenant des antennes de réception, des récepteurs radio à balayage commandés par un ordinateur, caractérisé en ce qu'il contient deux postes de commande radio identiques dont l'un est le maître, et à chaque poste un mètre l'ampleur du retard d'arrivée du signal, et les sorties des antennes sont connectées aux entrées des récepteurs radio à balayage, l'ordinateur de contrôle est connecté par des connexions bidirectionnelles au dispositif de communication, le balayage récepteur et le compteur de valeur de retard d'arrivée du signal, dont l'entrée est connectée à la sortie du récepteur de balayage.

L'invention concerne le domaine des systèmes de commande et peut être utilisée pour évaluer et minimiser rapidement des informations concernant la zone géographique où se trouvent des systèmes de réception radio mobiles de petite taille. Le résultat technique obtenu est une réduction du temps de détermination des emplacements au sol pour différents types d'équipements techniques du complexe de réception radio. Le procédé d'évaluation du terrain pour placer un équipement de réception radio comprend la saisie de conditions et de données initiales pour une zone géographique donnée, le chargement d'une carte numérique de terrain (MNT), une évaluation initiale de la zone en fonction des conditions physiques et géographiques enregistrées sur le DTM, à l'exclusion zones impropres au placement de systèmes de réception radio basés sur les capacités inhérentes aux équipements de réception radio déployés lors de l'exécution de tâches de contrôle, optimisation de l'ordinateur numérique central selon des critères spécifiques et généraux. 1 malade.

L'invention concerne le domaine des équipements militaires et peut être mise en œuvre sous la forme d'un programme pour ordinateurs électroniques (ordinateurs) d'un système de contrôle automatisé (ACS) pour troupes permettant d'évaluer le terrain et de minimiser rapidement les informations sur la zone géographique de \u200b\u200bemplacement des systèmes de réception radio mobiles de petite taille, dans lesquels les meilleures conditions pour leur fonctionnement et l'emplacement rationnel des équipements de réception radio au sol.

Les formes et méthodes modernes de lutte armée sont inextricablement liées à l'utilisation des technologies de l'information, qui déterminent aujourd'hui à la fois le degré de fiabilité de l'analyse du terrain et de la situation, et la rapidité avec laquelle les responsables prennent des décisions de qualité. Une évaluation correcte des propriétés du terrain et de la situation a un impact significatif sur l'efficacité de la résolution des problèmes dans le domaine militaire liés à l'utilisation de systèmes de réception radio. Les indicateurs temporaires des capacités de combat des troupes dépendent de plus en plus du niveau des technologies de l'information utilisées et de la qualité des informations qui y sont utilisées. Ces dépendances constituent la base de l'invention revendiquée.

L'essence de l'invention réside dans l'analyse, l'étude et l'évaluation préliminaires du terrain destiné au déploiement de complexes de réception radio à l'aide d'une méthode d'optimisation, par exemple une méthode de programmation dynamique utilisant un critère de qualité additif (fonction objectif), tandis que, par exemple, des primitives mathématiques, informationnelles ou géométriques sont introduites comme composantes du critère caractérisant par exemple l'inaptitude des zones au placement de systèmes de réception radio et l'exclusion de ces zones du calcul.

Au stade initial de la mise en œuvre de la méthode d'évaluation du terrain par optimisation, la zone géographique de placement possible des complexes de réception radio est minimisée, en tenant compte de l'exclusion des composants administratifs et physiques (et autres), formant des zones de placement possibles sur un carte numérique de terrain (MNT). La minimisation entraîne une réduction de la quantité d'informations (sans perte de qualité), ce qui réduit la taille de l'échantillon à traiter sur un ordinateur et, par conséquent, réduit les besoins en ressources matérielles, ce qui permet, par exemple, d'utiliser ordinateurs mobiles de petite taille.

A l'étape suivante, une évaluation structurante et prédictive de la zone de travail minimisée est réalisée afin de sélectionner éventuellement un certain type de complexe de réception radio, qui peut être placé et utilisé le plus efficacement dans une zone géographique donnée pour effectuer des tâches particulières, par exemple quelles conditions d'exploitation opérationnelles et tactiques et quels paramètres limitant l'utilisation sont introduits et l'emplacement des installations de réception radio sélectionnées dans la zone. Ensuite, pour le complexe de réception radio sélectionné, de nouveaux critères supplémentaires pour la fonction objectif sont déterminés, qui permettent, par exemple, d'évaluer l'accessibilité électromagnétique (EMA) des sources d'émission radio (ERS) du complexe de réception radio sélectionné. pour effectuer des tâches de surveillance dans la zone géographique spécifiée sur l'ordinateur numérique.

Le résultat de la prévision sera une prévision structurée en informations des zones géographiques sur la station spatiale centrale, prenant en compte les propriétés tactiques du terrain et les capacités des systèmes de réception radio pour EMD IRI.

Comme boîte à outils pour mettre en œuvre la méthode d'évaluation d'un terrain, ils choisissent, par exemple, un complexe logiciel et matériel spécialisé de technologie informatique et un complexe de systèmes d'information géographique (SIG) avec un ordinateur numérique (par exemple, « Panorama », « Intégration », « Carte 2011 », etc. ) .

Le résultat technique de la solution proposée est de réduire le volume total d'échantillonnage des informations géographiques en filtrant et en optimisant les données initiales associées aux caractéristiques de la zone où se trouvent les équipements de réception radio avant le début du processus de leur utilisation, ce qui en fait possible d'étudier les zones de fonctionnement des moyens techniques et de tracer les itinéraires qui y mènent, d'utiliser du matériel informatique mobile, ainsi qu'une évaluation préliminaire des capacités des installations de réception radio pour l'accessibilité électromagnétique des sources contrôlées d'émissions radio dans ces zones, qui, en raison de leurs caractéristiques tactiques et techniques, peuvent (ou ne peuvent pas, ou peuvent avec une diminution des indicateurs tactiques et techniques) opérer dans des zones géographiques de prévision minimisées ( pour résoudre le problème de surveillance).

Le résultat technique obtenu de l'invention est de réduire le temps de calcul consacré à la détermination des zones de placement de différents types d'équipements techniques par les décideurs, en réduisant les facteurs subjectifs et les erreurs, en réduisant le volume de données analysées dans des conditions d'incertitude a priori. basé sur l'utilisation des technologies de l'information, qui permettent d'économiser des ressources informatiques matérielles et d'utiliser des systèmes mobiles en réseau de petite taille, orientés objet.

Les méthodes connues d'évaluation du terrain sont basées sur l'analyse d'informations a priori et a posteriori stockées dans des bases de données et des banques de données sur les propriétés du terrain à l'aide de cartes numériques numériques et d'informations utilisant des SIG et d'autres sources.

Par exemple, lors de l'évaluation du terrain dans diverses conditions, les données obtenues à partir de cartes topographiques et de photographies aériennes sont utilisées. [Nikolaev A.S. et autres.Topographie militaire. / M. : Maison d'édition militaire du ministère de la Défense de l'URSS, 1997 ; Govorukhin A.M. et autres Manuel de topographie militaire. - M. : Maison d'édition militaire, 1980, page 111, 3, feuille 12-2.4 ; SUD. Maslak et al. Topographie militaire dans les activités de service et de combat des unités opérationnelles. - M. : Projet Académique, 2005]. Cette technologie, basée sur l'utilisation de cartes papier, est classique et généralement acceptée, d'une grande importance, mais l'inconvénient de la méthode connue est son manque d'attention pratique sur l'utilisation des technologies modernes d'information géographique, en particulier la navigation mondiale par satellite. système (GLONASS) et système d’information géographique. Cette méthode pour résoudre le problème de la sélection rapide d'une zone géographique adaptée pour placer les systèmes de réception radio n'est pas applicable, car elle nécessite une quantité importante d'informations topographiques (numérisation, numérisation, création d'une base de données de banques de données, etc.).

Il existe une méthode connue d'évaluation du terrain proposée par P.A. Ivankov, G.V. Zakharov. [Le terrain et son influence sur les opérations de combat des troupes - Editeur : Ministère de la Défense de l'URSS, 1969]. Cette méthodologie ne prévoit pas l'utilisation de technologies de l'information modernes, de SIG et d'outils informatiques numériques et se concentre sur un degré élevé de subjectivité lors de la prise de décision par les fonctionnaires.

Il existe une méthode connue pour tracer des itinéraires pour différents types de complexes de transport avec différentes zones de trafic utilisant des technologies de géoinformation et des ordinateurs numériques (brevet RU n° 2045773, IPC G06F 17/16 du 19/10/1995), où le critère principal pour choisir l'itinéraire optimal, c'est économiser des carburants et des lubrifiants. L'avantage de l'invention connue est son orientation vers les technologies modernes de géoinformation, cependant, la méthode spécifiée résout d'autres problèmes et utilise d'autres critères d'optimisation, elle ne peut donc pas être un prototype complet de la méthode proposée par les auteurs, mais certains éléments de l'invention connue , telles que l'utilisation de SIG et de données informatiques numériques, sont empruntées dans l'invention proposée.

Il existe une méthode connue dans laquelle une optimisation des coordonnées de localisation des stations est proposée, garantissant ainsi la couverture la plus efficace, c'est-à-dire nombre minimum de zones avec revêtement instable (brevet RU n° 2460243, IPC H04W 16/18 du 17 février 2011). Cette méthode utilise des technologies de l'information modernes basées sur des calculateurs numériques selon le critère du niveau de signal minimum acceptable. L'inconvénient de cette méthode connue est l'évaluation de la zone géographique directement dans le processus d'optimisation de la zone de localisation, ce qui conduit à la nécessité de traiter de grandes quantités d'informations.

Il existe une méthode connue pour tracer le mouvement optimal d'objets mobiles sur un terrain accidenté [Dorogoe A.Yu., Lesnykh V.Yu., Rakov V.I., Titov G.S. Algorithmes pour un déplacement optimal d'objets mobiles sur des terrains accidentés et des réseaux de transport. - Université électrotechnique d'État de Saint-Pétersbourg, 2006], y compris les étapes de détermination de l'élément initial pour optimiser le chargement d'une carte électronique de la zone, de détermination du point de départ et d'arrivée et de recherche d'itinéraires optimaux. Cette méthode ne permet pas de pré-filtrer selon certaines caractéristiques des données avant le processus d'optimisation et, ainsi, de réduire la taille de l'échantillon à traiter sur un ordinateur, ce qui nécessite l'utilisation de systèmes informatiques puissants et gourmands en ressources et conduit à une augmentation de temps de traitement des informations.

Il est indiqué que l'invention la plus proche en substance de l'invention revendiquée est une méthode de tracé d'un itinéraire de déplacement sur terrain accidenté (brevet RU n° 2439, IPC G01C 21/34 du 15 juillet 2010), qui propose une évaluation des propriétés géographiques. de la zone selon des critères géographiques et des critères de perméabilité sans évaluer l'efficacité. Cependant, dans ce prototype, les critères de tracé d'un itinéraire au sol sont l'économie de consommation de carburant et de lubrifiants et la capacité de franchir des zones géographiques du terrain par un véhicule mobile.

Le but de la présente invention est de réduire le temps nécessaire pour déterminer les emplacements au sol de divers types de moyens techniques d'un complexe de réception radio.

La solution à cet objectif est implémentée sous la forme d’une technique représentée par l’organigramme de l’algorithme de la Fig. 1.

A l'étape 1 (Fig. 1), des données opérationnelles et tactiques sont saisies pour une zone géographique donnée, qui comprennent des données initiales sur la zone (secteur, zone) de la zone évaluée, l'heure de la journée (nuit, matin, soir ou jour pour l'heure printemps-automne ou été), les caractéristiques de la saison (hiver, printemps-automne, été), les capacités de visibilité directe et autres, en fonction des tâches assignées.

A l'étape 2, un outil (complexe) est déterminé pour mettre en œuvre une méthode d'évaluation de la localisation au sol dans une zone géographique donnée, en tenant compte des critères et restrictions acceptés avec la participation du SIG, du GLONASS, de l'ordinateur numérique et d'autres technologies modernes.

A l'étape 3, une carte numérique de la zone est téléchargée pour la zone géographique déterminée à l'étape 1.

A l'étape 4, les conditions sont fixées et les critères sont déterminés pour minimiser la zone géographique déterminée à l'étape 1 afin d'exclure de cette zone les zones impropres à l'implantation de systèmes de réception radio, par exemple en fonction de critères administratifs, géographiques ou physiques (ou autres). ) paramètres (fonctionnalités).

A l'étape 5, pour organiser un cycle conditionnel lors du calcul répété des zones géographiques selon différents critères privés, un compteur est installé pour le numéro du critère privé actuel de calcul et d'évaluation des propriétés de la zone géographique.

A l'étape 6, le prochain critère particulier utilisé dans ce cycle de calcul pour optimiser la zone géographique est déterminé (ou calculé).

A l'étape 7, si nécessaire et si possible, en fonction des résultats du calcul précédent dans le cycle (s'il y en a un), la zone géographique sur l'ordinateur numérique central est précisée. Ensuite, après analyse de cette zone, l'étape de balayage de la zone géographique est sélectionnée, c'est-à-dire une grille aux nœuds de laquelle les caractéristiques informatives du terrain seront calculées selon le critère actuel et superposées au DCM. Il ne faut pas oublier qu'un pas d'analyse important accélère la résolution du problème, mais affecte négativement la précision des résultats et vice versa.

À l'étape 8, des caractéristiques informatives sont calculées aux points nodaux de l'analyse DCM, et un tableau d'informations des résultats de l'analyse de la zone géographique est généré selon le critère particulier actuel.

Si à l'étape 9 la qualité du calcul et les résultats satisfont aux conditions de l'énoncé du problème, alors à l'étape 11 le tableau d'informations est sorti et visualisé en référence à l'ordinateur numérique. Sur la base de ces données, les résultats sont analysés et une décision est prise. Si les résultats du calcul ne sont pas satisfaisants, alors à l'étape 10, l'algorithme de balayage est modifié et une autre étape de balayage est sélectionnée pour un nouveau calcul.

A l'étape 12, on vérifie la condition de fin de cycle organisée à l'étape 5, pour laquelle on évalue le numéro du critère particulier, et, s'il est le dernier, on passe alors à l'étape 14, où le critère géographique généralisé est calculé pour la zone géographique optimisée sur le CCM pour la zone déterminée à l'étape 1 et minimisée à l'étape 4, tandis que les caractéristiques informatives sont déterminées aux points nodaux de l'analyse DCM, en tenant compte du critère généralisé, qui est additif et défini comme la somme de critères particuliers. Si le numéro du critère privé n'est pas le dernier, alors à l'étape 13 le numéro du critère privé est modifié et un autre est sélectionné pour le calcul suivant.

A l'étape 15, la sortie et la visualisation du tableau d'informations sont effectuées selon un critère géographique généralisé pour analyser les résultats et prendre les décisions nécessaires.

Ensuite, après avoir minimisé et optimisé les zones géographiques au niveau de l'ordinateur central, la nomenclature (liste) des systèmes de réception radio pouvant être utilisés dans une zone géographique donnée pour effectuer les tâches assignées est déterminée selon des critères géographiques, suivie d'une évaluation de leur efficacité.

Pour ce faire, à l'étape 16, des restrictions tactiques et techniques et des conditions initiales sont introduites pour l'utilisation éventuelle de systèmes de réception radio dans une zone géographique donnée afin de résoudre des problèmes particuliers. Ils comprennent des facteurs qui dépendent des conditions d'utilisation des fonds, ainsi que des exigences de base en matière de placement.

A l'étape 17, une nomenclature des types possibles et du nombre de complexes de réception radio proposés à l'utilisation est introduite afin de résoudre le problème de leur placement dans une zone géographique minimisée donnée.

A l'étape 18, afin d'organiser un cycle conditionnel lors du calcul répété de l'efficacité de l'utilisation de toute la portée de certains complexes de réception radio selon les données tactiques et techniques (critères) pertinentes, un compteur du numéro du complexe de réception radio utilisé est installée.

A l'étape 19, le prochain complexe de réception radio utilisé dans ce cycle de calcul est déterminé, et ses données tactiques et techniques sont saisies (ou calculées).

A l'étape 20, la faisabilité du placement est évaluée et l'efficacité de l'utilisation éventuelle du système de réception radio actuel dans une zone géographique donnée est vérifiée.

A l'étape 21, on vérifie la condition de fin du cycle organisé à l'étape 18, pour laquelle on évalue le numéro du complexe de réception radio actuel de la nomenclature considérée, s'il est le dernier, alors on passe à l'étape 23, où des informations sont générées sur la faisabilité, la possibilité et l'efficacité de l'application spéciale déterminée à l'étape 17 du complexe de réception radio pour une zone géographique réduite au minimum. Si le numéro du complexe de réception radio n'est pas le dernier, alors à l'étape 22 le numéro du complexe de réception radio est modifié pour effectuer le calcul suivant.

A l'étape 24, la restitution, la visualisation et l'analyse des résultats sont effectuées pour prendre une décision sur l'emplacement des systèmes de réception radio et le respect des conditions de leur utilisation. Parallèlement, la zone géographique est structurée en zones d'utilisation possible de systèmes de réception radio spécifiques de la portée considérée pour résoudre les problèmes posés.

La méthodologie proposée s’inscrit comme suit dans le concept moderne de commandement et de contrôle. Il est très complexe de résoudre les problèmes de contrôle dans des conditions d'extrême pénurie de temps alloué à la planification des opérations (actions de combat) et de pénurie de personnel dans les organes de contrôle, ce qui a fortement aggravé le problème mondial de l'exhaustivité et de l'actualité du traitement de l'information. Afin de passer à un nouveau niveau qualitatif, il est nécessaire d'utiliser conjointement des outils modernes (SIG, GLONASS, TsKM et autres) dans des systèmes automatisés à des fins militaires. Un nombre important de documents techniques de combat et réglementaires correspondent au concept de guerre des années 70-80. Dans le même temps, la plupart des tâches de commandement et de contrôle nécessitent pour être résolues des informations sur le terrain, dont la préparation et le traitement sont actuellement largement effectués de manière traditionnelle, c'est-à-dire manuellement. L'automatisation des processus de contrôle grâce aux nouvelles technologies de l'information et leur utilisation au niveau du système par les troupes nécessitent le développement et l'utilisation de technologies spéciales pour évaluer la situation dans des zones à vocation particulière au stade préparatoire, c'est-à-dire en temps de paix. Par conséquent, il est nécessaire de résoudre le problème de l'évaluation préliminaire de la zone géographique pour le placement des systèmes de réception radio, en tenant compte des propriétés tactiques de la zone, car elle est l'une des plus importantes dans l'organisation d'opérations spéciales et sera la principale limitation pour accomplir la tâche immédiate d’optimisation du placement des systèmes de réception radio dans une zone donnée. Cette méthode prend en compte :

Concept d'intégration des systèmes d'information géographique et des nouvelles technologies de l'information ;

Conditions d'exploitation opérationnelles et tactiques et caractéristiques tactiques et techniques des systèmes de réception radio destinés à être déployés dans une zone donnée ;

Propriétés tactiques du terrain en combinaison avec les conditions climatiques saisonnières ;

Économiser des ressources matérielles pour une quantité importante d'informations d'entrée lors de l'utilisation d'outils informatiques mobiles de petite taille orientés objet.

Ainsi, la méthode proposée d'évaluation du terrain consiste à effectuer de nouvelles opérations et une nouvelle séquence de leur mise en œuvre et présente un certain nombre d'avantages significatifs qui permettent de minimiser et de structurer la zone proposée pour le placement des systèmes de réception radio, de réduire le temps de réalisation une décision sur le déploiement de moyens dans les zones de position, et assurer un degré élevé d'utilisation des technologies de l'information, réduire le facteur subjectif dans la prise de décision par les fonctionnaires, augmenter l'efficacité de l'utilisation des systèmes de réception radio et l'utilisation d'un système d'information géographique vous permet d'afficher de manière fiable, précise et complète, l'état actuel de la zone, ses caractéristiques typiques et ses caractéristiques à l'heure actuelle.

Ainsi, la solution technique revendiquée répond au critère d’invention de « nouveauté ».

L'analyse des solutions techniques connues dans les domaines étudiés et connexes permet de conclure que les opérations introduites sont partiellement connues. Cependant, leur introduction dans la méthode d'évaluation de la localisation des complexes de réception radio, en tenant compte des propriétés tactiques de la zone à l'aide d'un ordinateur numérique et d'un complexe logiciel et matériel spécialisé « Systèmes d'information géographique » dans l'ordre spécifié, donne cette méthode de nouvelles propriétés.

Ainsi, la solution technique répond au critère « d’activité inventive ».

La solution technique proposée peut être utilisée dans un système automatisé de contrôle des troupes lors de la gestion d'unités et de sous-unités lors de la résolution de problèmes d'optimisation, pour lesquels la minimisation des informations initiales est requise au stade préliminaire.

Sources d'informations

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2. Gitis V. Fondamentaux de la prévision spatio-temporelle en géoinformatique. - M. : FIZMATLIT, 2004. - 256 p.

3. « Revue des SIG nationaux à des fins militaires, février 2014 », [Ressource électronique] - Mode d'accès : - www.gistechnik.ru

4. Bryson A. Théorie appliquée du contrôle optimal : optimisation, évaluation et contrôle. - M. : Mir. - 1972. - 544 p.

5. Reikleitis G. Optimisation de la technologie. - M. : Mir. - 1986 - 347 p.

6. Tikunov V. Modélisation en cartographie. - Maison d'édition de l'Université d'État de Moscou. - 1997 - 400 p.

Procédé d'évaluation de terrain pour le placement d'un équipement de réception radio, comprenant la saisie de conditions et de données initiales pour une zone géographique donnée, le chargement d'une carte numérique de terrain (MNT), le calcul de zones géographiques selon divers critères particuliers, la génération d'informations sur les zones de risque possible. placement des équipements de réception radio selon leurs caractéristiques tactiques et techniques, clarification de la zone géographique sur la station centrale, caractérisé en ce que l'évaluation initiale de la zone est effectuée en fonction des conditions physiques et géographiques enregistrées sur la station centrale, exclusion de zones impropres au placement de systèmes de réception radio en raison des capacités opérationnelles et techniques inhérentes aux équipements de réception radio placés lors de l'exécution de tâches de contrôle, est effectuée l'optimisation des calculateurs numériques à l'aide de méthodes de programmation dynamique selon des critères spécifiques et généralisés pour le domaine de ​​placement possible de systèmes de réception radio au sol avec évaluation ultérieure de la possibilité de systèmes de réception radio situés dans une zone géographique donnée.

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Dans le cas général, la position instantanée d'un objet dans l'espace est déterminée par trois coordonnées dans l'un ou l'autre système de coordonnées. Pour caractériser le mouvement d'un objet, il faut également des dérivées de coordonnées dont le nombre dépend de la complexité de la trajectoire de l'objet. En pratique, des dérivées d'ordre 2 non supérieur sont le plus souvent utilisées, c'est-à-dire la vitesse et l'accélération de l'objet. Dans ce cas, il s'agit généralement des coordonnées et de leurs dérivées du centre de gravité de l'objet. Souvent, seules les coordonnées sont mesurées et leurs dérivées sont obtenues par différenciation. Il est également possible d'estimer directement la composante de la vitesse relative d'un objet perpendiculaire au front de l'onde électromagnétique arrivant à l'antenne en mesurant le décalage de fréquence Doppler. En intégrant la vitesse d'un objet, vous pouvez obtenir la coordonnée correspondante, et en la différenciant, vous pouvez obtenir l'accélération.

Avec un radar actif, compte tenu de la propagation bidirectionnelle du signal (du radar vers la cible et retour), la fréquence du signal réfléchi due à l'effet Doppler diffère de la fréquence du signal émis d'une valeur c proportionnelle à la composante radiale de la vitesse relative, qui peut être calculée par la formule

si la longueur d'onde du signal émis est connue et que la valeur du décalage de fréquence Doppler est mesurée. Il est à noter que la formule (7.2) n'est précise que pour des valeurs de vitesse bien inférieures à la vitesse de propagation des ondes radio, lorsque l'effet relativiste peut être ignoré.

La détermination radar des coordonnées repose sur la propriété des ondes radio de se propager de manière rectiligne et à vitesse constante dans un milieu homogène. La vitesse de propagation des ondes radio dépend des propriétés électromagnétiques du milieu et se situe en espace libre (vide). Lorsque cela ne provoque pas d’erreurs significatives, une valeur approximative de la vitesse est généralement prise. La constance de la vitesse et de la rectitude de propagation des ondes radio permet de calculer la distance D du radar à l'objet en mesurant le temps de parcours du signal du radar à l'objet et retour :

La propriété de rectitude de propagation des ondes radio est à la base des méthodes d'ingénierie radio pour mesurer les coordonnées angulaires dans la direction d'arrivée du signal provenant d'un objet. Dans ce cas, les propriétés directionnelles de l'antenne sont utilisées.

Les méthodes d'ingénierie radio permettent également de trouver directement la différence de distances d'un objet à deux émetteurs espacés en mesurant la différence de temps de réception de leurs signaux radio au niveau de l'objet déterminant sa localisation.

En radionavigation, lors de la recherche de l'emplacement d'un objet, les concepts de paramètre de radionavigation, de surfaces et de lignes de position sont introduits.

Un paramètre de radionavigation (RPP) est une grandeur physique directement mesurée par le RNS (distance, différence ou somme de distances, angle).

La surface de position est considérée comme l'emplacement géométrique de points dans l'espace ayant la même valeur RNP.

La ligne de position est la ligne d'intersection de deux surfaces de position. L'emplacement d'un objet est déterminé par l'intersection de trois surfaces de position ou d'une surface et d'une ligne de position.

Selon le type de coordonnées directement mesurées, il existe trois méthodes principales pour déterminer la localisation d'un objet : le goniomètre, le télémètre et le télémètre différentiel. La méthode combinée goniomètre-télémètre est également largement utilisée.

Méthode goniométrique. Cette méthode est la plus ancienne, puisque la possibilité de déterminer la direction d'arrivée des ondes radio a été établie par A. S. Popov en 1897 lors d'expériences de communications radio dans la mer Baltique.

Celui-ci utilise les propriétés directionnelles de l'antenne lors de la transmission ou de la réception d'un signal radio. Il existe deux options pour construire des systèmes goniométriques : la radiogoniométrie et la radiophare. Dans un système de radiogoniométrie, l'antenne du récepteur (goniomètre) est directionnelle et l'émetteur (radiobalise) possède une antenne omnidirectionnelle. Lorsqu'un radiogoniomètre (DF) et une radiophare (RM) sont situés dans le même plan, par exemple à la surface de la Terre, la direction vers la balise est caractérisée par le relèvement a (Fig. 7.1, a). Si le relèvement est mesuré à partir du méridien géographique (direction nord-sud), il est alors appelé relèvement vrai ou azimut. L'azimut est souvent considéré comme un angle dans le plan horizontal, mesuré à partir de n'importe quelle direction prise comme zéro. La direction est déterminée à l'emplacement du récepteur, qui peut être soit sur Terre, soit près d'un objet. Dans le premier cas, la radiogoniométrie de l'objet est effectuée depuis la Terre et, si nécessaire, la valeur de relèvement mesurée est transmise à l'objet (à bord) via un canal de communication. Lorsqu'un radiogoniomètre est localisé sur un objet, le relèvement de la radiobalise est mesuré directement à bord.

Le système de balise radio (Fig. 7.1, b) utilise une balise radio avec une antenne directionnelle et un récepteur omnidirectionnel. Dans ce cas, à l'emplacement du récepteur, le relèvement inverse est mesuré par rapport à la direction de la balle passant par le point où se trouve la balise radio. Une balise à fond rotatif est souvent utilisée. Au moment où l'axe inférieur coïncide avec la direction zéro (par exemple, le nord), la deuxième antenne PM, non directionnelle, émet un signal spécial zéro (nord), qui est reçu par le récepteur du système et constitue le début de l'angle. compter. En fixant le moment où l'axe du fond tournant de la balise coïncide avec la direction vers le récepteur (par exemple, au maximum du signal), on peut trouver le relèvement inverse qui, avec une rotation uniforme du fond de la balise, est proportionnel à l'intervalle de temps entre la réception du signal zéro et le signal au moment du relèvement.

Dans ce cas, le récepteur est simplifié, ce qui est important lorsqu'il est situé à bord. La surface de position du goniomètre RNS est un plan vertical passant par la ligne de relèvement.

Lors de l'utilisation de RP et RM au sol, la ligne de position sera un orthodrome - l'arc d'un grand cercle passant par les points de localisation du RP et du RM. C'est la ligne d'intersection de la surface de position avec la surface de la Terre. Le relèvement vrai (IP) est l'angle entre le méridien et l'orthodrome. À des distances petites par rapport au rayon de la Terre, l'orthodrome est approximé par un segment de droite. Pour déterminer l'emplacement du RP (Fig. 7.1, c), un deuxième RM est nécessaire. À l'aide de deux relèvements, vous pouvez trouver l'emplacement du RP comme point d'intersection de deux lignes de position (deux orthodromes sur la surface terrestre). Si le système est situé dans l'espace, une troisième balise radio est nécessaire pour déterminer l'emplacement du RP. Chaque couple (RP - RM) permet de trouver uniquement la surface de position, qui dans ce cas sera un plan. Lors de la détermination de l'emplacement du récepteur, on suppose que les coordonnées du PM sont connues.

Dans la navigation maritime et aérienne, le concept est bien sûr introduit - l'angle entre l'axe longitudinal du navire (la projection de l'axe longitudinal de l'avion sur la surface de la Terre) et la direction du début des angles, qui est choisi comme méridien géographique ou magnétique, ainsi que la ligne d'orthodrome. Selon ce choix, on distingue les parcours vrais, magnétiques et orthodromiques. Pour un avion, l'altitude de vol est utilisée comme troisième coordonnée lors de la recherche d'un emplacement - absolue (mesurée à partir du niveau de la mer Baltique), barométrique (mesurée par un altimètre barométrique par rapport au niveau pris comme zéro) et vraie (la verticale la plus courte distance à la surface en dessous, mesurée par radioaltimètre). Lors de l'utilisation d'un radioaltimètre, l'emplacement de l'avion est déterminé par une combinaison de méthodes goniométriques et télémétriques pour mesurer les coordonnées.

Méthode télémétrique. Cette méthode est basée sur la mesure de la distance D entre les points d'émission et de réception d'un signal par le temps de sa propagation entre ces points.

En radionavigation, les télémètres fonctionnent avec un signal de réponse actif émis par l'antenne de l'émetteur du transpondeur (Fig. 7.2, a) lors de la réception d'un signal de demande. Si le temps de propagation des signaux de demande et de réponse est le même et que le temps de formation du signal de réponse dans le transpondeur est négligeable, alors la portée mesurée par l'interrogateur (télémètre radio) . Le signal réfléchi peut également être utilisé comme réponse, ce qui est le cas lors de la mesure de la portée ou de l'altitude du radar avec un radioaltimètre.

La surface de position d'un système télémétrique est la surface d'une balle de rayon D. Les lignes de position sur un plan ou une sphère fixe (par exemple, à la surface de la Terre) seront des cercles, c'est pourquoi les systèmes télémétriques sont parfois appelés circulaires. . Dans ce cas, l'emplacement de l'objet est déterminé comme le point d'intersection de deux lignes de position. Étant donné que les cercles se coupent en deux points (Fig. 7.2, b), une ambiguïté de référence apparaît, pour éliminer quels moyens d'orientation supplémentaires sont utilisés, dont la précision peut être faible, mais suffisante pour un choix fiable de l'une des deux intersections points. Étant donné que le temps de retard du signal peut être mesuré avec de petites erreurs, les télémètres RNS permettent de trouver des coordonnées avec une grande précision. Les méthodes de télémétrie radio ont commencé à être utilisées plus tard que les méthodes goniométriques. Les premiers échantillons de télémètres radio basés sur des mesures de phase de retard ont été développés en URSS sous la direction de L. I. Mandelstam, N. D. Papaleksi et E. Ya. Shchegolev en 1935-1937. La méthode de télémétrie par impulsions a été utilisée dans le radar à impulsions développé en 1936-1937. sous la direction de Yu. B. Kobzarev.

Méthode différentielle-télémétrique. A l'aide d'un indicateur récepteur situé à bord de l'objet, la différence de temps de réception des signaux des émetteurs de deux stations de référence est déterminée : . La station A est appelée maître, car à l'aide de ses signaux, le travail de la station esclave B est synchronisé. Mesurer la différence de distance, proportionnelle au décalage temporel des signaux des stations A et B, permet de trouver uniquement la position surface correspondant à cette différence et ayant la forme d'un hyperboloïde. Si l'indicateur du récepteur et les stations A et B sont situés à la surface de la Terre, alors la mesure permet d'obtenir une ligne de position à la surface de la Terre sous la forme d'une hyperbole c.

Pour deux stations, vous pouvez construire une famille d’hyperboles avec des foyers aux emplacements des stations A et B. La distance entre les stations est appelée la base. Pour une base donnée, une famille d'hyperboles est préalablement cartographiée et numérisée. Cependant, une paire de stations permet de déterminer uniquement la ligne de position sur laquelle se trouve l'objet. Pour trouver son emplacement, une deuxième paire de stations est nécessaire (Fig. 7.3), dont la base doit être située à un angle par rapport à la base de la première paire. Généralement, la station maître A est commune et synchronise le fonctionnement des deux stations esclaves et . Le quadrillage de lignes de position d'un tel système est formé de deux familles d'hyperboles qui se croisent, qui permettent de retrouver l'emplacement de l'indicateur récepteur (PI) situé à bord de l'objet.

La précision du système télémétrique différentiel est supérieure à la précision goniométrique et se rapproche de la précision du télémètre. Mais son principal avantage est une capacité illimitée, puisque les stations au sol peuvent desservir un nombre illimité de PI situés dans la portée du système, puisqu’il n’est pas nécessaire d’avoir un émetteur à bord de l’objet détecté, comme dans un système télémétrique. Il est à noter que les asymptotes des hyperboles sont des droites passant par le centre de la base de chaque paire de stations du système. Ainsi, à des distances plusieurs fois supérieures à la longueur de la base, les lignes de position dégénèrent en droites, ce qui permet d'utiliser le système télémétrique différentiel comme goniomètre.

En fonction des types de signaux provenant des stations au sol et de la méthode de mesure du décalage temporel des signaux PI reçus, on distingue les RNS de mesure de plage de différence d'impulsion, de phase et de différence de phase d'impulsion.

Le principe d'un système télémétrique à différence d'impulsions a été proposé par l'ingénieur soviétique E.M. Rubchinsky en 1938, mais de tels systèmes ne se sont répandus qu'à la fin de la Seconde Guerre mondiale, lorsque des méthodes permettant de mesurer avec précision la position temporelle des impulsions ont été développées. Le premier système télémétrique à différence de phase (sonde de phase) a été créé en URSS en 1938. Plus tard, ce principe a été utilisé dans les systèmes Decca, Coordinateur, etc.

Méthode combinée goniomètre-télémètre. Cette méthode permet de trouver l'emplacement d'un objet à partir d'un seul point. La méthode combinée est généralement utilisée dans les radars qui mesurent la portée oblique D, l'azimut et l'angle d'élévation P (Fig. 7.4). L'angle d'élévation est l'angle entre la direction vers un objet et le plan horizontal (la surface de la Terre). L'azimut est mesuré à partir de la direction nord-sud ou d'une autre direction prise comme direction initiale. En recalculant les coordonnées principales, vous pouvez également retrouver la hauteur, l'étendue horizontale et ses projections dans les directions nord-sud et ouest-est.

Déterminer l'emplacement d'un objet à partir d'un point et utiliser une station est un grand avantage de la méthode combinée, qui est également largement utilisée dans les systèmes radio de navigation à courte portée.

Les méthodes envisagées pour déterminer l'emplacement d'un objet par rapport à des points avec des coordonnées connues (points de radionavigation RNT) à l'aide de surfaces et de lignes de position sont appelées positionnelles.

En plus des méthodes de positionnement, la navigation utilise des méthodes d'estime en intégrant la vitesse mesurée (Doppler ou airmètre) ou l'accélération (accéléromètre), ainsi que des méthodes d'enquête et de comparaison basées sur la comparaison de la télévision, du radar et d'autres images de la zone avec les cartes correspondantes. .

Ils utilisent également des méthodes de navigation par corrélation extrême basées sur la détermination de la structure d'un champ physique caractéristique d'une zone donnée (par exemple le relief) et la comparaison des paramètres de ce champ avec les paramètres correspondants stockés dans le dispositif de stockage RNS. Les avantages de ces méthodes sont l'autonomie, la faible interférence et l'absence d'erreurs accumulées dans la détermination de la localisation d'un objet.

1. Méthodes goniomètre, goniomètre-télémètre et télémètre différentiel pour déterminer l'emplacement des sources d'émission radio.

1.1 Caractéristiques générales des méthodes .

Selon le paramètre du champ électromagnétique utilisé pour déterminer l'emplacement de la zone électronique, il existe : les méthodes d'amplitude, de temps, de phase et de fréquence. Sur la base des paramètres mesurés du champ électromagnétique, il peut être déterminé quantités géométriques: relèvement, distance au RES, différence de distances du RES à deux points de réception.

Les grandeurs géométriques mesurées correspondent à lignes de position RES dans un avion (LP) ou position à la surface(PP) dans l’espace.

La forme du LP ou du PP et les relations qui les déterminent dépendent de la méthode de localisation (MP) (Fig. 1).

Fig. 1 Formes et relations pour les lignes et les surfaces de position.

Par exemple, pour un système télémétrique : M – source d'irradiation (RES) ; O 1 – moyens de reconnaissance (point de navigation NT) ; constante géométrique

P = R = const.

LP : x 2 + y 2 = R 2 – cercle concentrique de centre à LT.

PP : x 2 + y 2 + Z 2 + R 2 – sphère de centre à NT.

Définition:La localisation géométrique des points de position possible du RES sur un plan (dans l'espace), pour lequel la grandeur géométrique qui détermine la localisation de l'objet est constante, est appelée ligne (surface) de position.

Pour déterminer sans ambiguïté le MP, il faut que dans la zone où se situent les RES, au moins 2 X lignes ou au moins trois surfaces de position (dont l'une est la surface de la Terre).

Actuellement, les méthodes suivantes sont utilisées pour déterminer la MF des appareils électroniques émetteurs : goniomètre, télémètre différentiel, télémètre total, goniomètre-télémètre, télémètre, combiné.

Examinons quelques-uns d'entre eux.

1.2 Méthode goniomètre (goniométrie) se base sur la définition du MP comme point d'intersection des LP correspondant aux gisements mesurés en deux points de réception séparés (Fig. 2).

Fig.2 Méthode goniométrique pour déterminer l'emplacement de RES sur un avion.

Pour déterminer le MP « u » sur un avion, il suffit de mesurerj az1 et j az2 . Alors par la loi des sinus :

;

;

où d – base, o 1 et o 2 – points de réception (RT)

Pour déterminer le MF « et » dans l'espace (Fig. 3), les angles azimutaux sont mesurésj az1 j az2 et l'angle d'élévation à l'un des points de réception. Ou vice versa - angles d'élévationj esprit1 et j esprit2 à deux points de réception et azimut à l'un d'eux.

Fig.3 Méthode goniométrique pour déterminer l'emplacement des RES dans l'espace.

Alors par exemple :

L'évaluation la plus importante qui détermine le choix de la méthode de détermination du MP est l'erreur de mesure. Cependant, les paramètres électriques présentant une caractéristique d'erreur d'un système donné sont directement mesurés dans l'équipement. Les erreurs sont reliées par la chaîne fonctionnelle suivante :

s euh ® s R. ® s je ® s D,

Où s euh – erreur dans la détermination du paramètre électrique ;

s R. – erreur dans la détermination du paramètre géométrique ;

s je - erreur dans la détermination du médicament (PP) ;

s D - erreur dans la détermination des MP.

Les erreurs dans la détermination des paramètres linéaires et géométriques sont liées par la relation :

s lr = K l s R. , où K l est le coefficient d'erreur linéaire (déterminé par la méthode choisie pour déterminer le MP).

Par exemple, pour la méthode goniométrique (cas plan) :

Pour la figure considérée, D = D 1, a est l'erreur dans la détermination de l'angle.

Il est associé à une erreur dans la détermination d'un paramètre électrique, par exemple la phase. À son tour

L'analyse montre que la plus grande précision dans la détermination du MF sera lorsqueun@ 110 o et l'emplacement du RES sur la normale au milieu de la base à un D relativement petit.

La pire précision correspond aux directions sur le RES proches de la direction de la base.

La précision de la détermination des MP peut être augmentée par des radiogoniométries répétées (10 à 15 relèvements), mais cela présente un risque de faux relèvements (Fig. 4).

Fig.4 Apparition de faux relèvements

Ici, avec la définition 3 X les vraies sources ET 1, ET 2, ET 3, 6 fausses sont détectées (LI).

L'élimination du LP est possible en identifiant les sources en comparant les paramètres du signal ( F, t toi, toi ), soit par traitement de corrélation croisée des signaux reçus en o 1, o 2.

Avantages de la méthode– la simplicité.

Inconvénients de la méthode– la nécessité de coordonner la révision de 2 X points et la dépendance des erreurs à la position de la source.

1.3 Méthode différence-télémètre est basé sur la mesure du retard relatif des signaux reçus en 3 X points de réception, et trouver le LP (hyperboles), ainsi que calculer les coordonnées du point d'intersection du LP (Fig. 5)

Figure 5 Méthode télémétrique différentielle pour déterminer l'emplacement

Ici A 1, A 2, A 3 sont des points d'observation espacés appartenant à des bases différentes A 1, A 2, d 12 et A 2, A 3, d 23 . Les foyers des hyperboles coïncident avec les points d'observation. Les différences de distance déterminées en mesurant le retard relatif des signaux seront :

P 12 =const= D 1 - D 2 et P 23 =const= D 2 - D 3.

Ce sont les paramètres des hyperboles par lesquels les hyperboles sont construites. (L'hyperbole est le lieu des points, pour chacun desquels la différence de distance aux foyers est une valeur constante (Fig. 1)

La position spatiale de la source EMR est déterminée par trois différences de distance mesurées à 3 X, 4X points de réception. Le MF de la source EMR est le point d'intersection de trois hyperboloïdes de rotation.

Erreur de méthode linéaire :

, où est l'écart type de la définition de R.

À son tour ;

j- l'angle sous lequel la base A 1 A 2 est visible depuis le point I

Habituellement les bases (A 1 A 2) et (A 2 A 3) ne sont pas situées sur la même ligne mais sousun=60° -90°

Pour déterminer les délaisDt 12 et Dt 23 utiliser, par exemple, le front montant de l'impulsion du signal RES.

Pour diminuer s L la base doit être augmentée. La précision de la détermination des MP par cette méthode est élevée (dizaines de m).

La méthode considérée est utilisée dans les systèmes à impulsions passives (temporelles) et basés sur la corrélation pour déterminer l'emplacement des sources EMR.

Lors de l'utilisation de systèmes télémétriques différentiels passifs, il est également possible de détecter de fausses sources EMR inexistantes dans les cas où la source émet des signaux périodiques avec une courte période de répétition (avec un faible rapport cyclique). Sur un intervalle de temps égal à la différence du temps de propagation du signal de la source au récepteur, plusieurs périodes de signaux émis s'adaptent.

En conséquence, le système mesure un grand nombre de différences de distance et détermine un nombre correspondant de surfaces hyperboliques. Beaucoup d’entre eux sont faux.

Cette ambiguïté peut être éliminée en séparant les sources par coordonnées angulaires, c'est-à-dire utilisation conjointe des méthodes de télémétrie différentielle et de triangulation.

En plus de celles discutées, des combinaisons de méthodes sont utilisées : télémètre angulaire et télémètre à différence angulaire (Fig. 6,7).

Fig.6 Méthode télémètre-goniomètre

Figure 7 Méthode goniomètre-différence-télémètre

2. Erreur d'emplacement source

émissions radio

Établissons un lien entre l'erreur de détermination du MP et les erreurs linéaires, valable pour toute méthode (Fig. 8)

Fig.8 Détermination de l'erreur de localisation

Ici P 1 et P 2 sont de vrais LP pour les paramètres géométriques P 1 et P 2,

P1 + D P1 et P2+ DP 2 – LP mesurés, séparés des vrais par des valeurs d'erreur linéairesD n 1 et Dn 2 ; M – vrai MP de l'objet, M¢ - trouvé (mesuré); r – erreur MP de l'objet.

Depuis D PDF ¢ peut être trouvé:

r 2 = une 2 + b 2 ± 2av - Erreur MP s D est minimal à b=90 o.

Dans RRTR, les méthodes goniométriques et goniométriques de télémétrie sont largement utilisées comme seules méthodes permettant de déterminer sans ambiguïté MP.

L'inconvénient de la méthode goniométrique est la dépendance de l'erreur MT à l'égard de la plage et des valeurs d'erreur relativement importantes.

Récemment, la méthode hyperbolique a été de plus en plus utilisée. Ses avantages :

1. Haute précision de la détermination des MP ;
2. Pas besoin d’orientation précise de l’antenne ;
3. Possibilité d'utiliser des antennes faiblement directives (large zone de visualisation) ;
4. La possibilité d'utiliser des altitudes élevées pour le porteur d'équipement PPTR et, par conséquent, une portée plus longue.

Défauts:

1. Impossibilité de déterminer la source MF d'une oscillation non modulée ;
2. La nécessité d'une synchronisation temporelle entre les points de réception avec une précision de 10 à 8 s ;
3. Dépendance de la précision du type de modulation (mieux pour un ACF à pointe du signal modulant) ;
4. Temps passé sur les mesures. Contrairement à un radiogoniomètre, où le résultat est un relèvement, les échantillons de signaux sont formés dans le RDS. Ils sont transmis de tous les postes à un poste commun de calcul des coordonnées, où les délais correspondants sont déterminés, et à partir d'eux le MP est déterminé.

Pour déterminer le RF IR avec des types de modulation arbitraires, les systèmes goniométriques basés sur des radiogoniomètres sont préférables.

La tâche de déterminer l'emplacement d'un véhicule est de déterminer ses coordonnées à la surface de la Terre. Les systèmes de positionnement sont divisés en systèmes de localisation locaux et systèmes de localisation à distance. Dans le cas d'une détermination de localisation locale, l'objet détermine lui-même sa position. Un exemple est le système GPS. La détermination de l'emplacement à distance est effectuée à partir d'un point central qui détermine l'emplacement des objets individuels. Par exemple, les systèmes radar fonctionnent dans ce mode.

Il existe principalement quatre méthodes techniques utilisées pour le positionnement : le positionnement direct, le positionnement indirect, les systèmes satellitaires et les émetteurs terrestres. Parmi celles-ci, la détermination indirecte de la position en combinaison avec des systèmes satellitaires est devenue la plus courante. Un avantage important des systèmes est qu'ils ne nécessitent pas la création de points centraux ou d'infrastructures de communication complexes.

On sait que l'utilisation de capteurs (Fig. 13.4) d'un seul type ne permet pas, en règle générale, de déterminer la localisation d'un objet avec une grande précision et une fiabilité suffisante. Par conséquent, les données provenant de différents capteurs sont souvent combinées à l’aide de différentes méthodes et algorithmes.

Figure 13.4 – Capteurs utilisés pour déterminer l'emplacement du véhicule

Positionnement direct. Il semblerait qu'il s'agisse de la méthode de localisation la plus simple, puisque la localisation est déterminée au moment où le véhicule traverse un tronçon donné constitué par exemple par une balise radio. Dans ce cas, on parle souvent d'un capteur de position dont le signal peut être transmis non seulement à l'aide d'ondes radio, mais également à l'aide de rayons lumineux ou infrarouges. Une condition essentielle est la présence dans le véhicule d'un dispositif embarqué capable de communiquer avec la balise radio. De plus, il faut créer un réseau de balises suffisamment dense couvrant une zone donnée.

En l'absence d'appareil embarqué, on utilise des caméras vidéo qui permettent de lire les plaques d'immatriculation et de les utiliser pour déterminer le passage d'un véhicule sur ce réseau. Le principal inconvénient d’un tel système, utilisé pour les péages électroniques, est le coût élevé de l’infrastructure créée. Il contient non seulement le prix des balises radio, mais également le prix de l'ensemble du réseau de communication. Par conséquent, il n'est pas recommandé d'utiliser ce système uniquement pour déterminer l'emplacement du véhicule.

Détermination indirecte de l'emplacement. Cette méthode est l'une des plus simples et repose sur le principe selon lequel il est possible de calculer la position d'un véhicule se déplaçant dans un espace bidimensionnel si sa position initiale est connue (Fig. 13.5). Cette méthode consiste à additionner les incréments de trajectoire et les angles de direction par rapport au point de départ, c'est-à-dire que la position par rapport au point de référence est déterminée.

Figure 13.5 – Méthode de localisation indirecte

Le principal inconvénient de la méthode est la somme des erreurs pour chaque mesure.

Navigation par satellite. L'étape actuelle de développement des méthodes de détermination des coordonnées est associée à la création de systèmes de navigation par satellite.

Les systèmes satellites de première génération sont le système américain Transit et le système soviétique. Cigale. Système Transit Conçu à l'origine pour contrôler les sous-marins, il a été lancé en 1964 et était composé de 7 satellites en orbite basse. Depuis 1967, il est devenu accessible aux utilisateurs civils. En 2000, le système a été mis hors service.

Déploiement du système Cigale a été lancé en 1967, lorsque le premier satellite de navigation a été mis en orbite. Le système a été entièrement mis en service en 1979, composé de quatre engins spatiaux. Actuellement, Cicada a une utilisation limitée en navigation. L'Union soviétique et la Russie disposent d'une version militaire du système appelée « Cyclone ».

Dans les deux systèmes, les coordonnées ont été déterminées sur la base du décalage de fréquence Doppler de chaque satellite, qui déterminait la position de l'observateur par rapport au satellite. La hauteur des orbites des satellites dans les deux systèmes est de 1 000 km, la précision de navigation est d'environ 100 M. Bien que ces systèmes couvrent les besoins fondamentaux de la navigation maritime, ils présentent également des inconvénients importants - faibles performances, manque de disponibilité continue, capacité de positionnement uniquement des objets en mouvement lent, etc.

Les systèmes satellitaires de deuxième génération sont ceux qui fonctionnent déjà ou sont en cours de mise en service ; ce sont des systèmes américains NAVSTAR (GPS), russe GLONASS, européen GALILEE, Chinois BEIDOU, Indien IRNSS.

GPS (système de positionnement global)– un système de radionavigation par satellite qui permet une détermination de haute précision des coordonnées d’objets en tout point de la surface de la Terre et à tout moment de la journée. Aujourd'hui, dans la littérature scientifique et spécialisée, ainsi que dans de nombreux documents officiels, l'abréviation GPS fait exclusivement référence au système américain NAVSTAR, même s'il était initialement supposé que tous les systèmes mondiaux de positionnement par satellite seraient appelés ainsi.

NAVSTAR (Sattelite de NAVigation fournissant l'heure et la portée)– un système de navigation qui permet de mesurer le temps et la distance.

Le GPS a été développé aux États-Unis et est géré par le ministère de la Défense. Le déploiement du système a commencé en 1977, lorsque le premier satellite a été lancé, et a été pleinement mis en œuvre en 1993. Initialement, l'objectif principal du GPS était la navigation de haute précision dans les installations militaires, mais déjà en 1983, le système est devenu ouvert à un usage civil. , et en 1991, les restrictions sur la vente d'équipements GPS aux pays de l'ex-URSS ont été levées.

Actuellement, la constellation orbitale comprend 32 satellites.

GLONASS (Système mondial de navigation par satellite). Le premier satellite a été lancé en 1982, le déploiement du système a été achevé en 1995, 24 satellites ont été lancés, mais beaucoup d'entre eux ont échoué et, jusqu'à récemment, le système n'était pas pleinement opérationnel. Lancement de nouveaux satellites en 2009-2011. a considérablement changé la situation. Au 14 novembre 2011, la constellation orbitale comprenait 30 satellites, dont 23 étaient utilisés aux fins prévues. Ainsi, fin 2011, GLONASS a commencé à assurer la navigation presque partout dans le monde.

Galilée– Système européen de navigation par satellite. Les premiers satellites expérimentaux ont été lancés en 2005 et 2008. En octobre 2011 Les deux premiers satellites opérationnels ont été lancés, deux autres devraient être lancés en 2012. Au total, 30 satellites devraient être lancés. 27 ouvriers et 3 pièces de rechange.

Beidô(Nom chinois de la constellation Ursa Major) est un système chinois de navigation par satellite. 27 juillet 2011 Le 9ème satellite a été lancé. Il est prévu que dans la région Asie-Pacifique, le système commencera à fournir des services de navigation dès 2012. Le déploiement complet du système de 35 satellites devrait être achevé en 2020.

IRNSS– Système indien de navigation par satellite, actuellement en cours de développement. Destiné à être utilisé dans ce pays uniquement. Le premier satellite a été lancé en 2008.

Selon la classe d'équipement au sol utilisée, la précision de la détermination des coordonnées des objets à l'aide du GPS et du GLONASS est comprise entre 10 m et quelques millimètres (la précision de la détermination des coordonnées absolues sur Terre), et le temps de mesure dans la plupart des cas. varie de quelques secondes à quelques minutes. Aujourd'hui, les méthodes de navigation par satellite sont les plus précises de toutes pour déterminer les coordonnées d'objets terrestres et géocroiseurs.

Objectif des systèmes satellitaires. Les systèmes de navigation par satellite sont conçus pour déterminer l'emplacement, la vitesse de déplacement, ainsi que l'heure exacte des consommateurs maritimes, aériens, terrestres et autres. NAVSTAR et GLONASS sont des systèmes à double usage, développés à l'origine sur ordre et sous le contrôle des militaires pour les besoins des ministères de la Défense et donc le premier et principal objectif de ces systèmes est stratégique, le deuxième objectif de ces systèmes est civil. Sur cette base, tous les satellites actuellement en service transmettent deux types de signaux : une précision standard pour les utilisateurs civils et une précision élevée pour les utilisateurs militaires (ce signal est crypté et n'est disponible qu'avec le niveau d'accès approprié du ministère de la Défense).

Composition générale du système. Le système de positionnement global (GPS) comprend 3 segments (Fig. 13.6) :

Segment spatial (tous les satellites fonctionnels).

Segment de contrôle (toutes les stations au sol du système : contrôle principal et supplémentaire pour le contrôle).

Segment d'utilisateurs (tous les utilisateurs de GPS civils et militaires).

Segment spatial. Les satellites, divisés en groupes, tournent dans leurs plans orbitaux sur une orbite constante à moyenne altitude, à une distance constante de la surface de la Terre. Pour recevoir un signal à tout moment, n’importe où dans le monde et à 100 kilomètres de la surface de la terre, 24 satellites sont nécessaires. Si nous le divisons grossièrement, il y a 12 satellites pour chaque hémisphère. Les orbites de ces satellites forment une « grille » au-dessus de la surface de la Terre, de sorte qu'au moins quatre satellites soient toujours garantis au-dessus de l'horizon, et la constellation est construite de telle sorte qu'en règle générale, au moins six soient disponibles en même temps. temps.

Figure 13.6 – Composition générale du système GNSS

Un système satellitaire entièrement déployé (Fig. 13.7) dispose également de satellites de secours, un dans chaque plan, pour un remplacement « à chaud » (en cas de panne du satellite principal, ils peuvent être rapidement introduits). Les satellites de réserve ne restent pas inactifs et participent également au fonctionnement du système, améliorant ainsi la précision du positionnement. Ils peuvent également être utilisés pour augmenter la couverture d’une région particulière. Les satellites, dans une mesure limitée, peuvent être regroupés sur commande d'une station de contrôle au sol, mais en raison de l'approvisionnement limité en carburant à bord du satellite, cela n'est effectué que dans des cas exceptionnels. Si nécessaire, seules des corrections de mouvement mineures sont effectuées pendant la durée de vie. À bord du satellite se trouvent plusieurs étalons de temps et de fréquence « horloges atomiques de haute précision ». Un standard fonctionne toujours, et il y en a plusieurs (de trois à quatre) situés dans le satellite.

Les systèmes de navigation par satellite sont conçus de telle manière qu'au moins 4 satellites soient visibles depuis n'importe quel point de la Terre (Fig. 13.8).

a) Les orbites des satellites GPS dans 6 plans différents ; b) positions des satellites sur la carte

Figure 13.7 – Segment spatial du système

Ainsi, malgré les erreurs d’horloge et de temps du récepteur, la position est calculée avec une précision d’environ 5 à 10 m.

Figure 13.8 – Quatre satellites pour déterminer la position dans l'espace 3D

Les sources d'erreurs lors de la propagation du signal sont illustrées sur la Fig. 13.9.

Figure 13.9 – Sources d'erreurs lors de la propagation du signal

Télémétrie par satellite. Les systèmes de navigation par satellite utilisent des satellites placés en hauteur de manière à ce que, depuis n'importe quel point, n au sol, il était possible de tracer une ligne vers au moins quatre satellites.

Détermination de l'emplacement d'un objet en mouvement à l'aide d'émetteurs au sol.

Détermination de la localisation de l'abonné dans les réseaux GSM. Théoriquement, les systèmes de localisation (PLS) permettent de déterminer les coordonnées de l'abonné avec une précision de plusieurs dizaines de mètres et constituent une véritable alternative aux systèmes mondiaux de positionnement par satellite, mais uniquement sur le territoire de service des réseaux cellulaires.

La tâche de positionnement des téléphones mobiles consiste à déterminer automatiquement leur emplacement au sein des réseaux cellulaires. De plus, sous le terme « emplacement«Il ne faut pas comprendre la recherche de coordonnées géographiques - latitude et longitude, qui est également possible en principe, mais l'identification sans ambiguïté de la position du propriétaire du téléphone portable au sol (carte électronique).

Selon la classification acceptée, les SMP sont divisés en deux types principaux : les systèmes dont le fonctionnement nécessite une modification ou le remplacement des appareils des abonnés, et ceux fonctionnant avec des terminaux mobiles conventionnels (systèmes de positionnement au sein d'un réseau cellulaire).

Dans le premier cas, vous aurez besoin soit d'une nouvelle carte SIM, soit d'un nouvel appareil, voire éventuellement des deux. Dans le second cas, aucune modification n'est requise dans le matériel du terminal mobile, mais seules des modifications dans le logiciel sont nécessaires, ainsi tous les coûts de déploiement du système sont supportés par l'opérateur de réseau.

Pour déterminer la position d'un appareil mobile, trois paramètres principaux des signaux radio peuvent être utilisés : la direction d'arrivée, l'amplitude et le temps de retard.

Amplitude des signaux reçus est capable de caractériser la distance entre l’émetteur et le récepteur. Cependant, dans la pratique, le niveau des signaux de téléphonie mobile à l'emplacement de réception dépend de tellement de raisons que dans la plupart des cas, il ne peut pas fournir la précision requise pour déterminer l'emplacement et est utilisé comme paramètre auxiliaire.

Direction d'arrivée des signaux peut être automatiquement déterminé par la différence de phases du signal sur les éléments d'antenne. Vous pouvez également utiliser plusieurs bornes de base situées à proximité. L'utilisation d'antennes sectorielles au lieu d'antennes omnidirectionnelles vous permet de déterminer la direction d'arrivée des signaux avec une plus grande précision. L'intersection des relèvements de deux ou plusieurs endroits offre une certaine précision pour déterminer la position du téléphone mobile.

Lors de la mise en œuvre méthode goniométrique– méthode de direction d'arrivée des signaux – Angle d'arrivée – AOA les paramètres mesurés sont les angles de direction d'arrivée du rayonnement radiotéléphonique α1 et α2 (deg) (Fig. 13.10) par rapport à la ligne de base reliant deux stations cellulaires du réseau .

Figure 13.10 – Principe de mise en œuvre de la méthode goniométrique

Lors de la mise en œuvre méthode télémétrique les paramètres mesurés sont les délais Dt1 [s] et Dt2 (sec) (Fig. 13.11) de propagation du signal radiotéléphonique de l'abonné vers au moins deux stations cellulaires du réseau par rapport à leurs échelles de temps, qui doivent être synchronisées avec chacune autre, et les paramètres calculés sont la distance entre les stations cellulaires et l'emplacement de l'abonné.

Figure 13.11 – Diagramme schématique de mise en œuvre de la méthode télémétrique.

Lors de la mise en œuvre méthode de mesure de la plage de différence Les paramètres mesurés sont les délais Dt1[c], Dt2[c] et Dt3[c] de propagation du signal radiotéléphonique de l'abonné vers au moins trois stations de base du réseau par rapport à leurs échelles de temps synchronisées, et les paramètres calculés sont les distances entre les stations cellulaires et l'emplacement de l'abonné.

Les inconvénients d'un tel système de positionnement incluent :

· Faible précision dans la détermination de la localisation (par rapport aux systèmes satellitaires) ;

· Liaison avec un opérateur cellulaire spécifique (GPS – système global) ;

· Qualité de service inégale (en fonction de la zone de couverture du signal).

Détermination de l'emplacement d'un objet en mouvement à l'aide d'un système de points de contrôle. A l'aide d'un nombre suffisamment important de panneaux routiers ou de points de contrôle (CP), dont l'emplacement exact est connu dans le système, un réseau de zones de contrôle est créé dans toute la ville. La localisation du véhicule est déterminée au moment où il passe le point de contrôle. Le code CP individuel est transmis à l'équipement embarqué qui, via le sous-système de transmission de données, transmet ces informations, ainsi que son code d'identification, au sous-système de contrôle et de traitement des données. Ainsi, la méthode d’approximation directe est mise en œuvre. Cependant, dans la pratique, la méthode d'approche inverse est plus souvent utilisée - la détection et l'identification des véhicules s'effectuent à l'aide de radiobalises actives, passives ou semi-actives de faible puissance installées sur ceux-ci, transmettant leur code individuel au récepteur CP, ou à l'aide équipement optique pour lire et reconnaître les éléments caractéristiques d'un objet, par exemple les plaques d'immatriculation. Les informations du panneau de commande sont ensuite transmises au sous-système de contrôle et de traitement des données.

Évidemment, pour les systèmes zonaux, la précision de localisation et la fréquence de mise à jour des données dépendent directement de la densité de localisation des points de contrôle sur tout le territoire du système. Les méthodes d'approximation nécessitent une infrastructure de communication développée pour organiser un sous-système de transmission de données depuis un grand nombre de points de contrôle vers un centre de commande et de contrôle, et dans le cas de l'utilisation de méthodes de lecture optique, elles nécessitent également un équipement complexe au point de contrôle, et sont donc très coûteux lors de la construction de systèmes couvrant de grandes surfaces. Parallèlement, les méthodes d'approximation inverse permettent de minimiser le volume des équipements embarqués - une balise radio, ou de s'affranchir totalement des équipements installés sur le véhicule. La principale application de ces systèmes est la fourniture complète de la sécurité des véhicules et la recherche de véhicules en cas de vol. Un exemple d'un tel système est le système KORZ-GAI, qui permet d'enregistrer l'approche d'un véhicule équipé volé vers un poste de police de la circulation.

Le réseau de signalisation routière le plus développé, à l'aide duquel sont mis en œuvre des systèmes d'approche directe et inversée, se trouve au Japon. Au Japon, la signalisation routière forme un réseau national. En Europe dans les années 70-80. des systèmes de détection, d'identification et de localisation sélectives de véhicules développés par Philips et Cotag International Ltd (Grande-Bretagne) ont été activement introduits. Des panneaux routiers sous forme de boucles électromagnétiques sont placés directement dans la chaussée. Un transpondeur radio à impulsions semi-actives est installé sur le véhicule, qui s'allume lorsqu'il est exposé au champ électromagnétique de la boucle. Actuellement, ANANDA Holding AG est active dans les pays européens. Depuis 1992 En France, puis dans 12 pays européens et au Mexique, des systèmes INMED/VOLBACK sont déployés pour détecter la localisation des véhicules volés. Les antennes de réception des points de contrôle sont intégrées à la surface de la route, aux poteaux et à d'autres éléments de conception des routes. L'émetteur sur le véhicule mesure environ 5x4x2 cm. Les points de contrôle sont connectés en un seul réseau paneuropéen. En France, 1 500 points de contrôle forment 400 zones. Selon les experts français, l'efficacité de la restitution des voitures volées équipées des émetteurs du système INMED/VOLBACK est de plus de 85% contre 60% pour les voitures non équipées. Selon ANANDA Holding AG, le nombre total de véhicules équipés en Europe devrait être d'au moins 500 000 véhicules.

Questions de contrôle

1. Dispositifs automatiques spéciaux pour surveiller le fonctionnement des véhicules. Une brève description de.

2. Types de cartes à puce pour tachygraphes numériques.

3. Systèmes de localisation de véhicules.

4. Méthodes de détermination de l'emplacement des véhicules.

5. Systèmes de navigation par satellite pour déterminer l'emplacement du véhicule.

6. Détermination de l'emplacement d'un objet en mouvement à l'aide d'émetteurs au sol.

7. Détermination de l'emplacement d'un objet en mouvement à l'aide d'un système de points de contrôle.