Способ первичного отождествления позиционных измерений и определения местоположения целей в наземной пространственно распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки
METHOD OF PRIMARY IDENTIFICATION OF POSITION MEASUREMENTS AND LOCATION OF TARGETS IN A GROUND-BASED SPATIALLY DISTRIBUTED RADIO NAVIGATION SYSTEM IN CONDITIONS OF MULTI-PURPOSE ENVIRONMENT

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации, а именно к способу определения местоположения наземных целей наземной пространственно распределенной радионавигационной системой (РНС), содержащей передатчики опорных станций РНС, наземный приемник, в которой для подсвета целей используются сигналы передатчиков РНС.
Радионавигационная система «передатчики - цели - приемник» решает задачу, связанную с объединением в приемнике информации, поступающей от нескольких передатчиков при радиолокационном наблюдении нескольких целей. Эта задача состоит в отождествлении измеряемых параметров с соответствующими целями и определении местоположения этих целей.
В радиолокации весьма обширный и важный класс лоцируемых объектов составляют источники радиоизлучений, наблюдение за которыми осуществляется приемниками, принимающими излучаемые радиосигналы. Широкое применение на практике нашли системы, базирующиеся на пеленгационных методах [1].
Одной из задач, решаемых при радиолокационном наблюдении, является задача отождествления пеленгов источников излучений, измеренных в различных приемных устройствах [2].
Известны также способы многопозиционной радиолокации [3, 4, 5].
Однако эти способы не предназначены для определения координат наземных целей в пространственно распределенной РНС.
Задачей предлагаемого способа является определение местоположения нескольких наземных целей радионавигационной системой по измерениям сумм расстояний от наземных целей до передатчиков опорной станции РНС и наземного приемника, координаты которых известны. При этом в наземном приемнике неизвестна информация о принадлежности измеренных расстояний той или иной наземной цели.
Поставленная задача решается следующим способом:
n
n
цm
цm
0
0
nm
- передатчики опорных станций РНС с известными координатами (х, y), (n=1, 2, …, N) излучают навигационные сигналы, которые рассеиваются наземными целями с искомыми координатами х, у (m=1, 2, ..., М), наземный приемник с известными координатами (х, у), синхронизированный с передатчиками опорных станций РНС, по сигналам, рассеянным наземными целями, измеряет расстояния R«n-й передатчик - m-я цель - приемник»;
ц
ц
- для обзора пространства возможного расположения целей задаются координаты виртуальной наземной цели х(k), у(k), k=1, 2, …, K;
M
- формируется L=K×N систем уравнений из разностей между виртуальными и измеренными расстояниями «n-й передатчик - m-я цель - приемник»,
- формируются суммы модулей разностей
M
L=l, 2, …, K×N;
L
- после расчета сумм модулей разностей Δ координатами М наземных целей выбираются координаты, соответствующие М минимальным значениям этих сумм.
На Фиг. 1 приведена функциональная схема наземной пространственно распределенной РНС «передатчики - цели - приемник».
1
2
N
n
n
0
0
Наземная пространственно распределенная РНС состоит из наземных передатчиков опорных станций 1, 1, …, 1 с известными координатами (х, у), (n=1, 2, …, N) и наземного радиоприемника 2 с известными координатами (х, у).
1
2
N
1
2
М
цm
цm
Наземные передатчики опорных станций 1 1, …, 1 излучают навигационные сигналы, которые рассеиваются наземными целями 3, 3, …, 3 с искомыми координатами (х, у), (m=1, 2, …, М).
0
0
1
2
N
1
2
М
Наземный приемник 2 с известными координатами (х, у), синхронизированный с наземными передатчиками опорных станций 1, 1, …, 1 наряду с навигационными сигналами, распространяющимися вдоль прямого пути «n-й передатчик - приемник» принимает навигационные сигналы, рассеянные наземными целями 3, 3, …, 3, находящимися в зоне действия наземной пространственно распределенной РНС.
При приеме слабого рассеянного навигационного сигнала осуществляется компенсация мощного навигационного сигнала прямого распространения, играющего роль структурно-детерминированной помехи. Для этого при приеме входной реализации в виде смеси мощного прямого навигационного сигнала и слабого навигационного сигнала, рассеянного целью, осуществляется процедура обнаружения мощного прямого сигнала, формируется точная копия этого сигнала и вычитается из записанной входной реализации [6].
1
2
N
nm
1
2
М
1
2
М
Далее наземный приемник 2, синхронизированный с наземными передатчиками опорных станций 1, 1, …, 1, измеряет расстояния R, «n-й передатчик - m-я цель - приемник». Однако в наземном приемнике 2, неизвестно какой из m-ой наземной цели 3, 3, …, 3 принадлежит расстояние «n-й передатчик - m-я цель - приемник». Из-за этого возникает большое число возможных вариантов координат наземных целей 3, 3, …, 3
1
2
М
1
2
М
В ходе процесса первичного отождествления результатов измерений в наземной пространственно распределенной РНС необходимо измерения расстояний, проведенные по навигационным сигналам, рассеянным наземными целями 3, 3, …, 3 и принятым в наземном приемнике 2, поставить в соответствие нужной наземной цели 3, 3, …, 3 и грубо определить ее координаты.
1
2
М
ц
ц
1
2
М
Способ первичного отождествления позиционных измерений и определения местоположения целей в наземной пространственно распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки основан на виртуальном обзоре пространства возможного расположения наземных целей 3, 3, …, 3 по координатам х и у с шагом, соответствующим разрешающей способности наземной пространственно распределенной РНС. При этом на каждом k-ом шаге сканирования задаются предполагаемые координаты х(k) и у(k) виртуальной цели 3, 3, …, 3.
ц
ц
nm
Координаты виртуальной цели х(k) и у(k) связываются с измеренными расстояниями R вдоль трассы распространения «n-й передатчик - m-я цель - приемник» с помощью системы приближенных уравнений
n
где ε, n=1, 2, …, N - погрешность измерения расстояний.
1
2
М
Особенность этой системы состоит в том, что в наземном приемнике 2 неизвестно какой из m-ой наземной цели 3, 3, …, 3 принадлежит расстояние «n-й передатчик - m-я воздушная цель - приемник».
M
M
Из-за этого возникает большое число возможных вариантов систем уравнений, определяемое количеством K виртульных наземных целей и числом возможных переборов расстояний, равным N. Вследствие этого число возможных вариантов систем уравнений для определения координат равно K×N.
1
2
М
Для решения поставленной задачи сформулируем критерий принадлежности координат виртуальных целей соответствующим наблюдаемым целям 3, 3, …, 3.
Перепишем уравнения системы (1) в виде разностей между левой и правой частями
M
Число L возможных вариантов систем (2) равно K×N.
Для каждого варианта сформируем сумму модулей разностей
M
L=1, 2, …, K×N.
ц
ц
цm
цm
m
nm
Эта сумма будет иметь минимальное значение, когда координаты х(k) и у(k) виртуальной цели будут близки к координатам (х, у), истинной цели 3 и измеренные приемником 2 расстояния R будут принадлежать этой цели.
ц
ц
M
То есть критерием наличия М целей в точках их возможного расположения (х(k), у(k)), будет М минимальных значений суммы  из всех L=K×N возможных.
L
nm
L
Таким образом, после расчета модулей разностей Δ координатами М целей выбираются координаты, соответствующие М минимальным значениям этих модулей, при этом набор из М векторов, каждый из которых включает N измерений R, обеспечивающий минимум Δ, является результатом первичного отождествления позиционных измерений в наземной пространственно распределенной радионавигационной системе.
Литература
1. Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993, стр. 73-74, 392-396].
2. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. / Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Минервин Н.Н. и др. / Под ред. проф. Я.Д. Ширмана. - М.: ЗАО "Маквис", 1998, стр. 608].
3. Зайцев Д.В. Многопозиционные радиолокационные системы. М.: «Радиотехника», 2007, 96 с.
4. Патент 2332684 РФ, МПК G01S 10/00. Способ многопозиционной радиолокации и устройство для его осуществления / А.Л. Куликов (РФ); Куликов Александр Леонидович (РФ). - №2007102750; Заявлено 24.01.2007; Опубл. 27.08.2008, Бюл. 24. - 5 с.: 1 ил.
5. Патент 2584689 РФ, МПК G01S 13/74. Многопозиционная система определения воздушных судов / Г.Н. Майков, А.В. Демидюк, Е.В. Демидюк (РФ); Геннадий Николаевич Майков (РФ), Андрей Викторович Демидюк (РФ), Евгений Викторович Демидюк (РФ). - №2014145250; Заявлено 11.11.2014; Опубл. 20.05.2016, Бюл. 14. - 11 с.: 3 ил.
6. Патент 2591052 РФ, МПК G01S 5/06, G01S 13/95. Способ обнаружения и оценки радионавигационных параметров сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью, и устройство его реализации / В.В. Кирюшкин и др (РФ); Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (РФ), Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина « (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (РФ). - №2014101847; Заявлено 21.01.2014; Опубл. 27.07.2015, Бюл. 19. - 12 с. 1 ил.