RU2482507C2 - Method of determining spatial coordinates of mobile object - Google Patents
Method of determining spatial coordinates of mobile object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482507C2 RU2482507C2 RU2010148360/07A RU2010148360A RU2482507C2 RU 2482507 C2 RU2482507 C2 RU 2482507C2 RU 2010148360/07 A RU2010148360/07 A RU 2010148360/07A RU 2010148360 A RU2010148360 A RU 2010148360A RU 2482507 C2 RU2482507 C2 RU 2482507C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- satellite
- determining
- imaginary
- moving object
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радионавигации, а именно к определению местоположения подвижного объекта.The invention relates to the field of radio navigation, and in particular to determining the location of a moving object.
Известен способ определения пространственной угловой ориентации подвижного объекта из описания к патенту РФ 2112926 МПК G01C 19/06, опубликован 10.06.1998. Способ предназначен для использования в инерциальных навигационных системах. Способ включает периодически реверсируемое вращение платформы относительно оси, жестко связанной с объектом. Измеряют проекции абсолютной угловой скорости и угол поворота платформы относительно объекта. Вычисляют текущие значения пространственной угловой ориентации подвижного объекта.A known method for determining the spatial angular orientation of a moving object from the description of the patent of the Russian Federation 2112926 IPC G01C 19/06, published on 10.06.1998. The method is intended for use in inertial navigation systems. The method includes periodically reversible rotation of the platform about an axis rigidly connected with the object. The projections of the absolute angular velocity and the angle of rotation of the platform relative to the object are measured. The current values of the spatial angular orientation of the moving object are calculated.
Известен также способ определения координат движущихся объектов из работы Васильева Ю. и Камышова А. «Система определения координат движущихся объектов с лазерным сопровождением». Журнал «Компоненты и технологии», №9, 2005 год. Координаты движущихся объектов регистрируются теплопеленгатором. Точность регистрации координат зависит от точности системы слежения пеленгатора и наведения лазерного сигнала на движущийся объект.There is also a method of determining the coordinates of moving objects from the work of Vasilyev Yu. And Kamyshov A. "A system for determining the coordinates of moving objects with laser tracking." Components and Technologies Magazine, No. 9, 2005. The coordinates of moving objects are recorded by a heat direction finder. The accuracy of the registration of coordinates depends on the accuracy of the tracking system of the direction finder and pointing the laser signal to a moving object.
Известен способ определения координат подвижного объекта в трехмерном пространстве (патент РФ 2267797 С2, МПК G01S 3/14, опубликован 10.01.2006. «Способ определения координат летательного аппарата (ЛА) и устройство на его основе»). По максимальному количеству сходных существенных признаков этот способ принимается за прототип.A known method for determining the coordinates of a moving object in three-dimensional space (RF patent 2267797 C2, IPC G01S 3/14, published January 10, 2006. "Method for determining the coordinates of an aircraft (LA) and a device based on it"). By the maximum number of similar essential features, this method is taken as a prototype.
Известный способ заключается в формировании радионавигационной системой с вычислительным комплексом двух наземных источников излучения по азимуту и по углу места. При этом сигналы источников излучения модулируют во времени набором частот, каждая из которых соответствует определенному значению угла поворота антенны. На борту ЛА принимают сигналы азимута и угла места и определяют по частоте модуляции принятого сигнала угловые координаты ЛА. Формируют сигналы в виде набора импульсов, соответствующих кодированному значению дальности, и производят на борту ЛА расшифровку кода дальности. Способ обеспечивает повышенную безопасность полета и может быть использован с высокой точностью в зоне ближней навигации, а также при взлете и посадке. Однако скорость распространения электромагнитных сигналов радионавигационной системы зависит от среды распространения, которая неоднородна, особенно с увеличением высоты полета (стратосфера, тропосфера). В этих случаях наблюдается рефракция сигналов, которая вносит погрешности в измерения координат.The known method consists in forming a radio navigation system with a computer complex of two ground-based radiation sources in azimuth and elevation. In this case, the signals of the radiation sources are modulated in time by a set of frequencies, each of which corresponds to a certain value of the angle of rotation of the antenna. On board the aircraft, azimuth and elevation signals are received and the angular coordinates of the aircraft are determined from the modulation frequency of the received signal. The signals are generated in the form of a set of pulses corresponding to the encoded range value, and the range code is decoded on board the aircraft. The method provides increased flight safety and can be used with high accuracy in the near navigation zone, as well as during takeoff and landing. However, the propagation speed of the electromagnetic signals of the radio navigation system depends on the propagation medium, which is heterogeneous, especially with increasing flight altitude (stratosphere, troposphere). In these cases, refraction of the signals is observed, which introduces errors in the measurement of coordinates.
Задача, решение которой осуществляется заявляемым способом, заключается в повышении точности определения пространственных координат подвижного объекта с помощью вычислительного комплекса радионавигационной системы пространственных координат подвижного объекта за счет учета погрешностей, вызванных рефракцией электромагнитных сигналов радионавигационной системы спутника при прохождении неоднородных слоев атмосферы.The problem, the solution of which is carried out by the claimed method, is to increase the accuracy of determining the spatial coordinates of a moving object using the computing complex of the radio navigation system of spatial coordinates of a moving object by taking into account the errors caused by the refraction of the electromagnetic signals of the satellite radio navigation system during the passage of inhomogeneous layers of the atmosphere.
Сущность предлагаемого способа как технического решения выражается следующей совокупностью существенных признаков.The essence of the proposed method as a technical solution is expressed by the following set of essential features.
Как и в прототипе, в заявляемом способе сигналы излучаются радионавигационной системой, принимаются и обрабатываются с последующим определением координат подвижного объекта в трехмерной системе координат.As in the prototype, in the claimed method, the signals are emitted by the radio navigation system, are received and processed with the subsequent determination of the coordinates of the moving object in a three-dimensional coordinate system.
В отличие от прототипа учитываются погрешности координат, вызванные рефракцией электромагнитных сигналов радионавигационной системы спутника при прохождении их в различных слоях атмосферы. Погрешности определяют через мнимое местоположение спутника. Определяют координаты мнимого положения спутника. Сравнивают его с реальным положением спутника. Рассчитывают погрешности этих координат. При этом погрешности в определении мнимых координат спутника такие же, как и для объекта. Поэтому корректируют координаты положения подвижного объекта с учетом этих же погрешностей.In contrast to the prototype, the coordinate errors caused by the refraction of the electromagnetic signals of the satellite’s radionavigation system during their passage in different layers of the atmosphere are taken into account. Errors are determined through the imaginary location of the satellite. The coordinates of the imaginary position of the satellite are determined. Compare it with the actual position of the satellite. The errors of these coordinates are calculated. Moreover, the errors in determining the imaginary coordinates of the satellite are the same as for the object. Therefore, the coordinates of the position of the moving object are adjusted taking into account the same errors.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого способа, заключается в повышении точности определения пространственных координат объекта за счет учета погрешностей, вызванных рефракцией.The technical result that can be obtained by implementing the proposed method is to increase the accuracy of determining the spatial coordinates of the object by taking into account the errors caused by refraction.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображена схема определения пространственных координат подвижного объекта, получающего сигналы от радионавигационной системы спутника.The essence of the proposed method is illustrated by the drawing, where figure 1 shows a diagram for determining the spatial coordinates of a moving object receiving signals from a radio navigation system of the satellite.
- Ср - реальное положение спутника с координатами X Y Z.- Wed - the actual position of the satellite with the coordinates X Y Z.
- См - мнимое положение спутника с координатами х y z.- See - the imaginary position of the satellite with coordinates x y z.
- Пунктиром обозначена траектория прохождения сигнала через атмосферу и через ионный слой.- The dotted line indicates the path of the signal through the atmosphere and through the ion layer.
- Bp - реальное положение объекта с координатами Хв, Yв, Zв.- Bp - the actual position of the object with the coordinates X in , Y in , Z in .
- Вм - мнимое положение объекта с координатами хв yв zв.- Vm - the imaginary position of the object with coordinates x in y in z in .
- α - угол между горизонтальным вектором и направлением на спутник.- α is the angle between the horizontal vector and the direction to the satellite.
Заявляемый способ определения пространственных координат подвижного объекта осуществляется следующим образом (фиг.1). Сигналы распространяются от радионавигационной системы реального спутника С, координаты которого известны С (X Y Z). Проходя через атмосферу, сигналы искажаются. Искажение обусловлено уменьшением коэффициента преломления n атмосферы с увеличением высоты n=c/v, гдеThe inventive method for determining the spatial coordinates of a moving object is as follows (figure 1). The signals propagate from the radio navigation system of a real satellite C, the coordinates of which are known C (X Y Z). Passing through the atmosphere, the signals are distorted. The distortion is due to a decrease in the refractive index n of the atmosphere with an increase in height n = c / v, where
с - скорость распространения сигналов в вакууме,C is the speed of propagation of signals in a vacuum,
ν - скорость распространения сигналов в среде с коэффициентом n. Для сигналов от радионавигационной системы спутника и подвижного объекта наибольшее влияние на эту скорость оказывают слои ионосферы и тропосферы, в которых скорость имеет эффект замедления. Коэффициент преломления ионосферы n<1. При прохождении слоя ионосферы траектория сигнала от радионавигационной системы спутника С до объекта В отлична от прямой линии. Все решения уравнений 1, 2, 3, 4, 5 обеспечиваются вычислительным комплексом радионавигационной системы. Определяются координаты мнимого положения объекта Вм (хв yв zв). Определяется положение мнимого спутника См, а реальное положение спутника Ср известно. Мнимое положение подвижного объекта - Вм (хв yв zв). Реальное положение подвижного объекта Bp (Хв Yв Zв). Координаты мнимого положения спутника См (х у z) вычисляют по формуламν is the propagation speed of signals in the medium with a coefficient n. For signals from the radionavigation system of a satellite and a moving object, the greatest influence on this speed is exerted by the layers of the ionosphere and troposphere, in which the velocity has a deceleration effect. The ionosphere refractive index n <1. When passing through the ionosphere layer, the signal path from the radio navigation system of satellite C to object B is different from a straight line. All solutions of equations 1, 2, 3, 4, 5 are provided by the computing complex of the radio navigation system. The coordinates of the imaginary position of the object BM (x in y in z in ) are determined. The position of the imaginary satellite Cm is determined, and the real position of the satellite Cp is known. The imaginary position of the moving object is Vm (x in y in z in ). The actual position of the moving object is Bp (X in Y in Z in ). The coordinates of the imaginary position of the satellite Cm (x y z) are calculated by the formulas
где D - мнимая дальность до объекта Bp.where D is the imaginary distance to the object Bp.
Угол α дает линию визирования не на реальное положение спутника Ср, а на его мнимое положение на расстоянии D от объекта Вм (хв yв zв).The angle α gives the line of sight not to the actual position of the satellite Cp, but to its imaginary position at a distance D from the object Bm (x in y in z in ).
Уравнение прямой, проходящей через мнимое местоположение спутника См в направлении α,The equation of a line passing through the imaginary location of the satellite Cm in the direction α,
УравнениеThe equation
связывает зависимостью координаты реального положения спутника Ср и мнимого См, где r -ошибка определения реального положения спутника, взятая по модулю.connects the dependence of the coordinates of the real position of the satellite Cp and imaginary Cm, where r is the error in determining the real position of the satellite, taken modulo.
Решение системы уравнений 1, 2 и 3 дает значения мнимых координат спутника См (x y z).The solution of the system of equations 1, 2 and 3 gives the imaginary coordinates of the satellite Cm (x y z).
Таким образом, получив мнимые координаты спутника и зная реальные координаты, можно определить погрешностиThus, having obtained the imaginary coordinates of the satellite and knowing the real coordinates, we can determine the errors
Погрешности определения мнимого положения спутника См такие же, как и объекта Вм.Errors in determining the imaginary position of the satellite See are the same as for the Vm object.
Тогда реальные координаты объекта Bp (Хв Yв Zв) выглядят следующим образом:Then the real coordinates of the object Bp (X in Y in Z in ) are as follows:
Полученная математическая модель позволяет уменьшить погрешности координат, вызванные рефракцией сигналов в атмосфере в зависимости от условий полета, состояния атмосферы, времени года, суток и того подобного.The resulting mathematical model makes it possible to reduce coordinate errors caused by refraction of signals in the atmosphere, depending on flight conditions, the state of the atmosphere, time of year, day, and the like.
Определяют погрешности Δх, Δy, Δz, так как погрешности в определении координат мнимого положения спутника См такие же, как и для объекта Bp. С помощью вычислительного комплекса радионавигационной системы корректируются координаты мнимого положения подвижного объекта Вм с учетом погрешностей Δх, Δy, Δz и определяют пространственное положение подвижного объекта Bp.The errors Δx, Δy, Δz are determined, since the errors in determining the coordinates of the imaginary position of the satellite Cm are the same as for the object Bp. Using the computing complex of the radio navigation system, the coordinates of the imaginary position of the moving object Vm are corrected taking into account the errors Δx, Δy, Δz and the spatial position of the moving object Bp is determined.
Достигаемый технический результат заявляемого способа обеспечивается учетом погрешностей в определении пространственных координат подвижного объекта. Способ определения координат обладает повышенной точностью благодаря учету погрешностей, вызванных рефракцией сигналов в атмосфере, так как постоянно отслеживают текущее состояние атмосферы, а не ее статистические модели. Модель состояния атмосферы вокруг аэропорта, тропосферная и ионосферная модели не дают требуемой точности. Для беспилотных подвижных объектов на основе получения информации о пространственном положении с помощью заявляемого способа можно решать задачи стабилизации траектории полета без дорогостоящего инерциального оборудования.Achievable technical result of the proposed method is provided by taking into account errors in determining the spatial coordinates of a moving object. The method for determining the coordinates has increased accuracy due to the inclusion of errors caused by refraction of signals in the atmosphere, since the current state of the atmosphere is constantly monitored, and not its statistical models. The atmospheric state model around the airport, the tropospheric and ionospheric models do not provide the required accuracy. For unmanned moving objects based on obtaining information about the spatial position using the proposed method, it is possible to solve the problem of stabilizing the flight path without expensive inertial equipment.
Способ определения пространственных координат подвижного объекта реализуется радионавигационной системой спутника и подвижного объекта с вычислительным комплексом.A method for determining the spatial coordinates of a moving object is implemented by the radio navigation system of the satellite and the moving object with a computer complex.
Список литературыBibliography
1) Патент РФ 2267797 С2, МПК G011 S3/14, G01C 23/00. Опубликован 10.01.2006. «Способ определения координат летательного аппарата и устройство на его основе»;1) RF patent 2267797 C2, IPC G011 S3 / 14, G01C 23/00. Published January 10, 2006. “A method for determining the coordinates of an aircraft and a device based on it”;
2) Васильев Ю., Камышов А., «Система определения координат движущихся объектов». Журнал «Компоненты и технологии», №9, 2006 год;2) Vasiliev Yu., Kamyshov A., “The system for determining the coordinates of moving objects”. Components and Technologies Magazine, No. 9, 2006;
3) Патент РФ 2112926 С1, МПК G01C 19/66. Опубликован 10.06.1998. «Способ определения пространственной угловой ориентации подвижного объекта»;3) RF patent 2112926 C1, IPC G01C 19/66. Published on June 10th, 1998. "A method for determining the spatial angular orientation of a moving object";
4) Шебшаевич B.C. и др. «Сетевые спутниковые радионавигационные системы», М.: Радио и связь, 1993 г.4) Shebshaevich B.C. et al. “Network satellite radio navigation systems”, M .: Radio and communications, 1993
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010148360/07A RU2482507C2 (en) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Method of determining spatial coordinates of mobile object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010148360/07A RU2482507C2 (en) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Method of determining spatial coordinates of mobile object |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010148360A RU2010148360A (en) | 2012-06-10 |
| RU2482507C2 true RU2482507C2 (en) | 2013-05-20 |
Family
ID=46679390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010148360/07A RU2482507C2 (en) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Method of determining spatial coordinates of mobile object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2482507C2 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2126174C1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-02-10 | Саломатин Андрей Аркадьевич | Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions |
| EP1094335A1 (en) * | 1999-10-05 | 2001-04-25 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for locating a wireless mobile unit using a single base station |
| RU2267797C2 (en) * | 2004-01-22 | 2006-01-10 | Зао Вниира-Овд | Method of determination of flying vehicle coordinates and device on base of this method |
| RU2304549C2 (en) * | 2005-02-22 | 2007-08-20 | Севастиян Дмитриевич Гнатюк | Self-contained onboard control system of "gasad-2a" spacecraft |
| US20090131112A1 (en) * | 2001-01-31 | 2009-05-21 | Panasonic Corporation | Radio communication system, mobile terminal unit thereof, and azimuth determining method |
| WO2005067615A3 (en) * | 2004-01-07 | 2009-06-04 | Motia Inc | Vehicle mounted satellite antenna system with in-motion tracking using beam forming |
| RU2360272C1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Концерн "Системпром" | Operational environment monitoring system as part of automation hardware complex in automatic system of radio electronic components control at military facilities |
| US7612715B2 (en) * | 2003-07-12 | 2009-11-03 | Qinetiq Limited | Direction finding |
-
2010
- 2010-11-26 RU RU2010148360/07A patent/RU2482507C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2126174C1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-02-10 | Саломатин Андрей Аркадьевич | Method determining coordinates of mobile object, method of identification of subscribers and fixing their positions, radio communication system of subscribers with central station with identification of subscribers and fixing their positions |
| EP1094335A1 (en) * | 1999-10-05 | 2001-04-25 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for locating a wireless mobile unit using a single base station |
| US20090131112A1 (en) * | 2001-01-31 | 2009-05-21 | Panasonic Corporation | Radio communication system, mobile terminal unit thereof, and azimuth determining method |
| US7612715B2 (en) * | 2003-07-12 | 2009-11-03 | Qinetiq Limited | Direction finding |
| WO2005067615A3 (en) * | 2004-01-07 | 2009-06-04 | Motia Inc | Vehicle mounted satellite antenna system with in-motion tracking using beam forming |
| RU2267797C2 (en) * | 2004-01-22 | 2006-01-10 | Зао Вниира-Овд | Method of determination of flying vehicle coordinates and device on base of this method |
| RU2304549C2 (en) * | 2005-02-22 | 2007-08-20 | Севастиян Дмитриевич Гнатюк | Self-contained onboard control system of "gasad-2a" spacecraft |
| RU2360272C1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Концерн "Системпром" | Operational environment monitoring system as part of automation hardware complex in automatic system of radio electronic components control at military facilities |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010148360A (en) | 2012-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108100277B (en) | UAV defense system and method | |
| EP2418509B1 (en) | Three-dimensional target tracking | |
| CN110609570A (en) | A UAV-based Autonomous Obstacle Avoidance Inspection Method | |
| KR101827820B1 (en) | Aircraft Landing Apparatus Using GNSS and SBAS Singals, and Control Method Thereof | |
| CN110456655B (en) | Microwave landing simulation system | |
| CA2949209C (en) | Direct geolocation from tdoa, fdoa, and agl | |
| CN107121666A (en) | A kind of near space moving target localization method based on unmanned vehicle | |
| EP1555545A1 (en) | Multi-beam laser rangefinder | |
| GB2479437A (en) | Remote target coordinates calculated from aircraft position, inertial and laser targeting system data | |
| RU2489325C2 (en) | Aircraft landing multistage system | |
| CN109633695A (en) | A kind of unmanned plane is to defending the active positioning method for leading jammer | |
| CN105043389A (en) | Single external illuminator-based combined navigation method | |
| US20190187243A1 (en) | Aircraft acoustic position and orientation detection method and apparatus | |
| RU2482507C2 (en) | Method of determining spatial coordinates of mobile object | |
| RU2678371C2 (en) | Mobile objects coordinates and axes position angles determining method by means of installed on objects and observation points atomic clocks | |
| RU2386176C2 (en) | Aircraft landing system | |
| CN117761638B (en) | Carrier guidance radar calibration evaluation method based on time synchronization relation | |
| EP4194895A1 (en) | Methods and systems for millimeter wave assisted vehicle navigation | |
| CN109738890A (en) | A method of distance figure is generated based on missile-borne Bistatic SAR range Doppler image | |
| RU2273033C2 (en) | Method for determining traveling speed of airborne target at ground-based radiolocation station | |
| CN115932811A (en) | A Tacan ranging and positioning method under silent conditions | |
| Jian et al. | Algorithm for passive localization with single observer based on ambiguous phase differences measured by rotating interferometer | |
| Džunda et al. | Influence of mutual position of communication network users on accuracy of positioning by telemetry method | |
| RAHMAN | PERFORMANCE EVALUATION OF EFFECTIVE SENSORS TO ACHIEVE RELIABLE FLARE ALTITUDE FOR FIXED WING UAV | |
| Ji et al. | A single-frequency real-time lane-level positioning method for vehicle safety |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131127 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201127 |

