Широков і Б, Кошовскій Я І, Зімін С М Севастопольський національний технічний університет СевНТУ, кафедра радіотехніки, Студмістечко, м Севастополь, 99053, Україна тел (+38 0692) 55-000-5, факс 55-414-5, e-mail: shirokov@stelsebastopolua

Анотація – У роботі розглянуто принцип позиціонування рухомого обєкта на заданій території за допомогою фазового методу визначення координат обєкта При цьому оцінюється як відстань між рухомим обєктом і маячками, встановленими стаціонарно, так і напрям приходу від рухомого обєкту радіохвиль

I                                       Введення

Аналізуючи нинішній рівень і темпи розвитку промисловості можна побачити тенденцію до повної автоматизації технологічного і виробничого процесів Існуючі методи автоматизації та управління не дають необхідних результатів, в основному через застосування контактних методів знімання інформативних параметрів, що вносить відповідні похибки, сильно ускладнює інфраструктуру управління Крім того, контактні методи знімання інформації характеризуються певною інерційністю, що уповільнює сам процес управління, роблячи його мало ефективним

У даній роботі розглядається технологія знімання сигналів позиціонування обєкта гомодинного мікрохвильовим методом, що є за своєю суттю безконтактним Даний підхід зумовлює фазові методи вимірювань координат обєкту, які характеризуються відносною простотою розрахунків з одного боку і високою точністю визначення як кутових, так і лінійних координати обєкта з іншого [1]

II                              Основна частина

Розглянемо згаданий вище метод більш детально Для цього скористаємося структурною схемою системи позиціонування (рис1)

Рис 1 Структурна схема системи позиціонування

Fig 1 Block diagram of positioning system

Генератори високочастотних коливань всіх «маяків» виробляють сигнали, що мало відрізняються один від одного по частоті, які можна описати наступними виразами

Усі сигнали випромінюються в напрямку рухомого обєкта На обєкті встановлено керований фазообертач, який при подачі на нього низькочастотного коливання реалізує монотонне зміна фази прийшов високочастотного сигналу

[2] , Після чого трансформований за частотою сигнал перевипромінюється у бік «маяків» Після прийому трансформований сигнал, проходячи через циркулятор, надходить на змішувач, де змішується з вихідним високочастотним сигналом для кожного «маяка» своїм У змішувачі виділяється комбінаційна складова разностного струму, при цьому як частота, так і початкова фаза високочастотних вихідних коливань взаємно віднімаються На виході змішувача кожного маяка сигнал має вигляд

де – початкова фаза низькочастотного сигналу управління d – Відстань до обєкта к – постійна поширення

Після цього посилений сигнал подають на фазові детектори, на який так само подаються опорні коливання, і на виході детекторів маємо сигнали, пропорційні 2kd (набігу фази) При обробці сигналу, набіг фази можна представити у вигляді 2kd = 2m + kAd У наступний момент часу в сторону обєкта випромінюють другий сигнал на частоті f, який після прийому проходить той же шлях що і перший сигнал Після порівняння набігів фаз при різних частотах f і f визначають лінійні координати цілі (відстань від випромінювача до обєкта) за формулою

де Δφ, – виміряні різниці фаз прийнятого і

опорного сигналів

Точно таким же чином працюють і інші «маяки», визначаючи відстань від кожного з «маяків» до обєкта

Володіючи високою точністю, процес визначення лінійних координат займає певний час Причому прагнення уникнути помилкового неоднозначного визначення лінійних координат призводить до затягнутому під часу ітераційного процесу

Для вирішення цієї проблеми додатково передбачається використовувати метод, описаний в [3] Тільки при цьому йде оцінка сигналів з 2-х або більше різних «маяків», які після змішувача потрапляють попарно на фазові детектори та різниця фаз на виходах кожного з детекторів буде пропорційна:

де λ-довжина хвилі, Ь-база між приймачами сигналу (лінійне відстань між «маяками», Θ-кут приходу сигналу від обєкта

При цьому вирішується типова інтерферометріче-ська задача За методикою, описаною в [3], знаючи різницю фаз Δφ визначають кут приходу радіохвиль

за формулою:

I

Таким чином, проводячи вимір різниці фаз від декількох пар «маяків», можна робити вимірювання азимутів обєкта з високою точністю, що визначається базою інтерферометрів

Поєднання обох методів дозволяє не тільки підвищити точність позиціонування обєкту, яка досягається чисто обчислювальними методами, але і дозволяє оптимізувати процес обчислення, значно прискорюючи саму процедуру визначення координат обєкта Це стає можливим завдяки тому, що сучасне обчислювальний пристрій може бути досить потужним і швидкодіючим

Крім того, обчислювальний пристрій може зберігати всю передісторію пересувань обєкта, що, знаючи механічні властивості останнього, дає можливість робити обчислення координат обєкту практично миттєво при розумних швидкостях його пересування

III Висновок

Таким чином, проведений аналіз запропонованих методів позиціонування показує, що, володіючи хорошими точносних характеристиками окремо, але затягнутим у часі процесом отримання корисної інформації, поєднання обох методів з можливостями сучасного обчислювального пристрою дозволяє реалізувати швидкодіючу і високоточну систему позиціонування рухомого обєкта, яка може знайти застосування в промисловості, на транспорті, при організації складського господарства і т п

Великою перевагою пропонованих методів та їх поєднань є те, що використовувані для реалізації установки прилади та елементи є безінерційними, не вимагають регламентного обслуговування, не мають механічних рухомих частин

IV                           Список літератури

[1] Пестряков В Б Фазові радіотехнічні системи – М Сов радіо, 1968 – 486 с

[2] Широков І Б Вимірювання дальності фазовим методом / І Б Широков, В В Бондюк / / 36 наукових праць CBMI 1М П С HaxiMOBa, Вип 1 (4) – 2004 – С 152 – 155

[3] Широков І Б Спосіб визначення кута приходу радіохвиль А С1718149 (СРСР), оп в БІ № 9, 07031992 G01R 29/08

POSITIONING OF THE MOBILE OBJECT ON THE PLANE BY THE HOMODYNE METHOD

Shirokov I B Kosliovsky Ya I Zimin S IVI

Sevastopol National Technical University Streietzi<aja bay, Sevastopol, 99053, Ui<raine Ph: (+38 0692) 55-000-5, fax 55-414-5, e-maii: shiroi<ov@stei sebastopol ua

The Summary – The positioning principle for the mobile object in the given region based on the phase method of definition the object coordinates is considered At this, the direction of microwaves arrival from the mobile object, the distance between the mobile object and the beacons, established permanently, as well as the angle-of-arrival the microwaves from the mobile object are estimated in this paper

I                                        Introduction

In the presented work The technology of collection the object positioning signals by the homodyne microwave method being the contactless, as a matter of fact This approach predetermines the phase methods of measurements of object coordinates, which, on the one hand, are characterized by the relative simplicity of calculations and, on the other hand, by high accuracy of detection both angular, and linear co-ordinates of object [1]

II                                  The Main Results

Waves are radiated in the direction of the object, and after the certain phase transformation they are re-radiated in the direction of beacons Both signals are mixed and the estimation of the phase shift change is fulfilled Finding the phase shift, it is possible to determine the linear coordinates

The process of determination of the linear coordinates takes certain time And the striving to avoid erroneous ambiguous determination of the linear coordinates, we result to the iterative process delayed in time

For the solution of this problem, it is in addition supposed to use the method described in [3] In accorance with this approach, the estimation of the signals from 2 or more various «beacons», which after the mixers pass in pairs the the phase detectors, is fulfilled

Thus, carrying out the measurement of the phase difference from several «beacons» pairs, it is possible to measure the object azimuth with high accuracy determined by interferometer base

III                                      Conclusions

The carried out analysis of the suggested positioning methods shows, that the possessing gives the good precise characteristics separately, but the process of the helpful information reception is delayed in time, the combination of both methods with the modern computer opportunities allows realizing the high-speed and precise system of positioning of mobile object which can find application in the industry, transport, at the organization of a warehouse facilities (economics), etc

The big advantage of the offered methods and their combinations is that devices and elements are used for realization of installation without an inertia, doesn’t demand the regulation service, and have no mechanical mobile parts

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р