Radijo navigacijos metodai koordinatėms nustatyti, goniometro-tolimačio metodas, padėties linijos, goniometro-tolimačio metodo paklaida. Netiesiškai judančio objekto koordinačių ir judėjimo parametrų nustatymo metodas naudojant tik goniometrinį

Bendru atveju momentinė objekto padėtis erdvėje yra nulemta trijų koordinačių vienoje ar kitoje koordinačių sistemoje. Objekto judėjimui apibūdinti taip pat reikalingos koordinačių išvestinės, kurių skaičius priklauso nuo objekto trajektorijos sudėtingumo. Praktikoje dažniausiai naudojamos ne aukštesnės kaip antros eilės išvestinės, t.y. objekto greitis ir pagreitis. Šiuo atveju jie dažniausiai reiškia objekto svorio centro koordinates ir jų išvestines. Dažnai matuojamos tik koordinatės, o jų išvestinės gaunamos diferencijuojant. Taip pat galima tiesiogiai įvertinti objekto santykinio greičio komponentą, statmeną į anteną patenkančios elektromagnetinės bangos priekyje, matuojant Doplerio dažnio poslinkį. Integruodami objekto greitį galite gauti atitinkamą koordinatę, o diferencijuodami - pagreitį.

Esant aktyviam radarui, atsižvelgiant į dvipusį signalo sklidimą (nuo radaro iki taikinio ir atgal), atspindėto signalo dažnis dėl Doplerio efekto skiriasi nuo skleidžiamo signalo dažnio reikšme c, proporcinga santykinio greičio radialinis komponentas, kurį galima apskaičiuoti pagal formulę

jeigu žinomas skleidžiamo signalo bangos ilgis ir išmatuota Doplerio dažnio poslinkio reikšmė. Reikėtų pažymėti, kad formulė (7.2) yra tiksli tik greičio reikšmėms, daug mažesnėms už radijo bangų sklidimo greitį, kai į reliatyvistinį efektą galima nepaisyti.

Koordinačių nustatymas radiolokaciniu būdu pagrįstas radijo bangų savybe vienalytėje terpėje sklisti tiesia linija ir pastoviu greičiu. Radijo bangų sklidimo greitis priklauso nuo terpės elektromagnetinių savybių ir yra laisvoje erdvėje (vakuume). Jei tai nesukelia didelių klaidų, paprastai imama apytikslė greičio reikšmė. Radijo bangų sklidimo greičio ir tiesumo pastovumas leidžia apskaičiuoti atstumą D nuo radaro iki objekto, matuojant signalo sklidimo nuo radaro iki objekto ir atgal laiką:

Radijo bangų sklidimo tiesumo savybė yra radijo inžinerijos metodų, skirtų matuoti kampines koordinates signalo atvykimo iš objekto kryptimi, pagrindas. Šiuo atveju naudojamos antenos kryptinės savybės.

Radijo inžinerijos metodai taip pat leidžia tiesiogiai nustatyti atstumų skirtumą nuo objekto iki dviejų atstumu nutolusių siųstuvų, matuojant jų radijo signalų priėmimo laiko skirtumą objekte, nustatančiame jo vietą.

Radijo navigacijoje, ieškant objekto buvimo vietos, supažindinama su radijo navigacijos parametro, paviršių ir padėties linijų sąvokomis.

Radijo navigacijos parametras (RPP) yra fizinis dydis, tiesiogiai matuojamas RNS (atstumas, skirtumas arba atstumų suma, kampas).

Padėties paviršius laikomas geometrine erdvės taškų, turinčių tą pačią RNP reikšmę, vieta.

Padėties linija yra dviejų padėties paviršių susikirtimo linija. Objekto vieta nustatoma pagal trijų padėties paviršių arba paviršiaus ir padėties linijos susikirtimą.

Atsižvelgiant į tiesiogiai išmatuojamų koordinačių tipą, yra trys pagrindiniai objekto vietos nustatymo metodai: goniometras, nuotolio ieškiklis ir skirtumo atstumo ieškiklis. Taip pat plačiai naudojamas kombinuotas goniometro-tolio ieškiklio metodas.

Goniometro metodas. Šis metodas yra seniausias, nes galimybę nustatyti radijo bangų atvykimo kryptį A. S. Popovas nustatė dar 1897 m., atlikdamas radijo ryšio eksperimentus Baltijos jūroje.

Tai naudoja antenos krypties savybes perduodant arba priimant radijo signalą. Yra dvi goniometrinių sistemų konstravimo galimybės: radijo krypties nustatymas ir radijo švyturys. Krypties nustatymo sistemoje imtuvo (krypties ieškiklio) antena yra kryptinė, o siųstuvas (radijo švyturys) turi visakryptę anteną. Kai krypties ieškiklis (DF) ir radijo švyturys (RM) yra vienoje plokštumoje, pavyzdžiui, Žemės paviršiuje, kryptis į švyturį apibūdinama guoliu a (7.1 pav., a). Jei guolis matuojamas nuo geografinio dienovidinio (šiaurės-pietų krypties), tada jis vadinamas tikruoju guoliu arba azimutu. Azimutas dažnai laikomas kampu horizontalioje plokštumoje, matuojant iš bet kurios krypties, kuri laikoma nuliu. Kryptis nustatoma imtuvo vietoje, kuri gali būti tiek Žemėje, tiek objekte. Pirmuoju atveju iš Žemės atliekamas objekto krypties nustatymas ir, jei reikia, išmatuota guolio vertė perduodama į objektą (laive) ryšio kanalu. Kai ant objekto yra krypties ieškiklis, radijo švyturio guolis matuojamas tiesiai ant laivo.

Radijo švyturių sistemoje (7.1 pav., b) naudojamas radijo švyturys su kryptine antena ir daugiakrypčiu imtuvu. Šiuo atveju imtuvo vietoje atbulinis guolis matuojamas kulkos krypties, einančios per tašką, kuriame yra radijo švyturys, atžvilgiu. Dažnai naudojamas švyturys su besisukančiu dugnu. Šiuo metu apatinė ašis sutampa su nuline kryptimi (pavyzdžiui, šiaurė), antroji, nekryptinė, PM antena skleidžia specialų nulinį (šiaurės) signalą, kurį priima sistemos imtuvas ir yra kampo pradžia. skaičiuoti. Fiksuodami momentą, kai švyturio besisukančio dugno ašis sutampa su kryptimi į imtuvą (pavyzdžiui, esant signalo maksimumui), galite rasti atbulinį guolį, kuris, tolygiai sukant švyturio dugną, yra proporcinga laiko intervalui tarp nulinio signalo gavimo ir signalo guolio momentu.

Šiuo atveju imtuvas yra supaprastintas, o tai svarbu, kai jis yra laive. Goniometro RNS padėties paviršius yra vertikali plokštuma, einanti per guolio liniją.

Naudojant antžeminius RP ir RM, padėties linija bus ortodromas – didžiojo apskritimo lankas, einantis per RP ir RM vietos taškus. Tai padėties paviršiaus susikirtimo su Žemės paviršiumi linija. Tikrasis guolis (IP) yra kampas tarp dienovidinio ir ortodromo. Mažais atstumais, palyginti su Žemės spinduliu, ortodromas yra apytikslis tiesios linijos atkarpa. Norint nustatyti RP vietą (7.1 pav., c), reikia antrojo RM. Naudodami du guolius, galite rasti RP vietą kaip dviejų padėties linijų (dviejų ortodromų žemės paviršiuje) susikirtimo tašką. Jei sistema yra erdvėje, RP vietai nustatyti reikalingas trečiasis radijo švyturys. Kiekviena pora (RP - RM) leidžia rasti tik padėties paviršių, kuris šiuo atveju bus plokštuma. Nustatant imtuvo vietą, daroma prielaida, kad PM koordinatės yra žinomos.

Jūrų ir oro navigacijoje įvedama kurso sąvoka – kampas tarp išilginės laivo ašies (orlaivio išilginės ašies projekcija į Žemės paviršių) ir kampų pradžios kryptis, kuri pasirenkamas kaip geografinis arba magnetinis dienovidinis, taip pat ortodromo linija. Pagal šį pasirinkimą išskiriami tikrieji, magnetiniai ir ortodrominiai kursai. Orlaiviui skrydžio aukštis naudojamas kaip trečioji koordinatė ieškant vietos – absoliuti (matuojama nuo Baltijos jūros lygio), barometrinė (matuojama barometriniu aukščiamačiu lyginant su lygiu, paimtu nuliu) ir tikroji (trumpiausia vertikalė). atstumas iki žemiau esančio paviršiaus, matuojamas radijo aukščiamačiu). Naudojant radijo aukščiamatį, orlaivio vieta nustatoma koordinačių matavimo goniometro ir nuotolio ieškiklio metodų deriniu.

Tolimačio metodas. Šis metodas pagrįstas atstumo D tarp signalo sklidimo ir priėmimo taškų matavimu pagal jo sklidimo tarp šių taškų laiką.

Radijo navigacijoje tolimačiai veikia su aktyviu atsakomuoju signalu, kurį skleidžia atsakiklio siųstuvo antena (7.2 pav., a), kai priima užklausos signalą. Jei užklausos ir atsako signalų sklidimo laikas yra vienodas, o atsako signalo susidarymo laikas atsakiklyje yra nereikšmingas, tada užklausiklio (radijo nuotolio ieškiklio) matuojamas diapazonas. Atsispindėjęs signalas taip pat gali būti naudojamas kaip atsakas, o tai daroma, kai radijo aukščiamačiu matuojamas radaro nuotolis arba aukštis virš jūros lygio.

Tolimačio sistemos padėties paviršius yra rutulio, kurio spindulys D. Padėties linijos fiksuotoje plokštumoje arba sferoje (pavyzdžiui, Žemės paviršiuje) bus apskritimai, todėl tolimačių sistemos kartais vadinamos apskritomis. . Šiuo atveju objekto vieta nustatoma kaip dviejų padėties linijų susikirtimo taškas. Kadangi apskritimai susikerta dviejuose taškuose (7.2 pav., b), atsiranda atskaitos dviprasmiškumas, kurio pašalinimui naudojamos papildomos orientavimo priemonės, kurių tikslumas gali būti mažas, bet pakankamas patikimam vienos iš dviejų sankirtos pasirinkimui. taškų. Kadangi signalo delsos laiką galima išmatuoti su nedidelėmis paklaidomis, nuotolio ieškiklis RNS leidžia labai tiksliai rasti koordinates. Radijo nuotolio nustatymo metodai pradėti naudoti vėliau nei goniometriniai metodai. Pirmieji radijo nuotolio ieškiklių pavyzdžiai, pagrįsti faziniais laiko delsos matavimais, buvo sukurti SSRS, vadovaujant L. I. Mandelstamui, N. D. Papaleksi ir E. Ya. Shchegolev 1935–1937 m. Impulsų diapazono metodas buvo naudojamas impulsiniame radare, sukurtame 1936–1937 m. vadovaujant Yu. B. Kobzarevui.

Skirtumų nuotolio ieškiklio metodas. Naudojant imtuvo indikatorių, esantį objekte, nustatomas dviejų etaloninių stočių siųstuvų signalų priėmimo laiko skirtumas: . Stotis A vadinama pagrindine, nes jos signalų pagalba sinchronizuojamas pagalbinės stoties B darbas.Atstumų skirtumo matavimas, proporcingas stočių A ir B signalų laiko poslinkiui, leidžia rasti tik vietą. paviršius, atitinkantis šį skirtumą ir turintis hiperboloido formą. Jei imtuvo indikatorius ir stotys A ir B yra Žemės paviršiuje, tai matavimas leidžia mums gauti padėties liniją Žemės paviršiuje hiperbolės c pavidalu.

Dviem stotims galite sukurti hiperbolių šeimą su židiniais stočių A ir B vietose. Atstumas tarp stočių vadinamas baze. Tam tikros bazės hiperbolių šeima yra iš anksto atvaizduojama ir suskaitmeninama. Tačiau viena stočių pora leidžia nustatyti tik padėties liniją, kurioje yra objektas. Norint rasti jo vietą, reikalinga antroji stočių pora (7.3 pav.), kurios pagrindas turi būti išdėstytas kampu į pirmosios poros pagrindą. Paprastai pagrindinė stotis A yra įprasta ir sinchronizuoja abiejų pagalbinių stočių ir . Tokios sistemos padėties linijų tinklelį sudaro dvi susikertančių hiperbolių šeimos, kurios leidžia rasti objekte esančio imtuvo indikatoriaus (PI) vietą.

Skirtumų atstumo ieškiklio sistemos tikslumas yra didesnis nei goniometrinis tikslumas ir artėja prie nuotolio ieškiklio tikslumo. Tačiau pagrindinis jo pranašumas yra neribota talpa, nes antžeminės stotys gali aptarnauti neribotą skaičių PI, esančių sistemos diapazone, nes aptiktame objekte nereikia turėti siųstuvo, kaip tolimačio sistemoje. Pažymėtina, kad hiperbolių asimptotės yra tiesės, einančios per kiekvienos sistemos stočių poros pagrindo centrą.Taigi kelis kartus didesniais atstumais už bazės ilgį padėties linijos išsigimsta į tiesias linijas. dėl to skirtumo nuotolio ieškiklio sistema gali būti naudojama kaip goniometras.

Priklausomai nuo antžeminių stočių signalų tipų ir priimamų PI signalų laiko poslinkio matavimo metodo, išskiriami impulsų, fazių ir impulsų fazių skirtumo diapazono matavimo RNS.

Impulsų skirtumo nuotolio ieškiklio sistemos principą pasiūlė sovietų inžinierius E. M. Rubčinskis 1938 m., tačiau tokios sistemos paplito tik Antrojo pasaulinio karo pabaigoje, kai buvo sukurti metodai tiksliai išmatuoti impulsų laikinę padėtį. Pirmoji fazių skirtumo nuotolio ieškiklio sistema (fazinis zondas) buvo sukurta SSRS 1938 m. Vėliau šis principas pradėtas naudoti Decca, Coordinator ir kt. sistemose.

Kombinuotas goniometro ir nuotolio ieškiklio metodas. Šis metodas leidžia rasti objekto vietą iš vieno taško. Kombinuotas metodas dažniausiai naudojamas radaruose, matuojančiuose nuolydžio diapazoną D, azimutą ir aukščio kampą P (7.4 pav.). Aukščio kampas yra kampas tarp krypties į objektą ir horizontalios plokštumos (Žemės paviršiaus). Azimutas matuojamas šiaurės-pietų kryptimi arba kita kryptimi, kuri laikoma pradine. Perskaičiavę pagrindines koordinates taip pat galite rasti aukštį, horizontalų diapazoną ir jo projekcijas šiaurės-pietų ir vakarų-rytų kryptimis.

Objekto vietos nustatymas iš vieno taško ir naudojant vieną stotį yra didelis kombinuoto metodo privalumas, kuris taip pat plačiai taikomas mažojo nuotolio navigacinėse radijo sistemose.

Nagrinėjami objekto vietos nustatymo taškais su žinomomis koordinatėmis (RNT radijo navigacijos taškais), naudojant paviršius ir padėties linijas, metodai vadinami poziciniais.

Be padėties nustatymo metodų, navigacijoje naudojami negyvos skaičiavimo metodai, integruojant išmatuotą greitį (Doplerio arba oro matuoklį) arba pagreitį (akcelerometrą), taip pat tyrimo ir lyginamieji metodai, pagrįsti televizijos, radaro ir kitų vietovės vaizdų palyginimu su atitinkamais žemėlapiais. .

Jie taip pat naudoja koreliacinius-ekstremalus navigacijos metodus, pagrįstus tam tikros srities (pavyzdžiui, reljefo) būdingo fizinio lauko struktūros nustatymu ir šio lauko parametrų palyginimu su atitinkamais parametrais, saugomais RNS saugojimo įrenginyje. Šių metodų privalumai yra autonomija, maži trukdžiai ir besikaupiančių klaidų nebuvimas nustatant objekto vietą.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

UDC 519.711.3

Netiesiškai judančio objekto koordinačių ir judėjimo parametrų nustatymo metodas naudojant tik goniometrinę informaciją

Pynninenas Sergejus Aleksandrovičius

Šiaurės vakarų valstijos korespondencijos technikos universitetas,

Sankt Peterburgas, Rusija

Anotacijos

Straipsnyje aptariamas netiesiškai judančio objekto trajektorijos įvertinimo skaičiavimo metodas, naudojant tik goniometrinę informaciją. Metodas pasižymi tęstinumo, tvirtumo savybėmis ir leidžia padidinti judėjimo parametrų nustatymo tikslumą, lyginant su esamais metodais.

Raktiniai žodžiai: TRAJEKTORIJOS ANALIZĖ, APROKSIMACIJOS, NETIESINIS JUDĖJIMAS, GONOMETRO INFORMACIJA, JUDĖJIMO PARAMETRAI

NETIESINIO JUDĖJIMO OBJEKTŲ KOORDINAČIŲ IR JUDĖJIMO PARAMETRŲ NUSTATYMO METODAS, NAUDOJANT TIK GUOLIŲ INFORMACIJĄ

Pyunninen Sergejus Aleksandrovičius

Šiaurės Vakarų valstijos technikos universitetai,

Šv. Peterburgas, Rusija

Straipsnyje aprašomas netiesinio judančio objekto įvertinimo trajektorijos apskaičiavimo metodas, naudojant tik guolių informaciją. Metodas pasižymi tęstinumo, tvirtumo savybėmis ir pagerina judėjimo parametrų aptikimo tikslumą, palyginti su esamais metodais.

Raktiniai žodžiai: TRAJEKTORIJOS ANALIZĖ, APROKSIMACIJOS, NETIESINIS JUDĖJIMAS, TIK GUOLIŲ INFORMACIJA, JUDĖJIMO PARAMETRAI

Įvadas

Vienas iš sudėtingiausių navigacijos sistemų algoritmų tipų yra algoritmai, skirti nustatyti objekto judėjimo koordinates ir parametrus (CPDO), naudojant goniometrinę informaciją. Šiandien yra keletas matematinių metodų, tinkamų šiems algoritmams įgyvendinti, ir kiekvienas iš jų turi nemažai reikšmingų apribojimų netiesiškai judančių objektų efektyvumo nustatymo srityje. Sistemų analizės metodų panaudojimas leido suformuluoti naują problemos formuluotę ir jos pagrindu sukurti naują sprendimo metodą, turintį nemažai reikšmingų privalumų.

Problemos formulavimas

Stebėjimo objektas (OB) juda dvimatėje erdvėje lygia trajektorija, kuri yra koordinačių vektoriaus funkcija kaip laiko funkcija ir kurioje yra visa informacija apie stebimo objekto padėtį, parametrus ir judėjimo pobūdį. .

Stebėtojo trajektorija apibūdinama panašia funkcija, kuri laikoma žinoma ir adekvati realiai stebėtojo padėties ir judėjimo parametrams.

Atskirais laiko momentais, parinktais ant vienodos tinklelio su pradžia ir žingsniu, stebėtojas matuoja posvyrio kampą į stebėjimo objektą. Atramos kampas yra kampas tarp krypties į šiaurę ir krypties į stebėjimo objektą.

Guolio kampo stebėjimas atliekamas su tam tikra paklaida - vadinama matavimo paklaida ir laikoma, kad ji pasiskirsto pagal normalaus pasiskirstymo dėsnį.

Remiantis stebėjimo duomenimis, reikia atstatyti taikinio trajektoriją duotu tikslumu.

N polinominis metodas

Stebėjimo objekto trajektorijos sudarymo užduotis yra užduotis sukurti funkciją, kuri aproksimuotų tam tikras atskiras reikšmes, gautas apdorojant stebėjimus.

Norint išspręsti šią problemą, būtina įdiegti funkciją, kuri realizuoja ryšį tarp stebėjimo duomenų ir įvertintų parametrų.

Padarykime tai nurodydami tiesės, einančios per stebėtojo ir OH padėtis ir esanti guolio linija, lygtį (1 pav.).

1 pav. Atramos linijos OH nustatymas.

Stebėtojo koordinatės, - OH koordinatės, P- guolio kampas į OH.

Tiesios linijos lygtis yra tokia:

kur yra tiesinis kampinis koeficientas.

Darysime prielaidą, kad stebėtojas juda funkcijomis aprašyta trajektorija.

Norėdami rasti objekto trajektorijos funkciją, mes sukuriame apytiksles koordinačių funkcijas iš stebėjimo laiko, išreiškiant jas tiesine stačiakampių daugianario, pavyzdžiui, daugianario, deriniu:

kur yra 1-osios ar 2-osios rūšies Čebyševo daugianariai;

Numatomas stebėjimo laikas.

Kiekvienam matavimui apskaičiuojame mėginių ėmimo tinklelį pagal formulę:

kur yra to stebėjimo laikas, yra pirmojo stebėjimo laikas,

Paskutinio stebėjimo laikas.

Spręsdami problemą gauname duomenis apie stebimo objekto padėtį atraminių kampų pavidalu, kurie vėliau paverčiami (1) lygties kampiniais koeficientais:

Dėl trigonometrinių funkcijų skaičiavimo ypatybių guolių kampų stebėjimo duomenyse esantis triukšmas nevienodai veikia skirtingų funkcijos argumento verčių skaičiavimų tikslumą.

Siekiant sumažinti triukšmo trikdžių įtaką, kiekvienai stebėjimo lygčiai atliksime identišką koordinačių transformaciją, kuri pasuka bazinę koordinačių sistemą taip, kad stebėjimo kampai naujoje koordinačių sistemoje būtų artimi 0°.

Norėdami tai padaryti, pasusime koordinates kampu, kurį pasirinksime taip, kad. Šiuo atveju (1) lygties kampo koeficientas bus toks:

Pasuktoje koordinačių sistemoje užrašykime stebėjimo objekto koordinates

Panašias transformacijas atliksime ir stebėtojo koordinatėms.

Perrašę (1) lygtį pasuktai koordinačių sistemai ir sugrupavę žinomus terminus dešinėje, gauname:

Atsižvelgdami į (5) ir pakeisdami (6) į (7), gauname:

Pažymėkime

Kad būtų patogiau, rašome (8) kaip:

Pakeitę aproksimuojančias funkcijas (2) į (9) kiekvienam atliktam stebėjimui, o tada gautą sistemą transformuodami į matricos formą, gauname matricos lygtį:

Čia (11) yra stebėjimų matrica, o (13) yra stulpelio vektorius, kuriame yra stebėtojo koordinatės.

Išsprendę sistemą (10) X, rasime koeficientus. trajektorija netiesinis judėjimas goniometrinis

Pakeitę rastus koeficientus (2), gauname norimas funkcijas, kurios lemia stebimo objekto trajektoriją.

Naudojant Čebyševo stačiakampių daugianarių sistemą, galima stebėti objektą vienodame laiko tinklelyje, o matavimų skaičius gali viršyti 2*n, kur n yra daugianario laipsnis, apytikslis objekto trajektoriją.

Šiuo atveju matricą A reikia sumažinti iki kvadrato formos. Norėdami išspręsti šią problemą, naudosime plačiai naudojamą mažiausių kvadratų metodą, kuris leis papildomai filtruoti matavimus. Dėl to sistema (10) bus tokia:

Tolesnis sistemos sprendimas atliekamas panašiai kaip sistemos (10) sprendimas.

Tirtų metodų judėjimo parametrų nustatymo tikslumo lyginamoji analizė

Toliau pateikiame pagrindinius paklaidos lyginamojo modeliavimo rezultatus nustatant atstumą iki stebimo objekto, naudojant N-guolio metodą ir N-polinario metodą.

2-5 paveiksluose pateikti įvairių tipų stebimo objekto judėjimo rezultatai.

2 pav. Klaida nustatant atstumą iki OH, esant vienodam tiesiniam judėjimui.

3 pav. Klaida nustatant atstumą iki OH vienodai pagreitinto linijinio judėjimo metu.

Tamsintas paviršius - N formos guolių metodas;

Rėmo paviršius – N polinomų metodas.

4 pav. Klaida nustatant atstumą iki OH netiesinio judėjimo metu.

Tamsintas paviršius - N formos guolių metodas;

Rėmo paviršius – N polinomų metodas.

5 pav. Klaida nustatant atstumą iki OH tolygaus judėjimo metu keičiant kursą.

Tamsintas paviršius - N formos guolių metodas;

Rėmo paviršius – N polinomų metodas.

Ašių pasiskirstymas 2-5 diagramose:

– N ašis – tai diskrečiojo stebėjimo eilės numeris;

– S ašis – didžiausias triukšmo lygis stebint guolio kampą (lanko minutėmis);

– E ašis – atstumo nustatymo paklaida (% diapazono iki OH).

Kiekvienam judėjimo tipui, pateiktam grafike, skaičiavimai buvo atlikti remiantis duomenimis iš 1000 skaičiavimo eksperimentų.

Eksperimentiniai parametrai: stebėjimo kampo nustatymo triukšmo modeliavimas pagal normalųjį dėsnį su maks. triukšmo lygis - 60", stebėjimo laikas - 600 s., diskrečiųjų stebėjimų laikotarpis - 15 s., pradinis atstumas iki stebimo objekto - 3000 m.

Ryžiai. 2 parodytas praktinis tiriamų metodų lygiavertiškumas vienodo tiesinio OH judėjimo atveju. Iš tų, kurie pavaizduoti fig. 3-5 grafikai rodo reikšmingą atstumo nustatymo tikslumo pagerėjimą, kai taikant N-polinario metodą netiesiškai judančiam objektui.

Apibendrinti duomenys apie atliktus lyginamuosius įvairių judėjimo tipų efektyvumo koeficiento nustatymo tikslumo tyrimus pateikti 1 lentelėje.

1 lentelė. CPDO nustatymo N-guolio metodu ir N-polinomo metodu TIKSLUMO palyginimas

Objekto judėjimo tipas	Maks. triukšmo lygis,	Klaida nustatant atstumą, %	Klaida nustatant greičio modulį, %
		N-guolio metodas	N polinominis metodas	N-guolio metodas	N polinominis metodas
Vienodos tiesios

Vienodai pagreitintas tiesinis

Išilgai parabolės su pastoviu pagreičiu

Uniforma su kurso pasikeitimu

Rezultatų aptarimas

Siūlomas metodas priklauso geometrinių metodų klasei ir turi didelį skaičiavimo paprastumą bei leidžia:

1) tinkamai įvertinti įvairaus sudėtingumo RP trajektorijas, įskaitant ir netiesines;

2) atlieka vėlesnį OH greičio vektoriaus, pagreičio, pagreičio kitimo greičio vertinimą, analizuojant OH koordinačių priklausomybę nuo laiko;

3) vykdyti nuolatinį uždavinio sprendimą, neatsižvelgiant į OH judėjimo parametrus;

4) generuoti tikslesnius efektyvumo įverčius, lyginant su praktikoje naudojamu N-guolio metodu, stebimo objekto netiesinio judėjimo atvejais;

5) išspręsti problemą trimatėje erdvėje. Norėdami tai padaryti, reikės papildyti sistemą (2) lygtimi, kurioje atsižvelgiama į stebimo objekto aukštį, ir išplėsti matricos lygtį (10) atitinkamomis stebėjimo lygtimis.

Metodas gali būti taikomas:

1) kaip nepriklausomas metodas netiesiškai judančios OH efektyvumui nustatyti;

2) kaip alternatyvus metodas linijiškai judančių objektų judėjimo parametrams nustatyti;

3) kaip preliminarių įverčių sudarymo metodas, kaip adaptyviųjų ir kitų metodų, kuriems reikia nurodyti preliminarius objekto judėjimo parametrų įverčius, dalis.

Bibliografija

1. Benlian Xu. Pritaikomas sekimo algoritmas, skirtas manevruoti tik guolius / Benlian Xu, Zhiquan Wang // IJCSNS tarptautinis kompiuterių mokslo ir tinklo saugumo žurnalas, 2007 m. – sausis. t. 7, Nr. 1. - Pp. 304-312.

2. Hammel S.E. Optimalus stebėtojo judėjimas lokalizavimui su guolio matavimais / S.E.Hammel, P.T.Liu, E.J.Hilliard, K.F.Gong.- Computers and Mathematics with Applications: -18 (1-3).-1989.- pp. 171-180.

3. Landelle B. Tik guolių sekimo tvirtumo svarstymai/B. Landelle/ Information Fusion 11-oji tarptautinė konferencija apie – Prancūzija: Thales Optronique, Universite Paris-Sud, – 2008. – P. 8

4. Li. R. Manevrinio taikinio sekimo tyrimas. I dalis. dinaminiai modeliai. /R. Li ir V.P. Jilkov/Aerospace and Electronic Systems, - IEEE sandoriai, 39(4), 2004.- Pp. 1333-1364.

5. Middlebrook D.L. Tik guolių sekimo automatika vienai nepilotuojamai povandeninei transporto priemonei: disertacija (S.M.) Masačusetso technologijos institutas, Dept. mechanikos inžinerija, 2007 m.

6. Dainavo J.S. Įvesties įvertinimas naudojant kelis manevravimo taikinio sekimo modelius / Sang Jin Shin, Taek Lyul Song// Control Engineering Practice, 2002.–gruodis. t. 10, Nr. 12. - Pp. 1385-1391 m.

7. Kudryavtsev K.V. Metodo, skirto racionaliai nustatyti jūrų objektų judėjimo parametrus naudojant goniometrinę informaciją, tyrimas ir kūrimas. / K.V. Kudrjavcevas/ Dis. Ph.D. tech. Sci. - Maskva, 2006. - 116 p. - RSL OD, 61: 06-5/3066.

8. Pavlov B.V., Šiuolaikiniai navigacijos ir judesio valdymo metodai: informacijos apdorojimo modeliai ir metodai atliekant judesio valdymo užduotis / B.V. Pavlovas, D.A. Goldin // Visos Rusijos seminaras „Vadybos problemos“ // Vadybos problemų institutas pavadintas vardu. V.A. Trapeznikova RAS. - 2010. - Nr. 3. - p. 79-82.

Paskelbta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Slėgio bako valdymo objekto pagreičio kreivių išilgai valdymo ir trikdžių kanalų eksperimentinio nustatymo metodika. Valdymo objekto dinaminės charakteristikos, matematinis dinamikos apibūdinimas tiesine diferencialine lygtimi.

laboratorinis darbas, pridėtas 2010-12-14

Švytuoklės judėjimo lygties išvedimas. Kinetinė ir potenciali energijos jėga. Visų pusiausvyros padėčių nustatymas. Stabilumo tyrimas. Analitinis ir skaitinis sistemos trajektorijos skaičiavimas. Sistemos trajektorijos vaizdavimas įvairiais būdais.

testas, pridėtas 2016-12-04

Nepertraukiamo stebėjimo sistemos modeliavimas remiantis stebėjimo objekto matriciniu modeliu. Įvesties proceso formavimo filtro perdavimo funkcijos radimas. Nubraižyti koordinačių ir greičio priklausomybės nuo laiko grafiką, sistemos fazinę trajektoriją.

kursinis darbas, pridėtas 2013-12-25

Sistemos su struktūriniu pertekliumi samprata ir esmė. Klasifikacija ir veislės. Kiekvienos veislės savybių aprašymas. Objekto veikimo būsenos tikimybės nustatymas. Atsarginio objekto patikimumo lygis, jo skaičiavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2009-03-05

Daugiakriterinio optimizavimo samprata. Linijinis ir matematinis programavimas, teikiantis skaitinius daugiamačių problemų sprendimus su apribojimais. Reitingavimo problemos sprendimas, siekiant nustatyti optimalų objektą, remiantis jo apibrėžiančiais parametrais.

santrauka, pridėta 2014-05-31

Hidraulinio objekto, veikiamo įvairaus pobūdžio potvynių, būklės įvertinimo metodikos sukūrimas naudojant neaiškių aibių teoriją. Galimos rizikos modeliavimas, siekiant išspręsti pakrantės zonos zonavimo problemą.

kursinis darbas, pridėtas 2011-07-23

Van der Pol lygties ir modelio analitinės ir kompiuterinės studijos. 4 eilės Eulerio ir Runge-Kutta metodų taikymo esmė ir ypatumai. Eulerio ir Runge-Kutta metodų tikslumo palyginimas tame pačiame grafike, brėžiant fazių trajektorijas iš 1 taško.

kursinis darbas, pridėtas 2012-10-06

Techninių objektų matematiniai modeliai ir jų įgyvendinimo būdai. Elektrinių procesų analizė antros eilės grandinėje naudojant kompiuterines matematikos sistemas MathCAD ir Scilab. Matematiniai modeliai ir techninio objekto modeliavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2016-03-08

Pagrindiniai apibrėžimai. Sprendimo algoritmas. Nelygybės su parametrais. Pagrindiniai apibrėžimai. Sprendimo algoritmas. Tai tik vienas iš nelygybių su parametrais sprendimo naudojant xOa koordinačių sistemą algoritmų.

kursinis darbas, pridėtas 2002-12-11

Priekabos judėjimo, greičio ir pagreičio funkcijų verčių apskaičiavimas naudojant MathCAD sistemą, veikiant jų pradinėms vertėms, neatsižvelgiant į trikdančią kelio nelygumų jėgą. Priekabos masės įtakos didžiausiai vibracijų amplitudei įvertinimas.

Radiotechniniai išorinių trajektorijų matavimo metodai

Išorinės trajektorijos matavimo įranga, pagrįsta radijo inžinerijos principu, turi didesnį sekimo diapazoną ir yra universalesnė, palyginti su optine įranga. Tai leidžia nustatyti ne tik orlaivio kampines koordinates, bet ir atstumą iki objekto, jo greitį, nuotolio linijos krypties kosinusus ir kt.

Range radijo inžinerinėse sistemose reikia nustatyti delsos laiką t D skleidžiamų arba atspindėtų radijo signalų, kurie yra proporcingi diapazonui, atvykimas

D = ct D ,

Kur Su=3×10 8 m/s - radijo bangų sklidimo greitis.

Priklausomai nuo naudojamo signalo tipo, apibrėžimas t D gali būti atliktas matuojant fazę, dažnį arba tiesioginį laiko poslinkį atskaitos signalo atžvilgiu. Buvo rastas didžiausias praktinis pritaikymas pulsas (laikinas) Ir fazių metodai. Kiekviename iš jų diapazono matavimas gali būti atliekamas kaip neprašytas, taip prašymas būdu. Pirmuoju atveju diapazonas D = ct D, antrame - D = 0,5 ct D .

At pulso metodas be užklausos Didelio tikslumo laikmačiai montuojami orlaivyje ir ant žemės x 1 Ir x 2, sinchronizuojamas prieš paleidimą (9.5 pav.). Pagal impulsus u 1 metraštininkas x 1 borto siųstuvas P skleidžia impulsinius signalus su tašku T. Įžeminimo priėmimo įrenginys ir kt priima juos per t D =D/c. Intervalas t D tarp žemės kronikininko impulsų u 2 ir impulsai u 1 imtuvo išvestyje atitinka išmatuotą diapazoną.

At užklausos pulso metodas signalą siunčia antžeminis siųstuvas, priima borto imtuvas ir perduoda atgal.

Ryžiai. 9.5. Diapazono matavimo be impulsų metodu principas.

Šių metodų tikslumas didėja didėjant impulsų dažniui.

Fazinis metodas diapazono matavimas yra tas, kad signalo delsą lemia fazės poslinkis tarp užklausos ir atsako signalo (9.6 pav.).

Ryžiai. 9.6. Fazių diapazono metodas

Žemės siųstuvas skleidžia vibracijas:

u 1 =A 1 sin(w 0 t+j 0) = A 1 sinj 1,

Kur A 1- amplitudė,

w 0- apskrito dažnio,

j 0- pradinis etapas,

j 1 - signalo virpesių fazė.

Borto įranga perduoda signalą u 1, o žemės imtuvas priima signalą

u 2 = A 2 sin = A 2 sinj 2 ,

Kur j A- fazės poslinkis, kurį sukelia signalo perėjimas įrenginyje, nustatytas skaičiavimu arba eksperimentu.

Signalo virpesių fazės keitimas u 2 palyginti u 1 yra nustatomas pagal ryšį:

j D = j 2 -j 1 = w 0 t D = LpD/(T 0 s),

is kur diapazonas?

Kur l 0- bangos ilgis.

Matuojant kampinio judėjimo parametrai Amplitudės ir fazės metodai plačiausiai naudojami orlaivių radijo inžinerijoje.

Amplitudės metodas yra pagrįstas signalo amplitudių palyginimu skirtingose siunčiančios arba priimančios antenos padėtyse. Šiuo atveju galimi du goniometrinių sistemų diegimo variantai: amplitudės krypties ieškikliai ir švyturiai. Pirmuoju atveju perdavimo įrenginys P yra ant orlaivio, ir antžeminio priėmimo įrenginio spinduliuotės modelį ir kt periodiškai užima I arba II poziciją (9.7 pav.).

Ryžiai. 9.7. Kampinių parametrų matavimo amplitudės metodas

Jei kampas a=0, tada signalo lygis abiejose spinduliuotės modelio padėtyse bus toks pat. Jeigu a¹0, tada signalų amplitudės bus skirtingos, o iš jų skirtumo bus galima apskaičiuoti orlaivio kampinę padėtį.

Tuo atveju, kai informacija apie kampinę padėtį turi būti orlaivyje, naudokite amplitudės švyturys. Tam ant žemės įrengiamas siųstuvas, nuskaitomas antenos spinduliavimo modelis, periodiškai užimantis I ir II pozicijas. Lyginant orlaivio imtuvo gaunamų signalų amplitudes, nustatoma orlaivio kampinė padėtis.

Fazinis metodas remiantis atstumų nuo orlaivio iki dviejų atskaitos taškų skirtumo matavimu O 1 Ir O 2(9.8 pav.).

Ryžiai. 9.8. Fazinis kampinių parametrų nustatymo metodas

Šiuo atveju atstumas iki objekto R 1 Ir R 2 lemia fazių skirtumas DJ taškuose esančio šaltinio skleidžiamus harmoninius virpesius O 1 Ir O 2. Krypties kampo kosinusas q apibrėžta:

Kur IN- atstumas tarp taškų O 1 Ir O 2.

Lauko praktikoje naudojamo išorinių trajektorijų matavimų komplekso pavyzdys yra sistema „Track“ (9.10 pav.). Ši įranga, sukurta ir pagaminta SKB matavimo įrangos NTIIM, naudoja koordinačių-goniometro-pagrindinį principą.

Ją sudaro du sekimo televizijos teodolitai 1, valdymo sistema 2, vieninga laiko sinchronizavimo sistema 3, įrašymo ir informacijos apdorojimo sistema 4. Sistema „Track“ leidžia gauti informaciją apie koordinates, greitį, pasipriešinimo koeficientą, taip pat stebėti. objekto elgsena monitoriaus ekrane .

Ryžiai. 9.10. Išorinių trajektorijų matavimo sistema „Trasas“:

1 sekimo televizijos teodolitas; 2 valdymo sistema; 3 vienetų laiko sinchronizavimo sistema; 4-sistemos informacijai įrašyti ir apdoroti

Toliau pateikiamos pagrindinės „Track“ sistemos charakteristikos:

Klaida matuojant kampines koordinates aukščio kampu iki 60 laipsnių:

Statinis - 15 lankų sek

Dinamika - 30 lankų sek.

Maksimalūs objekto sekimo parametrai

Kampinis greitis - 50 laipsnių / s,

Kampinis pagreitis – 50 laipsnių/sek 2,

Objektų vaizdų kampinių koordinačių įrašymo dažnis yra 25-50 kadrų/sek.

Svarbiausia išorinių balistinių tyrimų užduotis – nustatyti erdvinę orlaivio masės centro vietą, kurią vienareikšmiškai lemia trys erdvinės koordinatės. Šiuo atveju navigacija naudoja paviršių ir padėties linijų sąvokas.

Pagal padėties paviršius suprasti orlaivio vietos taškų geometrinę vietą erdvėje, apibūdinamą pastovia išmatuoto navigacijos parametro reikšme (pavyzdžiui, aukščio kampu, azimuto kampu, nuotoliu ir kt.). Pagal padėties linija, suprasti dviejų padėties paviršių susikirtimą.

Taško padėtį erdvėje galima nustatyti susikirtus dviem padėties tiesėms, trims padėties paviršiams ir padėties linijai su padėties paviršiumi.

Atsižvelgiant į išmatuotų parametrų tipą, išskiriami šie penki orlaivio vietos nustatymo būdai: goniometras, nuotolio ieškiklis, viso ir skirtumo nuotolio ieškiklis ir kombinuotas.

Goniometro metodas yra pagrįstas tuo pačiu metu matuojant orlaivio matymo kampus iš dviejų skirtingų taškų. Jis gali būti pagrįstas tiek optiniais, tiek radijo inžinerijos principais.

At cineteodolito metodas aplikacijos paviršius ties a=konst yra vertikali plokštuma, o paviršiaus padėtis ties b=konst- apskritas kūgis, kurio viršūnė yra taške O (9.11 pav., a).

Ryžiai. 9.11. Objekto koordinačių nustatymas plėvelės teodolito metodu,

a) paviršiaus ir padėties linija, b) koordinačių nustatymo schema

Jų sankirta nustato padėties liniją, sutampančią su kūgio generatrix. Todėl norint nustatyti orlaivio vietą, būtina nustatyti dviejų padėties linijų susikirtimo taško koordinates IŠ 1 Ir IŠ 2(9.11 pav., b), gautas vienu metu iš dviejų matavimo taškų O 1 Ir O 2.

Pagal nagrinėjamą schemą orlaivio koordinatės nustatomos pagal formules:

Kur IN- atstumas tarp matavimo taškų,

R- Žemės spindulys tam tikrame plote.

Naudojant nuotolio ieškiklio metodas orlaivio koordinatės nustatomos pagal trijų sferinių padėties paviršių, kurių spindulys lygus diapazonui, susikirtimo tašką D. Tačiau šiuo atveju neapibrėžtumas kyla dėl to, kad trys sferos turi du susikirtimo taškus, kurių pašalinimui naudojami papildomi orientavimo metodai.

Skirtumo ir bendro nuotolio ieškiklio metodas yra pagrįstas intervalų nuo orlaivio iki dviejų matavimo taškų skirtumo arba sumos nustatymu. Pirmuoju atveju padėties paviršius yra dviejų lakštų hiperboloidas ir objekto koordinatėms nustatyti būtina turėti dar vieną (vaduojančią) stotį. Antruoju atveju padėties paviršius turi elipsoido formą.

Kombinuotas metodas Paprastai naudojamas radarų sistemose, kur orlaivio padėtis apibrėžiama kaip sferinio padėties paviršiaus susikirtimo taškas, kurio spindulys lygus nuotoliui ( D = konst), kūginė paviršiaus padėtis ( b=konst) ir vertikalią paviršiaus padėtį ( a=konst).

Doplerio metodas orlaivio greičio ir padėties nustatymas grindžiamas siųstuvo skleidžiamo ir priimančiojo įtaiso suvokiamo nešiklio signalo dažnio pasikeitimo poveikiu, priklausomai nuo jų santykinio judėjimo greičio:

F d =¦ pr -¦ 0,

Kur F d- Doplerio dažnis,

¦ pr - gaunamo signalo dažnis,

¦ 0 - perduodamo signalo dažnis.

Galima atlikti Doplerio dažnio matavimus neprašytas arba prašymas metodas. At neprašytas metodas, orlaivio radialinis greitis esant signalo bangos ilgiui l 0, yra apibrėžta:

V r = F d l 0,

adresu prašymas metodas:

V r =F d l 0 /2.

Norėdami nustatyti diapazoną, turite integruoti skrydžio greičio matavimo rezultatus per laiką, kai objektas juda nuo pradžios taško. Skaičiuojant koordinates, naudojamos visuminių nuotolio ieškiklio sistemų priklausomybės.

Orlaivio parametrų nustatymo pagal Doplerio efektą schemos pateiktos 9.12 pav.

Ryžiai. 9.12. Orlaivio koordinačių nustatymo Doplerio metodu schema:

a) be signalinės relės, b) su signaline rele

Atliekant išorinius mažų orlaivių (kulkų, artilerijos ir raketų sviedinių) judėjimo trajektorijos matavimus, naudojamos NTIIM gaminamos Doplerio nuotolio radiolokacinės stotys DS 104, DS 204, DS 304.

Ryžiai. 9.13. Doplerio nuotolio radarų stotys

DS 104, DS 204, DS 304

Jie naudoja užklausos metodą ir leidžia nustatyti greitį bet kurioje trajektorijos dalyje, dabartines koordinates vertikalioje plokštumoje, apskaičiuoti pagreičius, Macho skaičius, pasipriešinimo koeficientą, vidutinius ir medianinius pradinio greičio nuokrypius kadrų grupėje.

Pagrindinės DS 304 stoties techninės charakteristikos yra šios:

Minimalus kalibras - 5 mm,

Greičio diapazonas - 50-2000 m/s,

Diapazonas - 50 000 m,

Greičio matavimo paklaida - 0,1%,

Zondavimo signalo dažnis - 10,5 GHz,

Sukuriamos signalo galios lygis yra 400 mW.

Remiantis išmatuotų geometrinių parametrų visuma, EMR šaltinių vietos nustatymo sistema skirstoma į:

· trianguliacija (goniometras, krypties nustatymas);

· skirtumo tolimačiai;

· kampinio skirtumo nuotolio ieškikliai.

Išmatuotų geometrinių dydžių tipas ir skaičius lemia EMR šaltinio vietos nustatymo sistemos erdvinę struktūrą: erdviškai atskirtų EMR šaltinio signalų priėmimo taškų skaičių ir jų vietos geometriją.

Trianguliacijos (goniometro, krypties nustatymo) metodas pagrįstas krypčių (guolių) į EMR šaltinį nustatymu dviejuose erdvės taškuose, naudojant radijo krypties ieškiklius, išdėstytus d pagrindu (18 pav., a).

Ryžiai. 18. Trianguliacijos metodo, skirto EMR šaltinio vietai plokštumoje (a) ir erdvėje (b) nustatyti, paaiškinimas

Jei EMR šaltinis yra horizontalioje arba vertikalioje plokštumoje, tada jo vietai nustatyti pakanka išmatuoti du azimuto kampus μ1 ir μ2 (arba du aukščio kampus). EMR šaltinio vieta nustatoma tiesių O1I ir O2I – dviejų padėties linijų – susikirtimo tašku.

Norėdami nustatyti šaltinio vietą erdvėje, išmatuokite azimuto kampus qa1 ir qa2 dviejuose taškuose O1 ir O2 ir aukščio kampą qm1 viename iš šių taškų arba, atvirkščiai, aukščio kampus qm1 ir qm2 dviejuose priėmimo taškuose ir azimuto kampas qa1 ties vienu iš jų (18 pav., b).

Skaičiuojant atstumą nuo vieno iš priėmimo taškų iki šaltinio galima nustatyti naudojant išmatuotus kampus ir žinomą bazinę vertę d:

iš čia mes prilyginame dvi h išraiškas:

Taigi atstumas iki šaltinio

Trianguliacijos metodą lengva techniškai įgyvendinti. Todėl jis plačiai naudojamas radijo ir RTR sistemose, pasyviosiose radarų įvairovės sistemose skleidžiančių objektų koordinatėms aptikti ir nustatyti.

Reikšmingas trianguliacijos metodo trūkumas yra tas, kad padidėjus EMR šaltinių, esančių krypties ieškiklio aprėpties zonoje, skaičiui, gali atsirasti klaidingų nesamų šaltinių aptikimo (19 pav.). Kaip matyti iš 19 pav., kartu su trijų tikrų šaltinių I1, I2 ir I3 koordinačių nustatymu, aptinkami ir šeši klaidingi šaltiniai LI1, ..., LI6. Klaidingi aptikimai gali būti pašalinti naudojant trianguliacijos metodą, gavus perteklinę informaciją apie krypties nustatymo šaltinius – padidinus nuotolinių radijo krypties ieškiklių skaičių arba identifikuojant gautą informaciją kaip priklausančią konkrečiam šaltiniui. Identifikavimas gali būti atliktas lyginant krypties ieškiklio gaunamus signalus pagal nešlio dažnį, pasikartojimo periodą ir impulso trukmę.

Ryžiai. 19.

Papildoma informacija apie šaltinius taip pat gaunama apdorojant signalus, gautus atskirtuose erdvės taškuose, kryžminės koreliacijos būdu.

Klaidingų aptikimų pašalinimas naudojant trianguliacijos metodą galimas ir gavus duomenis apie atstumų nuo spinduliuotės šaltinio iki priėmimo taškų (radijo krypties ieškiklių) skirtumą. Jei guolio linijų susikirtimo taškas yra ne ant hiperbolės, atitinkančios intervalo skirtumą, tai yra klaidinga.

Vietos nustatymo skirtumo diapazono matavimo metodas pagrįstas atstumų nuo EMR šaltinio iki priėmimo taškų, kuriuos erdvėje skiria atstumas d, matavimu, naudojant RES. Šaltinio vieta plokštumoje randama kaip dviejų hiperbolių (dviejų intervalų skirtumai, išmatuoti trijuose priėmimo taškuose), priklausančių skirtingiems pagrindams A1A2, A2A3, susikirtimo taškas (20 pav.). Hiperbolių židinio taškai sutampa su priėmimo taškų vietomis.

Ryžiai. 20.

EMR šaltinių erdvinė padėtis nustatoma pagal tris diapazono skirtumus, išmatuotus nuo trijų iki keturių priėmimo taškų. Šaltinio vieta yra trijų revoliucijos hiperboloidų susikirtimo taškas.

Vietos nustatymo goniometro skirtumo ir atstumo ieškiklio metodas apima atstumų nuo EMR šaltinio iki dviejų atskirtų priėmimo taškų skirtumo matavimą, naudojant RES, ir krypties iki šaltinio matavimą viename iš šių taškų.

Norint nustatyti šaltinio koordinates plokštumoje, pakanka išmatuoti azimutą μ ir arterinio slėgio intervalų skirtumą nuo šaltinio iki priėmimo taškų. Šaltinio vieta nustatoma pagal hiperbolės ir tiesės susikirtimo tašką.

Norint nustatyti šaltinio padėtį erdvėje, būtina papildomai išmatuoti EMR šaltinio pakilimo kampą viename iš priėmimo taškų. Šaltinio vieta randama kaip dviejų plokštumų ir hiperboloido paviršiaus susikirtimo taškas.

Klaidos nustatant EMR šaltinio vietą plokštumoje priklauso nuo dviejų geometrinių dydžių matavimo paklaidų:

· du guoliai trikampio sistemose;

· du nuotolio skirtumai skirtumų tolimačių sistemose;

· vienas guolis ir vienas diapazono skirtumas kampinio skirtumo nuotolio ieškiklio sistemose.

Taikant centruotą Gauso klaidų pasiskirstymo nustatant padėties linijas dėsnį, vidutinė kvadratinė paklaidos reikšmė nustatant šaltinio vietą yra:

kur yra klaidų dispersijos nustatant padėties linijas; r yra atsitiktinių paklaidų kryžminės koreliacijos koeficientas nustatant padėties linijas L1 ir L2; r - padėties linijų susikirtimo kampas.

Nepriklausomoms paklaidoms nustatant padėties linijas r = 0.

Trianguliacijos metodu nustatant šaltinio vietą

Šaknies vidurkio kvadrato padėties klaida

Naudojant vienodus krypties ieškiklius

Didžiausias tikslumas bus tada, kai padėties linijos susikerta stačiu kampu (r = 90°).

Vertinant paklaidas nustatant šaltinio vietą erdvėje, reikia atsižvelgti į trijų geometrinių dydžių matavimo paklaidas. Vietos paklaida šiuo atveju priklauso nuo padėties paviršių santykinės erdvinės orientacijos. Didžiausias padėties nustatymo tikslumas bus tada, kai padėties paviršių normalės susikerta stačiu kampu.

Skirtumų nuotolio ieškiklio ir goniometrinių (krypties nustatymo) metodų, skirtų AEI koordinatėms nustatyti, lyginamasis vertinimas

Praktikoje radijo spinduliuotės šaltinių (ERS) koordinatėms nustatyti naudojami goniometriniai (krypties nustatymo), tolimačio, suminio nuotolio ieškiklio, skirtumo nuotolio ieškiklio metodai, taip pat jų deriniai.

Iš šių metodų aprašymo galima nustatyti jiems būdingus bruožus.

Taigi, norint įgyvendinti nuotolio ieškiklio ir viso nuotolio ieškiklio metodus, priėmimo taškuose turi būti žinoma signalo struktūra. Atsižvelgiant į tai, tarp aukščiau išvardytų RES tipų tokie metodai gali būti naudojami tik korinio ryšio abonentų terminalams (AT) nustatyti, nes jų veikimas iš esmės įmanomas tik valdant bazinei stočiai, kuri visada matuoja diapazoną. AT radijo ryšio metu.

Taikant kampinio matavimo (UM) ir skirtumo diapazono matavimo metodus (RDM), informacija apie tikslią signalo struktūrą nereikalinga, pakanka nurodyti tik spektro sritį, kurioje yra pagrindinė signalo energija. signalas sutelktas. Be to, vis daugiau infraraudonųjų spindulių koordinatėms nustatyti skirtos įrangos gamintojų atkreipia dėmesį į RDM dėl nebrangių kompaktiškų skaičiavimo išteklių ir patobulintų radijo priėmimo technologijų, duomenų perdavimo kanalų prieinamumo, taip pat dėl tikslių paskirstytų laiko signalų. .

Lentelėje pateikiami tradicinių RDM konstravimo variantų (su griežtu periferinių priėmimo taškų sinchronizavimu) pranašumų ir trūkumų analizės rezultatai, palyginti su PA, pasiskolinti iš Tarptautinės telekomunikacijų sąjungos ataskaitos ITU-R SM.2211.

Lentelė

Paprastesni reikalavimaiantena	Antena yra pigi, nesudėtinga ir gali būti mažo dydžio. RDM imtuvai gali naudoti vieną paprastą anteną (pavyzdžiui, vienpusį arba subalansuotą dipolį). Papildomas privalumas yra tai, kad žemo profilio antena gali būti pagaminta mažo dydžio.
Lengvesnis vietos pasirinkimas ir kalibravimo reikalavimai	RDM atveju vietos pasirinkimo reikalavimai yra ne tokie griežti nei PA, ir praktiškai nereikia kalibruoti. Dėl to RDM įrangos diegimas yra greitesnis. Galima įdiegti papildomus RDM imtuvus, kad būtų išvengta šešėlio nuo aukštų kliūčių. PA sistemoje vietos turi būti parinktos taip, kad būtų sumažintas bangos fronto iškraipymas, kurį sukelia vietinių kliūčių antrinė spinduliuotė, žemės atspindžiai ir dirvožemio laidumo pokyčiai. Kai kurios PA sistemos antenų matricos turi būti sukalibruotos po montavimo vietoje, kad būtų sumažintos nuo dažnio ir krypties priklausomos klaidos.
Plačiajuostis, žemas SNR ir trumpos trukmės signalai	RDM metodas efektyviai veikia su naujais ir atsirandančiais signalais, kuriems būdingi sudėtingi moduliavimo metodai, platus dažnių juostos plotis ir trumpa trukmė. Didėjant signalo pralaidumui, RDM efektyvumas paprastai didėja. PA metodas efektyviai veikia su siaurajuoste signalais. Pažangūs PA metodai gali būti naudojami bet kokių signalų, įskaitant plačiajuosčius, sudėtingus ir trumpus, vietai nustatyti. PA efektyvumo laipsnis, apytiksliai, nepriklauso nuo signalo pralaidumo, su sąlyga, kad kanalų, kuriuose vyksta greitoji Furjė transformacija (FFT), atstumas yra lygus signalo pralaidumui. Abu metodai, RDM ir AM, veikia efektyviau su signalais, kurių SNR didesnis ir kurių integravimo laikas ilgesnis. Stiprinimas dėl koreliacijos apdorojimo leidžia RDM metodais aptikti ir rasti signalus su mažu (ir net neigiamu) SNR. Be to, ji leidžia naudoti papildomus RDM imtuvus nustatant geografinę vietą. Maži SNR signalai gali būti apdorojami naudojant pažangias PA technologijas, tokias kaip koreliacijos PA technika su padidinta skiriamąja geba arba pagalbiniai duomenys (atskaitos krypties radimas). Norint nustatyti trumpalaikių signalų šaltinių geografinę vietą, reikia koordinuotai veikti imtuvus, sinchronizuotus laiku iki vertės dalies, atvirkščiai proporcingos signalo pralaidumui. Tokios galimybės suteikimas yra būtina RDM sistemų veikimo sąlyga. Be to, RDM gali nustatyti geografinę vietą remdamasi labai trumpos trukmės matavimais, atliktais naudojant ilgesnės trukmės signalus. Jei PA antenos elementai bus perjungti, tada reikalingas integravimo laikas bus mažesnis.
Sistemos sudėtingumas	RDM sistemos imtuvas ir antena yra paprastesni nei tipinis PA sistemos antenų masyvas ir dviejų arba kelių kanalų imtuvas. RDM sistemos imtuvui reikalingas bent vienas realaus laiko RF kanalas, kad būtų galima apdoroti be uždelsimo ir su didžiausia signalo perėmimo tikimybe (1) .
Nekoreliuojamo triukšmo ir trukdžių slopinimas	Naudojant koreliacijos apdorojimą, naudojamą RDM, galima slopinti bendro dažnio signalus, bendro laiko triukšmą ir trukdžiusius signalus, kurie nėra koreliuojami tarp matavimo vietų. Ši savybė leidžia sistemai nustatyti signalo šaltinių geografinę vietą, turinčią mažą signalo, trukdžių ir triukšmo santykį (žemą SINR). Pažangios PA sistemos gali sušvelninti nekoreliuojamų ir kartu atsirandančių bendro dažnio trukdžių poveikį, naudodamos koreliaciją su atskaitos signalais. Kiti pažangūs apdorojimo metodai, pvz., MUZIKA, gali būti atsparūs nesusijusiam triukšmui ir trukdžiams. Tačiau tokie metodai reikalauja brangių skaičiavimų ir nėra plačiai naudojami spektro stebėjimui.
Koherentinių bendro dažnio trukdžių (daugiatakių) mažinimas tam tikromis sąlygomis	PA ir RDM efektyvumo laipsnis mažėja daugiatakio – koherentinių trukdžių tuo pačiu dažniu sąlygomis. Kiekvieno metodo poveikis skiriasi priklausomai nuo jutiklio padėties kelių kelių atspindžių atžvilgiu. Esant pakankamam signalo pralaidumui, RDM metodas yra mažiau jautrus bangos fronto iškraipymui dėl vietinių kliūčių (vietinių kelių kelių). Gali prireikti pažangaus signalo apdorojimo, kad būtų pašalintas padėties neapibrėžtumas, atsirandantis dėl tolimų kliūčių (nuotolinis kelių kelias). Išplėstinis apdorojimas gali dar labiau filtruoti koreliacines poras, naudojamas RDM padėties nustatymui, ir pagerinti rezultatus didelio kelių krypčių aplinkoje. Pažangus RDM apdorojimas gali panaikinti kelių takų laiko delsas tarp matavimo vietų ir užtikrinti aukštą našumą sudėtingoje vietovėje.
Konfigūracijos svarstymai	RDM ir UM užtikrina didžiausią tikslumą, kai IRI yra matavimo vietų suformuoto perimetro centre. Geografinės vietos nustatymo RDM metodu tikslumą lemia tikslumo mažinimo geometrinis rodiklis, laiko sinchronizacijos kokybė ir RDM vertinimo kokybė. PA metodų tikslumas tiesiogiai priklauso nuo atstumo tarp šaltinio ir kiekvieno PA imtuvo. Padėties neapibrėžtis priklauso nuo guolio kampo neapibrėžtumo ir atstumo nuo imtuvo iki numatomos padėties. Abiejų metodų padėtis ir guolio neapibrėžtis didėja didėjant atstumui.
Puikiai tinka naudoti RF jutiklių tinkluose	Taikant abu metodus, RDM ir UM, imtuvų skaičiaus padidinimas pagerina rezultatus. RDM metodas puikiai tinka daugelio imtuvų diegimui.
Galimybė analizuoti visiškai neprisijungus centriniame serveryje	RDM sistemos gali saugoti ir įrašyti laiko suderintus signalų matavimus iš visų imtuvų, todėl analizę galima atlikti visiškai neprisijungus centriniame serveryje. Tai apima kiekvieno imtuvo signalo spektrinę analizę, kryžminės koreliacijos matavimus ir geografinę vietą. PA sistemose kai kurie signalo matavimai (pavyzdžiui, krypties nustatymo rezultatai ir krypties nustatymo tikslumas) taip pat gali būti saugomi ir įrašomi centriniame serveryje. Šie matavimai yra suderinti laike pagal laiko sinchronizavimo laipsnį, kuris pasiekiamas PA sistemoje. Matavimai, tokie kaip spektrinė analizė ir kryžminė koreliacija, nėra tipiški, nes jiems reikia tokių pačių magistralinių duomenų perdavimo spartų kaip ir RDM.

(1) Tipiškos koreliacinės interferometrijos sistemos naudoja laiko padalijimą, kad sumažintų reikalingų imtuvų skaičių. Šioms sistemoms reikia dviejų ar trijų imtuvų, prijungtų prie penkių, septynių ar daugiau antenų. Šios sistemos yra mažiau sudėtingos nei visiškai lygiagrečios krypties nustatymo sistemos, tačiau norint nustatyti padėtį, reikia ilgesnės minimalios signalo trukmės.

Iš pirmo žvilgsnio lentelėje pateikta UM ir RDM privalumų ir trūkumų kokybinė analizė rodo, kad radijo stebėjimo procedūrai įgyvendinti yra priimtinesnis naudoti RDM. Tačiau negalima tvirtai teigti, kad šis metodas bus priimtinesnis visais atvejais. Todėl toliau atliksime išsamesnį šių metodų palyginimą kiekybiniu pagrindu. Tam naudosime klaidos dispersijos elipsės pavidalo indikatorių, kuris apibūdina vietos klaidų sklaidą konkrečiais skaitiniais rodikliais – jos mažųjų ir didžiųjų pusašių dydžiais, taip pat jų nuolydžiu.

Norint sukurti sklaidos elipsę, kurios centras yra taškas, pirmiausia apskaičiuojami vietos tikslumo matricos elementai . Tikslumo matricos atvirkštinė vertė yra koordinačių skaičiavimo klaidų koreliacinė matrica, atitinkanti Rao-Kramerio ribą , kur yra dispersija išilgai ašies, yra koreliacijos momentas ir yra dispersija išilgai ašies.

Proto tikslumo matricos elementai apskaičiuojami naudojant formules:

(1)

Kur , - krypties ieškiklių koordinatės, - bendras krypties ieškiklių vietų skaičius, - euklidinis atstumas tarp taškų ir plokštumoje yra guolio įvertinimo vidutinė kvadratinė paklaida (RMS), radianais.

RDM padėties nustatymui tikslumo matricos elementai apskaičiuojami per matricos sandaugą.

Gali būti naudinga perskaityti: