СПОСОБ И СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА НА ТЕРРИТОРИИ
METHOD AND SYSTEM FOR LOCATING AN OBJECT ON A TERRITORY

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения объектов в пределах определенной территории.
В настоящее время существует необходимость в осуществлении контроля за перемещением объектов или в определении неизвестного местоположения конкретного объекта. Известные методы определения координат в основном основаны на использовании системы определении координат при помощи передатчиков, находящихся на искусственных спутниках земли, например, системы GPS (США), ГЛОНАС (РФ) и т.п., и системы для передачи данных, например сети стандартов связи GSM, EDJE, CDMA, NMT, МРТ и т.д., имеющие зону покрытия на определенной территории
Известен способ определения координат подвижного объекта, включающий установку не менее трех датчиков волнового сигнала в заранее известных точках, периодическое всенаправленное излучение кодированного волнового сигнала излучателем, расположенным на объекте, прием этого сигнала всеми датчиками, передача сигналов от каждого датчика в центр обработки информации, идентификация сигналов центром обработки информации, определение центром обработки информации, имеющим известные координаты, разности времен прихода между сигналами, вычисление по ним местоположения объекта (см. Европейский патент, №0169538, кл. G06K 11/06, 1986).
Наиболее близким к изобретению является способ распознавания местоположения объекта (см. патент РФ №20860513, кл. G01S 5/02, 1992). Сущность известного решения состоит в том, что после приема кодированного волнового сигнала нескольких датчиков, в центр обработки информации передают сигналы всех датчиков, осуществляют прием кодированного волнового сигнала излучателя, после чего идентифицируют все принятые сигналы в центре обработки информации, разность времен прихода сигналов определяют между сигналом излучателя и сигналом каждого датчика, а после вычисления местоположения объекта информация о нем передается по соответствующей линии связи на объект.
Недостатком существующих способов определения местоположения является необходимость в установке и использовании для целей такого определения дополнительного оборудования, что существенно усложняет технический аспект использования таких способов, а также повышает экономическую составляющую в плане увеличения стоимости их практического применения.
Задачей изобретения является создание группы технических решений, лишенных указанных недостатков, одновременно обеспечивающих, однако, высокую точность определения местоположения объекта.
Техническим результатом от использования заявленной группы технических решений является повышение точности определения географического местоположения объекта при сокращении финансовых затрат на его осуществление.
Поставленный технический результат достигается созданием способа определения местоположения объекта на территории, включающего предварительный выбор интервала между географическими точками на территории, предварительное измерение физических параметров искусственного электромагнитного излучения в выбранных точках, запись в базу данных указанных физических параметров в отношении каждой выбранной географической точки, и последующее определение местоположения объекта путем измерения физических параметров искусственного электромагнитного излучения в заданной точке территории, передачу полученных данных на устройство обработки информации, сравнение полученных данных с параметрами, записанными в базу данных, установление совпадения полученных данных с записанными в базу данных и определение географического местоположения объекта.
Дополнительные варианты реализации способа предполагают использование в качестве источников искусственного электромагнитного излучения передающих антенн радио и/или телевизионных станций и/или систем подвижной связи (СПС), последующее измерение физических параметров искусственного электромагнитного излучения в заданной точке территории посредством датчика электромагнитного излучения, встроенного в радиоэлектронное средство, предварительное измерение таких физических параметров искусственного электромагнитного излучения в выбранных точках, как ширина сигнала и/или частота и/или фаза и/или мощность и/или поляризация, дополнительное определение географического местоположения источников искусственного электромагнитного излучения, а также дополнительное периодическое обновление базы данных указанных физических параметров в отношении каждой выбранной географической точки.
Поставленный технический результат достигается также созданием системы определения местоположения объекта на территории, содержащей по меньшей мере одно радиоэлектронное средство, оснащенное датчиком измерения физических параметров искусственного электромагнитного излучения, устройствами передачи и приема информации, имеющее удаленную связь с активным терминалом, включающим базу данных, содержащую сведения о параметрах электромагнитного излучения в каждой выбранной заранее географической точке территории, блок сравнения параметров датчика измерений радиоэлектронного средства с параметрами электромагнитного излучения, содержащимися в базе данных для определения географической точки, в которой все параметры базы данных совпадают с полученными параметрами электромагнитного излучения и устройство передачи информации о координатах установленной географической точки на радиоэлектронное устройство.
Изобретение иллюстрируется схемами, иллюстрирующими этапы предварительного измерения физических параметров искусственного электромагнитного излучения в выбранных точках и запись в базу данных таких физических параметров в отношении каждой выбранной географической точки, а также процесс собственно определения местоположения.
В общем виде процесс реализации заявленного способа можно разделить на два этапа:
первый этап (см. схему «сбор данных») - сбор и запись данных о параметрах искусственного электромагнитного излучения в соответствующих точках пространства посредством анализа характеристик электромагнитного излучения (ЭМИ) в указанных точках, т.е. по существу «описание» посредством характеристик ЭМИ единичной точки пространства и формирование базы данных на основании собранных сведений (создание своего рода «электромагнитной карты местности» как аналога географической карты той же местности). Технические средства реализации данного этапа различны и предполагают возможность использования как специального оборудования (его конструкция не относится к предмету заявленной группы изобретений и в данной заявке не рассматривается), так и любых приемников электромагнитного излучения индивидуального пользования (радиоприемников, сотовых телефонов и т.п.). Передачу собранных данных на сервер и формирование базы данных (БД) осуществляют любым известным на сегодняшний день способом формирования информации в электронном виде;
второй этап (см. схему «вычисление местоположения») - этап собственно определения местонахождения объекта. Реализация этапа предусматривает первоначальное измерение (определение) характеристик ЭМИ в соответствующей точке пространства объектом, заинтересованным в определении (идентификации) своего географического местоположения. Полученные данные передаются на сервер системы и сравниваются с имеющимися, сохраненными ранее в БД. Сервер посредством соответствующих аппаратных средств находит запись о ранее собранных характеристиках, наиболее близких к полученным и передает объекту географические (ширина, долгота) или топонимические (названия улиц, номера домов и т.п.) координаты места проведения измерений. В зависимости от требуемой точности определения местонахождения может быть предусмотрена дополнительная функция направления запроса на повторные (дополнительные) измерения.
Рассмотрим применение заявленного способа на примере сетей радиосвязи. Общеизвестно, что указанные сети обладают большим количеством передатчиков, что способствует многократному повышению точности определения местоположения. Немаловажно также то, что каждый передатчик в сети имеет свои уникальные признаки: частота и ширина передаваемого сигнала, уровень излучаемой мощности и пр., а известные GSM устройства (далее - «оборудование») способны принимать сигналы всех передатчиков в границах своих технических возможностей, вне зависимости от принадлежности передатчика тому или иному оператору связи. Другими словами, используя вложенные производителем в оборудование свойства и функции или, при необходимости, восполнив их отсутствие специальной программой и/или дополнительными элементами и устройствами, мы, по существу, получаем устройство для определения координат в соответствии с заявленным способом. Процессу собственно определения местоположения предшествует, как было отмечено выше, этап сбора информации о каждой точке пространства, записи и формирования на основании полученных характеристик базы данных. Запись может иметь следующий вид: географические координаты точки + характеристики ЭМИ диапазона GSM. В качестве характеристик могут быть использованы частота ЭМИ, в уровень мощности сигнала от каждого передатчика базовой станции, уровень модуляции сигналов, фаза сигнала амплитуда, спектральная ширина. Очевидно, что в соответствующей точке пространства могут быть записаны характеристики нескольких передатчиков и, следовательно, чем собранных данных больше, тем точнее описание электромагнитной обстановки в соответствующей точке пространства. В процессе собственно определения местоположения необходимым является выявление особенностей электромагнитной обстановки и поиск соответствия. Находится запись, в соответствии с которой полученные характеристики наиболее близки к ранее собранным и, в зависимости от необходимой точности, происходит или передача координат места проведения измерений или сообщение о необходимости провести повторное или дополнительное измерение.
В качестве примера рассмотрим представленный ниже пример реализации заявленного способа в сети GSM для конкретной географической точки пространства. Сбор данных происходил посредством разработанного программного обеспечения, служащего как для автоматизации процесса сбора, так и для систематизации полученных данных в виде электронных таблиц (при отсутствии такой программы сбор может происходить в ручном режиме). На основании полученных данных была сформирована база данных соответствия между выбранной географической точкой пространства и параметров искусственного ЭМИ в этой точке. В графическом виде результаты могут быть представлены в виде следующей таблицы:
п.п. №
Широта
Долгота
Частота, Гц
Мощность
поляризация верт./гор./круговая
1
55*50’12"
37*44’48"
934.50
0
0
2
55*50’12"
37*44’48"
935.60
35
в
3
55*50’12"
37*44’48"
936.20
45
в
4
55*50’12"
37*44’48"
937.00
67
в
5
55*50’12"
37*44’48"
940.00
23
в
6
55*50’12"
37*44’48"
952.40
56
в
7
55*50’12"
37*44’48"
952.60
41
в
8
55*50’12"
37*44’48"
949.00
60
в
9
55*50’12"
37*44’48"
958.40
32
в
10
55*50’12"
37*44’48"
945.60
39
в
11
55*50’12"
37*44’48"
959.60
44
в
12
55*5042"
37*44’48"
960,00
0
0
13
55*50’12"
37*44’48"
970,00
0
0
14
55*50’12"
37*44’48"
980,00
0
0
15
55*50’12"
37*44’48"
990,00
0
0
16
55*50’12"
37*44’48"
1000,00
0
0
17
55*50’12"
37*44’48"
1010,00
0
0
18
55*50’12"
37*44’48"
1020,00
0
0
19
55*50’12"
37*44’48"
1030,00
0
0
20
55*50’12"
37*44’48"
1040,00
0
0
21
55*50’12"
37*44’48"
1050,00
0
0
Значения со второго по одиннадцатый приняты в качестве рабочих для выбранной точки. Далее процесс определения местоположения осуществляют в описанной выше последовательности.