Способ и система децентрализованного измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и определения их местоположения

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и техническим средствам измерения расстояния между техническими объектами мобильных технических объектов и их местоположения. Технический результат - разработка способа и системы определения положения подвижных технических объектов одной группы, снабженных вычислительными средствами относительно положения объектов второй группы. Система децентрализованного измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и определения их местоположения, характеризующаяся тем, что в первой группе 1O упорядоченных по i≥0 объектов 1Oi и во второй группе 2О упорядоченных по j объектов 2Oj каждый объект 1Oi имеет источник U1 сигнала S, посылаемого объектам lO, приемник U2 этого сигнала и индикатор U3 завершения приема сигнала S, имеет источники U4 сигналов Sj, посылаемых объектам 2Oj соответственно, имеет приемники U5 сигналов *Sj, посылаемых объектами 2Oj соответственно, имеет блок управления U6 с выходами L1, L4, L6, входами L2, L3, L5, L7, содержащий средства отсчета интервала времени между посылкой сигнала Sj и приемом сигнала *Sj, в которой каждый объект 2Oj имеет приемник U7 сигнала Sj и передатчик U8 сигнала *Sj. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и техническим средствам измерения расстояния между техническими объектами мобильных технических объектов и их местоположения.

Технический результат заключается в обеспечении быстрого определения расстояний и местоположения объектов децентрализовано, без использования центра управления этими действиями.

Известны «Способ и система управления взаимодействием автономных мобильных технических объектов с быстрой реакцией на изменение состояния объектов и внешней среды» из RU 2697729 С1, 19.08.2019, принятые в качестве прототипа.

В прототипе выполняются следующие действия по измерению расстояний «выделяют с использованием приоритетного управления единственный объект-лидер, который назначает единственный объект модулем связи (MS); определяют удаленность объектов от MS; синхронизуют взаимодействия объектов, причем объекты, используя их удаленность, упорядочивают передачи сообщений в MS так, чтобы разряды всех сообщений поступали в MS в заданном порядке».

Таким образом, в прототипе специальной процедурой выделяется объект-лидер, который далее каждому объекту из группы объектов поочередно посылает команду определения расстояния от одного из объектов группы, например, лидера.

Часто ставится другая задача. Имеется упорядоченная группа объектов, все объекты или часть из них подвижны. Скорость их перемещения по отношению ко времени проводимых измерений позволяет считать объекты неподвижными. Все объекты группы разделены на две группы. Каждый объект первой группы измеряет расстояние до каждого объекта второй группы. Объекты второй группы либо полностью пассивные и возвращают принятый сигнал его источнику, либо в ответ на полученный сигнал генерируют ненаправленный сигнал. Оба вида сигналов принимают все объекты первой группы. При этих условиях требуется каждому объекту первой группы без команды специального объекта (подобного лидеру в прототипе) с высокой скоростью определить расстояния до каждого объекта второй группы. Если известны расстояния между объектами второй группы и координаты этих объектов, то каждый объект первой группы, измерив расстояния, определяет свое местоположение. Решение этой задачи выполняется в предлагаемом патенте.

Прототип также может быть применен для решения последней задачи, но он имеет следующие недостатки. В прототипе требуется выделение объекта - лидера, организующего взаимодействие остальных объектов. Процедура выделения лидера длительная. Для организации взаимодействия лидера с объектами как лидер, так и остальные объекты должны быть более технически сложными. Таким образом, прототип замедляет решение задачи и усложняет техническую реализацию способа решения указанной задачи.

Задача настоящего изобретения для способа состоит в решении поставленной задачи более быстрым и простым в реализации способом, чем способ прототипа.

Технический результат способа состоит в том, что без выделения особого управляющего объекта каждый объект первой группы синхронизует действия всех объектов первой группы, и затем каждый объект первой группы одновременно или поочередно измеряет расстояние до объектов второй группы.

Технический результат для способа достигается тем, что способ децентрализованного измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и определения их местоположения, характеризуется тем, что в группе упорядоченных по i≥0 объектов 1Oi и упорядоченных по j объектов 2Oj, один или несколько объектов lOi при отсутствии приема сигналов от объектов lOi и 2Oj посылают сигнал S фиксированной длительности Т, превышающей интервал времени распространения сигналов между любыми объектами 1Oi и 2Oj, причем, начиная с момента прекращения приема сигнала S, в пределах интервала времени *Т≥Т с задержкой i(2T + *Т) каждый объект 1Oi посылает требуемым ему объектам 2Oj сигналы Sj, измеряет интервал времени Tij между посылкой сигнала Sj и приемом возвращаемого сигнала *Sj и с учетом скорости сигналов определяет расстояние объекта 1Oi относительно объекта 2Oj, а при известном расположении объектов 2Oj определяет свое местоположение.

Задача настоящего изобретения для системы состоит в формировании системы, состоящей из двух групп технических устройств, ускоряющей измерение расстояний между объектами первой и второй групп объектов и определение расположения первой группы объектов относительно расположения объектов второй группы.

Технический результат для системы устройств состоит в том, что в отличие от прототипа совокупность технических средств системы и связей между ними позволяет определять указанные в задаче расстояния и расположение объектов первой группы относительно объектов второй группы без выделения объекта, управляющего указанными действиями.

Технический результат для системы достигается тем, что система децентрализованного измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и определения их местоположения, характеризующаяся тем, что в первой группе 1О упорядоченных по i≥0 объектов 1Oi и во второй группе 2О упорядоченных по j объектов 2Oj каждый объект 1Oi имеет источник U1 сигнала S, посылаемого объектам 1О, приемник U2 этого сигнала и индикатор U3 завершения приема сигнала S, имеет источники U4 сигналов Sj, посылаемых объектам 2Oj соответственно, имеет приемники U5 сигналов *Sj, посылаемых объектами 2Oj соответственно, имеет блок управления U6 с выходами L1, L4, L6, входами L2, L3, L5, L7, содержащий средства отсчета интервала времени между посылкой сигнала Sj и приемом сигнала *Sj, в которой каждый объект 2Oj имеет приемник U7 сигнала Sj и передатчик U8 сигнала *Sj, при этом в каждом объекте из 2O вход U7 и выход U8 соединены ненаправленными беспроводными линиями соответственно с выходом источника U4 и входом приемника U5 каждого объекта из 1О, в каждом объекте из 1О выход U1 соединен беспроводной ненаправленной линией с входами блоков U3 и U4, выходы L1, L4 блока управления U6 соединены с входами блоков U1, U4 соответственно, входы L2, L3 блока управления U6 соединены с выходами блоков U2, U3 соответственно, выход U6 и вход U7 соединяют с внешним устройством С, организующим посредством U6 связи между 1О и 2О.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняется чертежами.

Фиг. 1. Структура двух взаимодействующих систем мобильных объектов.

Фиг. 2. Структура блока управления.

Приведенные на чертеже устройства следует рассматривать как примеры технической реализации предлагаемого в патенте устройства.

Краткое описание предлагаемого способа.

Для определения расстояния между упорядоченными объектами 1Oi группы 1О и объектами 2Oj группы 2О произвольные объекты из 1О посылают всем объектам из 1О длительные сигналы S, по завершению которых объекты 1Oi посылают объектам 2Oj сигналы Sj. Каждый из этих сигналов принимает только конкретный объект 2Oj. При этом 1Oi измеряет время перемещения сигнала между этими объектами, определяет расстояние между ними, а если известны расположения 2Oj, то определяет расположение 1Oi и информирует широковещательно о нем все объекты из 1О любым известным способом.

Краткое описание предлагаемой системы. Для определения расстояния между подвижными объектами 1Oi и объектами 2Oj, определения расположения 1Oi и информирования о нем всех объектов из 1О система содержит объекты 1Oi, объединенные беспроводными ненаправленными радио или оптическими каналами связи с 2Oj. Каждый объект 2Oj имеет технические средства для приема сигналов от 1Oi и посылки сигналов к 1Oi. Объекты 1Oi имеют средства для передачи сигналов S и Sj, a 1Oi также средства для приема сигналов S и *Sj, а также блок управления, управляющий передачей и приемом указанных сигналов и связи для обмена сигналами с внешним устройством.

Подробное описание предлагаемого способа. Способ предназначен для измерения удаленности упорядоченных по номерам i (i≥0) объектов 1Oi от упорядоченных по j объектов 2Oj. Способ решает следующие две задачи. При известном расположении объектов 2Oj определяется удаленность и 1Oi от 2Oj и расположение 1Oi. Если расположение 2Oj неизвестно, определяется только удаленность 1Oi от 2Oj.

Решение задач. Объекты имеют следующие возможности: объекты 1Oi могут посылать сигнал S объектам 1Oi по ненаправленному беспроводному оптическому или радиоканалу и принимать этот сигнал, посылать любому объекту 2Oj сигнал Sj, принимаемый только этим объектом, получать возвращаемый 2Oj сигнал Sj или получать в ответ на получение 2Oj генерируемый в 2Oj сигнал *Sj.

Способ выполняет следующую последовательность действий. Один или несколько объектов 1Oi при отсутствии приема сигналов от объектов 1Oi и 2Oj посылают сигнал S фиксированной длительности Т, превышающей интервал времени распространения сигналов между любыми объектами 1Oi и 2Oj.

При наложении сигналов S сформируется общий непрерывный сигнал S с длительностью ≥Т. Это гарантирует единственность сигнала S.

Каждый объект 1Oi, начиная с момента прекращения приема сигнала S, в пределах интервала времени *Т≥Т с задержкой τ=2Т + *Т посылает требуемым ему объектам 2Oj сигналы Sj, измеряет интервал времени Tij между посылкой сигнала Sj и приемом возвращаемого сигнала *Sj или Sj и с учетом скорости сигналов определяет расстояние объекта 1Oi относительно объекта 2Oj, а при известном расположении объектов 2Oj определяет свое местоположение.

Обращение к группе объектов 2Oj объект может выполнить одновременно или поочередно. В случае использования радиосигналов одновременное обращение выполняется одновременной посылкой сигналов Sj на разных частотах, каждый из которых воспринимается только объектом 2Oj. Этот 2Oj пошлет сигнал *Sj. При использовании оптических сигналов объектам 2Oj достаточно иметь пассивные ретрорефлекторы, возвращающие полученный сигнал Sj по направлению к его источнику.

Условие *Т>T вводится, если объекты из группы 1О посылают сигналы Sj объектам 2Oj поочередно, если требуется в пределах *Т вычислять и посылать другим объектам координаты своего местоположения или при посылке другой сопровождающей измерение информации.

Покажем отсутствие помех передаче сигналов объектов 1Oi объектам 2Oj.

Пусть любой объект обнаруживает завершение сигнала S в интервале времени Т. В момент обнаружения завершения сигнала S любой объект 1Oi в течение интервала времени *Т может посылать группу своих сигналов Sj. Получая эти сигналы, объекты 2Oj без задержки возвращают их или сигналы *Sj объекту 1Oi, пославшему группу Sj сигналов. Объект 1Oi завершит прием посланной им группы сигналов через интервал времени τ = 2Т + *Т после начала посылки этой группы сигналов объектом 1Oi. Таким образом, сигналы объекта 1Oi могут искажать передачу других объектов только в течение τ.

Чтобы исключить появление мешающих сигналов, любой объект должен начинать передачу указанной группы сигналов с задержкой iτ. При этом сигналы, посланные объектом 1O0, исчезнут не позже времени τ, сигналы, посланные объектом 1О1, появятся не раньше времени τ и исчезнут не позже 2τ и т.д. Этим отсутствие помех обеспечено.

Подробное описание предлагаемой системы. Предложенная система устройств организована с учетом требований предложенного в патенте способа. Структура связей объектов системы показана на фиг. 1.

Система содержит технические устройства и объединяющие их каналы связи, обеспечивающие в совокупности техническую реализацию предлагаемого способа. Группа устройств разделена на две группы 1О и 2O, разной технической сложности. Устройства этих групп соединены беспроводными ненаправленными каналами связи, для передачи оптических или радиосигналов. Каждое устройство 2Oj группы 2O не активно, оно способно принимать сигналы Sj устройств 1Oi группы 1О и в ответ возвращать объектам 1Oi полученные сигналы, либо другие сигналы *Sj, отличные от полученных сигналов. Во втором случае 2Oj должен иметь приемник сигналов Sj и источник сигналов *Sj. В первом случае, ориентированном на работу с оптическими сигналами, вместо приемника и источника сигналов 2Oj достаточно иметь пассивный ретрорефлектор, который способен, получив поступивший сигнал, возвращать его пославшему сигнал объекту lOi.

Каждый объект 1Oi содержит источник U1 сигнала S, посылаемого объектам 1O, и приемник U2 этого сигнала. Имеет индикатор U3 завершения приема сигнала S, имеет источники U4 сигналов Sj, посылаемых объектам 2Oj соответственно, имеет приемники U5 сигналов *Sj, посылаемых объектами 2Oj соответственно. Для управления взаимодействия объекта 1Oi с группой 1О, с объектами lOi и с конкретным внешним устройством С, объект lOi имеет блок управления U6 с выходами L1, L4, L6, входами L2, L3, L5, L7, содержащий средство Tm - средство отсчета интервала времени между посылкой сигнала Sj и приемом сигнала *Sj. Все линии связи между блоком U6 и остальными блоками U указаны на фиг. 1 и используются в соответствии с предлагаемым способом. Структура блока управления приведена на фиг. 2. Он содержит Tm и узел Cu обмена U6 сигналами с внешним устройством С.

1. Способ децентрализованного измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и определения их местоположения, характеризующийся тем, что в группе упорядоченных по i≥0 объектов lOi и упорядоченных по j объектов 2Oj, один или несколько объектов 1Oi при отсутствии приема сигналов от объектов 1Oi и 2Oj посылают сигнал S фиксированной длительности T, превышающей интервал времени распространения сигналов между любыми объектами lOi и 2Oj, причем, начиная с момента прекращения приема сигнала S, в пределах интервала времени *Т≥Т с задержкой i(2T + *Т) каждый объект 1Oi посылает требуемым ему объектам 2Oj сигналы Sj, измеряет интервал времени Tij между посылкой сигнала Sj и приемом возвращаемого сигнала *Sj и с учетом скорости сигналов определяет расстояние объекта 1Oi относительно объекта 2Oj, а при известном расположении объектов 2Oj определяет свое местоположение.

2. Система децентрализованного измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и определения их местоположения, характеризующаяся тем, что в первой группе lO упорядоченных по i≥0 объектов 1Oi и во второй группе 2О упорядоченных по j объектов 2Oj каждый объект 1Oi имеет источник U1 сигнала S, посылаемого объектам 1О, приемник U2 этого сигнала и индикатор U3 завершения приема сигнала S, имеет источники U4 сигналов Sj, посылаемых объектам 2Oj соответственно, имеет приемники U5 сигналов *Sj, посылаемых объектами 2Oj соответственно, имеет блок управления U6 с выходами L1, L4, L6, входами L2, L3, L5, L7, содержащий средства отсчета интервала времени между посылкой сигнала Sj и приемом сигнала *Sj, в которой каждый объект 2Oj имеет приемник U7 сигнала Sj и передатчик U8 сигнала *Sj, при этом в каждом объекте из 2O вход U7 и выход U8 соединены ненаправленными беспроводными линиями соответственно с выходом источника U4 и входом приемника U5 каждого объекта из 1О, в каждом объекте из 1О выход U1 соединен беспроводной ненаправленной линией с входами блоков U3 и U4, выходы L1, L4 блока управления U6 соединены с входами блоков U1, U4 соответственно, входы L2, L3 блока управления U6 соединены с выходами блоков U2, U3 соответственно, выход U6 и вход U7 соединяют с внешним устройством С, организующим посредством U6 связи между 1O и 2О.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки сигналов в средствах связи, в частности, к цифровым методам повышения линейности аналогового передающего тракта. Технический результат - повышение качества работы двухблочной цифровой системы линеаризации аналогового радиотракта с квадратурным модулятором и усилителем мощности.

Изобретение относится к области систем защищенной беспроводной связи. Технический результат заключается в обеспечении криптографической защиты каналов связи между наземной станцией управления и одновременно несколькими управляемыми с нее беспилотными летательными аппаратами без задержки передачи команд управления группе БПЛА.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многопозиционных радиолокационных системах (РЛС), а также в автоматических радиолокационных и связных комплексах.

Изобретение относится к средствам спутниковой связи и может быть использовано для организации радиолиний спутниковой связи при работе через стволы ретрансляторов космических аппаратов, находящихся на геостационарной и высокоэллиптической орбитах.

Изобретение относится к сетям радиосвязи, в которых передачи отправляются между узлами. Технический результат заключается в предоставлении узла для сети радиосвязи с большей гибкостью относительно механизма связи, содержащего прием первой передачи и последующую отправку второй передачи в ответ на первую передачу.

Изобретение имеет отношение к области сетей или систем беспроводной связи, более конкретно к оборудованию пользователя, базовой станции, способам для их функционирования, сети беспроводной связи и радиосигналу.

Изобретение имеет отношение к области сетей или систем беспроводной связи, более конкретно к оборудованию пользователя, базовой станции, способам для их функционирования, сети беспроводной связи и радиосигналу.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат заключается в уменьшении взаимных помех между зондирующими опорными сигналами (SRS) различных оконечных устройств, а также предотвращает возникновение непрерывных сильных взаимных помех между оконечными устройствами.

Изобретение относится к системам радиосвязи, использующим приемопередающие модули (ППМ) на радиофотонных элементах. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, а именно: работа бортового комплекса связи в дуплексном и симплексном режимах в метровом, дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах.

Дирижабль предназначен для ведения дистанционного экологического мониторинга линейно-протяженных техногенных транспортно-коммуникационных сооружений. Дирижабль содержит приемную антенну 1(19) приемник 2(20) GPS-сигналов, приборы 3(21) дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы, контроллер 21(22), задающий генератор 5(23), фазовый манипулятор 6(24), первый гетеродина 7(25), первый смеситель 8(26), усилитель 9(27) первый промежуточный частоты, первый усилитель 10(28) мощности, антенный переключатель 11(29), приёмопередающую антенну 12(30), второй усилитель 13(31) мощности, второй гетеродин 14(32), второй смеситель 15(33), фильтр 16(34) нижних частот, фазовый детектор 17(35), блок 18(36) регистрации, перемножитель 37(40), фазовращатель 38(41) на 90°, системы 39(42) ФАПЧ.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления. Технический результат изобретения заключается в повышении структурной живучести распределенного пункта управления за счет повышения достоверности прогнозирования количества элементов распределенного пункта управления, которые могут выйти из строя в результате вскрытия и внешних деструктивных воздействий злоумышленника.
Наверх