Позиционные методы определения координат

Позиционные методы определения координат Координаты

Сложносоставное слово «радиолокация» возникло при объединении латинских терминов «radiare» (излучение) и «locatio» (расположение). Соответственно, радиолокация (РЛ) – это определение месторасположения объекта.

В современном мире понятие РЛ обозначает комплекс технической радиоаппаратуры и способы ее применения для вычисления координат и характеристик движения объектов с использованием радиоволн.

Благодаря РЛ работают навигационные системы, производится обнаружение и управление воздушными, водными, наземными объектами, обеспечивается безопасность движения, получаются необходимые данные для предсказания погоды и многое другое.

Определение координат, расстояния до искомого объекта может производиться разными способами.

Разберем позиционные методы нахождения цели. Подробно рассмотрим дальномерный, угломерный, разностно-дальномерный и угломерно-дальномерный алгоритмы. Сравним два наиболее применяемых алгоритма – разностно-дальномерный и угломерный.

Позиционные методы определения местоположения объекта

Это стандартные способы нахождения цели. Они основаны на установлении линий или поверхностей положения на земле или в околоземном пространстве.

Поверхность положения (ПП) – это набор пространственных точек, имеющих одинаковые значения измеряемого навигационного параметра. Например, для характеристики дальности форма ПП – сфера с центром – в месте нахождения радиостанции.

Область пересечения двух ПП определяет линию положения (ЛП), являющуюся комплексом точек на поверхности земли, имеющих также одинаковую величину конкретного параметра навигации.

Дальномерный

Метод основан на определении расстояния между радиолокационной станцией (РЛС), излучающей сигнал, и объектом, принимающим его. Значение вычисляется по времени прохождения импульса.

Поверхность положения для дальномерного алгоритма имеет форму сферы, а линия положения – окружности на плоскости земли.

Для определения координат дальномерным способом сигнал подается от двух радиолокационных станций. Соответственно будет 2 поверхности и 2 линии положения в виде пересекающихся кругов.

В точке пересечения фигур и находится искомый объект.

Но дальномерный метод определения координат не может точно указать положение цели, так как круги имеют две точки пересечения, поэтому для определения места локации применяют дополнительные способы навигации.

Разностно-дальномерный

Для этого метода требуется установка трех или четырех радиолокационных станций. 4 объекта группируются в пары, в которых один из двух источников радиосигнала является ведущим, а второй зависимым. Когда в схеме три станции, то одна – основная, а две, расположенные под углом (меньше 180 градусов) – подчиненные.

Разностно-дальномерный

С помощью сигналов от главной и второстепенной станций получают линию положения. Она имеет гиперболическую форму. Аналогичную линию положения выдает вторая пара источников радиосигнала.

Место расположения искомого объекта находится в точке пересечения двух гипербол.

Этот способ устанавливает локацию с высокой точностью. Также разностно-дальномерный метод определения координат позволяет следить за неограниченным количеством целей.

Угломерный

Этот способ применяется в двух видах:

  • радиомаячном;
  • радиопеленгаторном.

В первом случае используется ненаправленная антенна на радиолокационной станции и направленная на маяке.

Определяют линию, от которой будут отсчитывать угол расположения объекта (пеленг). Как правило, это вектор, идущий с юга на север, или меридиан.

Радиомаяк отправляет сигнал, станция принимает и вычисляет его направление, после чего определяет угол между прямой «источник радиосигнала – цель» и меридианом. Полученное значение называют азимутом или истинным пеленгом.

При радиопеленгаторном способе маяк оснащен ненаправленной антенной, а станция – направленной.

Но с помощью одного приемника радиосигнала невозможно определить координаты локации, поэтому в угломерной схеме используются 2 радиомаяка.

Тогда будут получены 2 пеленга и обозначены 2 линии положения, в точке пересечения которых и расположена цель.

Описанный способ работает только в случае, если объект и радионавигационные системы находятся на одной плоскости, например, на поверхности Земли. Когда требуется определить местоположение цели в пространстве, например, спутника СРНС (спутниковая радионавигационная система), то необходим третий маяк.

На заметку. Точность установления координат угломерным способом ниже, чем у дальномерного и разностно-дальномерного метода определения местоположения.

Угломерно-дальномерный

В ближней навигации применяется комбинированный способ вычисления координат. Для него требуется только одна радиолокационная станция, умеющая устанавливать дальность, азимут и угол положения, определяемые между поверхностью земли и прямой, соединяющей источник радиосигнала и объект.

Оборудование для станции, используемое при этом методе определения местоположения, должно включать в себя радиопеленгатор и радиодальномер.

Первый устанавливает направление расположения объекта – азимут и угол места, а второй показывает расстояние до него.

Пересечение поверхности положения радиодальномера (сфера) и линии положения пеленгатора (прямая) показывает точку, в которой расположена цель.

Сравнение разностно-дальномерного и угломерного методов

Для применения дальномерного и угломерно-дальномерного способов установления координат требуется знать структуру сигнала, поэтому они чаще используются для нахождения местоположения абонентов сотовых операторов.

Разностно-дальномерный метод определения координат источника радиоизлучения, как и угломерный, не требует данных о структуре сигнала, для применения этих способов достаточно установить спектральную область радиосигнала.

Но есть и отличия этих двух способов.

Параметры Разностно-дальномерный метод Угломерный метод
Антенны Несложная конструкция.

Возможно изготавливать в миниатюрных размерах.

Низкая стоимость производства.

На данный момент нет простых схем.

Высокая цена изготовления.

Калибровка Практически не нужна Отдельные решетки требуют периодической калибровки для снижения погрешности показаний
Сигналы Эффективен при работе с широкополосными сигналами малой длительности Не зависит от ширины полосы
Шумы, помехи Сла́бо чувствителен, подавляет шумы и помехи на совпадающей частоте Возможна установка дополнительных блоков, понижающих уровень шума, но это значительно увеличивает стоимость оборудования и требует сложных вычислений
Зависимость точности получаемой информации от расположения Наименьшая погрешность при размещении индикатора радиоимпульса в центре периметра, определяемого местами замеров Зависит от расстояния между источником сигнала и каждым маяком
Хранение и обработка данных Информация собирается со всех приемников, координируется по временны́м параметрам, передается на центральный сервер, позволяя производить анализ в автономном режиме На центральный сервер отправляются результаты и точность пеленгации.

Для сбора и хранения нетиповых параметров (спектральный анализ, перекрестная корреляция) не хватает скорости передачи информации по соединительным линиям

Для определения координат расположения объекта в радиолокации применяются позиционные методы.

Основой расчета служат поверхности и линии положения.

Выбор способа для поиска цели определяется количеством приемопередающих устройств.

 

Оцените статью
Блог о спутниковом слежении
Добавить комментарий

Adblock
detector