Способ определения собственного местоположения судна на основе сигналов автоматической идентификационной системы и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована в фискальных системах контроля местоположения судов в качестве альтернативного способа определения координат, в частности, для детектирования локальной подмены сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou). Достигаемый технический результат – определение местоположения судна на основе анализа характеристик сигналов автоматической идентификационной системы (АИС), излучаемых объектами в зоне радиовидимости устройства, без использования аппаратуры спутниковой навигации. Определение местоположения судна производится путем детектирования направлений прихода сигналов АИС от одного или более источников (судов, буев, береговых станций АИС), выделения из этих сигналов информации о местоположении этих источников и последующего решения задачи определения собственных координат, для чего используется радиотехническое устройство, позволяющее определять необходимые характеристики сигналов АИС и реализующее алгоритмы расчета собственных координат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована в фискальных системах контроля местоположения судов, в качестве альтернативного способа определения местоположения судна, в частности, для детектирования локальной подмены сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou, при выходе из строя судового приемника глобальных навигационных спутниковых сигналов, а также для определения местоположения судна при отключении судового транспондера автоматической идентификационной системы (АИС).

Из уровня техники известны способы определения местоположения судна на основе сигналов автоматической идентификационной системы (АИС), из которых наиболее близким аналогом заявленного способа является автономная навигационная система позиционирования для судна с автоматической идентификационной системой (см. CN102305936, опубл. 04.01.2012) (1). Система включает в себя систему береговых опорных станций автоматической идентификационной системы (АИС) с высокоточной синхронизацией времени, судовое навигационное терминальное оборудование автоматической идентификационной системы (АИС) и синхронизацию по атомным часами с множественной точностью; система опорных береговых станций АИС с множеством опорных источников, совместно использующие самоорганизацию, исключительно высокоточную синхронизацию по атомным часам, и используемую для отправки навигационного сообщения и измерения несущей волны путем совместного использования и исключительно использования беспроводного канала автоматической идентификационной системы (АИС); навигационное терминальное оборудование судна автоматической идентификационной системы (АИС) содержит беспроводной приемный модуль, модуль обработки измерения сигнала и основной модуль управления; беспроводной приемный модуль используется для приема различных навигационных сообщений и измерения вариаций сигнала несущей волны; модуль обработки измерения сигнала используется для измерения несущей волны, извлечения сообщений, разрешения позиционирования и представления результата позиционирования в основной модуль управления; и основной модуль управления используется для вывода и применения результата позиционирования.

Недостатками ближайшего аналога (1) является привязка к береговой инфраструктуре АИС, необходимость модернизации как береговых станций, так и судового оборудования. Аналог использует метод определения координат, основанный на определении времени задержки сигнала берег - судно.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства для определения местоположения судна на основе сигналов автоматической идентификационной системы является радиолокационная вспомогательная система, основанная на системе автоматической идентификации судна (см. CN201548689, опубл. 11.08.2010)(2). Радиолокационная вспомогательная система включает в себя систему автоматической идентификации судна (АИС), хост-машину для обработки радиолокационных данных и приемник радиолокационной станции, в которой система автоматической идентификации судна (АИС) используется для получения информации о судне, передаваемой судами, и передачи полученной информации судна в обработку радиолокационных данных хост-машины, система автоматической идентификации судна (АИС) и радиолокационный приемник соответственно электрически соединены с хост-машиной обработки радиолокационных данных, а система автоматической идентификации судна (АИС) электрически соединена с хост-машиной обработки принимающей радары через последовательный интерфейс.

Недостатком близкого аналога (2) является отсутствие функции автономного определения местоположения по сигналам системы АИС. Аналог (2) предназначен, прежде всего, для информационной подсветки объектов, обнаруженных судовым радаром, а также определения судов, не излучающих сигналов АИС.

Техническим результатом заявленной группы изобретений является определение местоположения судна только на основе анализа характеристик сигналов АИС, излучаемых объектами в зоне радиовидимости устройства, без использования аппаратуры спутниковой навигации данного судна.

Заявленный технический результат достигается посредством создания способа определения собственного местоположения судна на основе сигналов автоматической идентификационной системы, включающего определение углов прихода сигналов автоматической идентификационной системы от одного или более независимых источников сигнала автоматической идентификационной системы, в качестве которых могут быть использованы суда, буи или береговые станции автоматической идентификационной системы, методом радиопеленгации с использованием двух или более разнесенных антенн, установленных на объекте с искомыми координатами, определение географических координат этих источников путем декодирования и анализа информации, содержащийся в сигналах автоматической идентификационной системы от этих источников, и последующее вычисление собственного местоположения объекта на основе определенных координат источников сигнала автоматической идентификационной системы и углов между ними одним из следующих методов: при наличии данных о курсе и скорости судна с искомыми координатами разновременных измерений углов прихода сигналов от одного источника сигнала автоматической идентификационной системы применяется используемый в навигации метод крюйс-пеленга, при наличии данных о курсе объекта с искомыми координатами и данных об углах прихода сигналов автоматической идентификационной системы от двух источников используется применяемый в навигации метод пеленга двух ориентиров, а при наличии данных об углах прихода сигналов от трех или более источников сигналов автоматической идентификационной системы, используется применяемый в геодезии метод однократной или многократной обратной засечки соответственно.

Заявленный технический результат достигается также посредством создания устройства для определения собственного местоположения судна на основе характеристик сигналов автоматической идентификационной системы, содержащего не менее двух штыревых антенн с круговой диаграммой направленности, размещенных на расстоянии не менее λ/2 друг от друга, где - длина волны сигналов автоматической идентификационной системы, при этом каждая антенна соединена с полосовым фильтром, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, каждый из которых соединен с приемным устройством, содержащим фазовый пеленгатор, обеспечивающий вычисление углов прихода радиосигналов, путем обработки сигналов с каждой антенны, содержащих одно и то же сообщение автоматической идентификационной системы, а также процессор, обеспечивающий демодуляцию сообщений, выделение из них координатной информации, и расчет на основе этой информации и опциональной информации собственного местоположения.

Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими схемами:

Фиг.1 – схема определения местоположения судна;

Фиг.2 – схема детектора характеристик сигналов автоматической идентификационной системы с функцией определения угла прихода сигнала автоматической идентификационной системы.

На фиг.2 позиции обозначают следующее:

1 – антенны;

2 – полосовые фильтры;

3 – аналого-цифровые преобразователи;

4 – приемное устройство, содержащее фазовый пеленгатор и процессор;

5 – фазовый пеленгатор;

6 – процессор;

7 – источник информации о собственном курсе и скорости судна;

8 – технические средства контроля.

Заявленная группа изобретений представляет собой способ определения координат судна с использованием специальной приемной аппаратуры сигналов автоматической идентификационной системы (АИС), которую предлагается включить в состав технических средства контроля (ТСК) рыболовных судов. Основным отличием данной аппаратуры от обычного приемника сигналов АИС является антенная система, позволяющая определить углы прихода сигналов путем применения алгоритмов анализа задержки фазы, а также использование этой информации в комплексе с данными о расположении источников этих сигналов для определения собственного местоположения.

Предлагаемый подход к определению координат основывается на следующих положениях:

1) Знание координат источников сигнала и направления прихода этих сигналов позволяет определить положение приемника, и, соответственно, судна.

2) Вокруг судна в зоне радиовидимости приемника АИС (до 70 км) с ненулевой вероятностью есть более одного источника сигнала АИС (судно, буй, береговая станция), передающие свои координаты в сообщениях АИС типов 1, 2, 3, 4, 11, 18, 21, 27, и не подверженных возможному воздействию средств локальной подмены спутниковых навигационных сигналов на судне с искомыми координатами.

3) Известен ряд методов радиопеленгации, позволяющих определить направления прихода сигналов от каждого из судов.

Исходными данными для выбора метода определения местоположения целевого судна могут быть: информация о скорости, курс судна и количество судов в зоне радиовидимости. В зависимости от набора доступных исходных данных, для определения местоположения судна могут быть использованы следующие известные методы вычисления:

1) при наличии данных о скорости и курсе данного судна, и регистрации углов прихода сигналов АИС от 1 источника, можно определить местоположение данного судна методом крюйс-пеленга, путем обработки разновременных измерений;

2) при наличии данных о курсе и углах прихода АИС сигналов от 2-х источников можно использовать метод пеленга двух ориентиров;

3) при регистрации углов прихода сигналов АИС от 3-х источников можно определить место методом обратной однократной засечки;

4) при регистрации углов прихода сигналов АИС от 4-х источников и более, используется метод обратной многократной засечки.

Для реализации описанного способа определения местоположения судна, предлагается следующая схема приемника АИС, совмещенного с системой радиопеленгации. Сигналы с двух или более антенн (1), находящихся на расстоянии , где λ - длина волны на частотах автоматической идентификационной системы, каждая из которых имеет круговую диаграмму направленности и представляет собой штырь, передаются в высокочастотный тракт приемника, где сигнал от каждой антенны независимо фильтруется полосовым фильтром (2), полученный аналоговый сигнал на частоте АИС оцифровывается аналого-цифровым преобразователем (3), после этого оцифрованный сигнал АИС передается в приемное устройство (4). Один из сигналов обрабатывается, так же как и в обычном приемнике АИС, при этом определяется начало и конец каждого сообщения АИС. Эта информация передается в модуль приемного устройства, содержащий фазовый пеленгатор (5). Этот модуль совместно обрабатывает все сигналы, содержащие одно и то же сообщение АИС, и выдает искомый угол. Навигационная задача решается процессором устройства (6) с привлечением при необходимости информации о собственном курсе и скорости судна.

Заявленная группа изобретений решает проблему возможных искажений реальных перемещений судна путем локальной подмены навигационных сигналов ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou за счет вычисления положения судна альтернативным способом. Проблема таких детектирования таких искажений надзорными органами является актуальной, поскольку оборудование для подмены сигналов глобальных навигационных спутниковых систем становится все более доступным, и может стать распространенным инструментом для сокрытия истинного местонахождения судна при браконьерстве.

1. Способ определения собственного местоположения судна на основе сигналов автоматической идентификационной системы, включающий определение углов прихода сигналов автоматической идентификационной системы от одного или более независимых источников сигнала автоматической идентификационной системы, в качестве которых используют суда, буи или береговые станции автоматической идентификационной системы, методом радиопеленгации с использованием двух или более разнесенных антенн, установленных на объекте с искомыми координатами, определение географических координат этих источников путем декодирования и анализа информации, содержащейся в сигналах автоматической идентификационной системы от этих источников, и последующее вычисление собственного местоположения объекта на основе определенных координат источников сигнала автоматической идентификационной системы и углов между ними одним из следующих методов: при наличии данных о курсе и скорости судна с искомыми координатами разновременных измерений углов прихода сигналов от одного источника сигнала автоматической идентификационной системы применяется используемый в навигации метод крюйс-пеленга, при наличии данных о курсе объекта с искомыми координатами и данных об углах прихода сигналов автоматической идентификационной системы от двух источников используется применяемый в навигации метод пеленга двух ориентиров, а при наличии данных об углах прихода сигналов от трех или более источников сигналов автоматической идентификационной системы используется применяемый в геодезии метод однократной или многократной обратной засечки соответственно.

2. Устройство для определения собственного местоположения судна на основе характеристик сигналов автоматической идентификационной системы, содержащее не менее двух штыревых антенн с круговой диаграммой направленности, размещенных на расстоянии не менее друг от друга, где λ - длина волны сигналов автоматической идентификационной системы, при этом каждая антенна соединена с полосовым фильтром, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, каждый из которых соединен с приемным устройством, содержащим фазовый пеленгатор, обеспечивающий вычисление углов прихода радиосигналов путем обработки сигналов с каждой антенны, содержащих одно и то же сообщение автоматической идентификационной системы, а также процессор, обеспечивающий демодуляцию сообщений, выделение из них координатной информации и расчет на основе этой информации и опциональной информации собственного местоположения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств радиоэлектронного подавления приемных устройств каналов управления, телеметрии, передачи данных и спутниковой навигации беспилотных летательных аппаратов (БЛА).

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах, использующих сигналы с фазокодовой манипуляцией, в том числе в радарах с синтезированной апертурой (РСА).

Изобретение относится к области радиотехники и контрольно-измерительной техники и предназначено для обнаружения импульсных сигналов на фоне шумовых помех и аналого-дискретного преобразования (предобработки) этих сигналов, в частности для измерения текущих значений параметров выделенных импульсов из аддитивной смеси сигналов и помех при априорной неопределенности её характеристик.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений (ИРИ). Достигаемый технический результат - расширение видов радиолокационных сигналов, контролируемых в ходе радиотехнического мониторинга.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к устройствам контроля работоспособности радиолокационных систем. Достигаемый технический результат – обеспечение синхронной работы устройства наземного контроля радиолокационной системы управления в режиме реального времени.

Изобретение относится к области компьютерной техники и может быть использовано в автоматизированных системах для выполнения комплексных математических операций с целью выделения сигналов на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается дифракционного лидара. Лидар включает в себя лазерный излучатель, блок управления, передающий оптический тракт, приемный оптико-электронный тракт, цифровой вычислитель и потребитель информации.

Изобретение относится к области систем защиты объектов от средств воздушной разведки, прицеливания и наведения путем формирования ложной радиолокационной обстановки и может быть использовано для радиолокационной маскировки индивидуальных и групповых стационарных объектов.

Изобретение относится к радиолокационным методам и предназначено для извлечения из доплеровских портретов воздушной цели (ВЦ) признака идентификации в виде пространственного размера ВЦ, оцененного по частотной протяженности доплеровского портрета (ДпП).

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для стабилизации уровня ложных тревог при обнаружении сигналов. Технический результат - повышение уровня правильного обнаружения малозаметных целей, уменьшение количества ложных помех и ложных обнаружений.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению местоположения огнестрельной пушки на местности и определению параметров траектории полета пущенного с ее помощью снаряда.

Изобретение относится к акустике, в частности к способу пеленга направления на источник звука. Способ локализации предполагает прием звуковых сигналов от источника с помощью набора из трех микрофонов, выбор трех пар микрофонов и для каждой из пар расчет обобщенной взаимной корреляции звуковых сигналов.

Изобретение относится к акустике, в частности к способу пеленга направления на источник звука. Способ локализации предполагает прием звуковых сигналов от источника с помощью набора из трех микрофонов, выбор трех пар микрофонов и для каждой из пар расчет обобщенной взаимной корреляции звуковых сигналов.

Изобретение относится к пеленгаторам и может быть использовано для определения направления и дальности до источника сигналов. Сущность: устройство содержит ПЭВМ (1), блок (5) системы единого времени, блок (6) связи с абонентами, первый блок (7) схем ИЛИ, а также первый и второй идентичные каналы, каждый из которых включает антенный блок (2), первый усилитель (3), первый фильтр (4), блок (8) датчиков света, первый блок (9) усилителей, первый блок (10) фильтров, второй блок (11) усилителей, первый пороговый блок (12), второй блок (13) схем ИЛИ, третий блок (14) усилителей, второй блок (15) фильтров, четвертый блок (16) усилителей, второй пороговый блок (17), третий блок (18) схем ИЛИ, первый блок (19) ЦАП, первый блок (20) калибраторов, второй блок (21) ЦАП, второй блок (22) калибраторов, первый ЦАП (23), первый калибратор (24), сейсмометр (25), второй усилитель (26), второй фильтр (27), первый пороговый элемент (28), первая схема (29) И, первый таймер (30), вторая схема (31) И, первый счетчик (32), второй ЦАП (33), второй калибратор (34), микробарометр (35), третий усилитель (36), третий фильтр (37), четвертый усилитель (38), четвертый фильтр (39), второй пороговый элемент (40), третья схема (41) И, второй таймер (42), четвертая схема (43) И, второй счетчик (44), первый АЦП (45), второй АЦП (46), первый блок (47) АЦП, второй блок (48) АЦП, третий таймер (49), четвертый таймер (50), тактовый генератор (51).

Способ относится к измерениям, в частности к пеленгу. Техническим результатом является уменьшение погрешности использования его на однопозиционном пункте наблюдения и увеличение помехоустойчивости при наличии мешающих сигналов, приходящих во время прохождения инфразвуком расстояния от источника сигнала до пункта наблюдения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению местоположения стрелка на местности с использованием звуковых волн. .Достигаемый технический результат – повышение точности определения координат стрелка.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам обнаружения источников звука. Устройство содержит микрофоны для приема звуковых сигналов, аналого-цифровые преобразователи, два средства вычисления автокорреляции между звуками, модуль вычисления взаимной корреляции, средство обнаружения источника звука, в частности, приближающегося транспортного средства, модуль определения неисправности.

Изобретение относится к бортовой системе обнаружения стрелка, содержащей множество датчиков, прикрепленных к корпусу летательного аппарата, например вертолета. Датчики предназначены для приема сигналы только ударной волны.

Настоящее изобретение относится к техническим решениям для правоохранительных органов и служб безопасности и более конкретно к способам оценки дальности до точки выстрела.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения полевых акустических характеристик корабельных антенн. Для измерения полевых характеристик корабельных приемных и излучающих антенн на подводном аппарате (ПА) установлены две излучающие антенны (АИ1, АИ2) и две приемные антенны (АП1, АП2).

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована в фискальных системах контроля местоположения судов в качестве альтернативного способа определения координат, в частности, для детектирования локальной подмены сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Достигаемый технический результат – определение местоположения судна на основе анализа характеристик сигналов автоматической идентификационной системы, излучаемых объектами в зоне радиовидимости устройства, без использования аппаратуры спутниковой навигации. Определение местоположения судна производится путем детектирования направлений прихода сигналов АИС от одного или более источников, выделения из этих сигналов информации о местоположении этих источников и последующего решения задачи определения собственных координат, для чего используется радиотехническое устройство, позволяющее определять необходимые характеристики сигналов АИС и реализующее алгоритмы расчета собственных координат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх