Радиолокация - Radiolocation

Радиолокация, также известный как радиолокационный или же радиопозиционирование, это процесс поиска место расположения чего-то с помощью радиоволны. Обычно это относится к пассивному использованию, в частности радар - а также обнаружение подземных кабелей, водопровод, и другие коммунальные службы. Это похоже на радионавигация, но радиолокация обычно означает пассивное обнаружение удаленного объекта, а не активное собственное положение. Оба типа радиоопределение. Радиолокация также используется в системы локации в реальном времени (RTLS) для отслеживания ценных активов.

Основные принципы

Объект можно найти, измерив характеристики принимаемых радиоволн. Радиоволны могут передаваться объектом, который нужно определить, или они могут быть рассеянный назад волны (как в радаре или пассивном RFID ). А поиск шпильки использует радиолокацию, когда использует радиоволны, а не УЗИ.

Один метод измеряет расстояние, используя разницу в мощности принимаемого сигнала (RSSI) по сравнению с мощностью исходного сигнала. Другой метод использует время прибытия (TOA), когда известно время передачи и скорость распространения. Объединение данных TOA от нескольких приемников в разных известных местоположениях (разница во времени прибытия, TDOA) может обеспечить оценку местоположения даже при отсутствии информации о времени передачи. В угол прихода (AOA) на приемной станции может быть определено с помощью направленной антенны или по разному времени прибытия на решетку антенн с известным местоположением. Информация AOA может быть объединена с оценками расстояния из методов, описанных ранее, чтобы установить местоположение передатчика или обратного рассеивателя. В качестве альтернативы, AOA на двух приемных станциях с известным местоположением устанавливает положение передатчика. Использование нескольких приемников для определения местоположения передатчика известно как мультилатерация.

Оценки улучшаются, когда характеристики передачи среды учитываются в расчетах. Для RSSI это означает электромагнитная проницаемость; для TOA это может означать вне прямой видимости приемы.

Использование RSSI для определения местоположения передатчика от одного приемника требует, чтобы были известны как передаваемая (или обратно рассеянная) мощность от объекта, который должен быть обнаружен, так и характеристики распространения в промежуточной области. В пустом пространстве мощность сигнала уменьшается по мере увеличения обратный квадрат расстояния для расстояний, больших по сравнению с длиной волны и по сравнению с обнаруживаемым объектом, но в большинстве реальных сред может возникнуть ряд нарушений: поглощение, преломление, затенение и отражение. Поглощение незначительно при распространении радиоволн в воздухе на частотах менее 10 ГГц, но становится важным на частотах много ГГц, где могут быть возбуждены вращательные молекулярные состояния. Рефракция важна на больших расстояниях (от десятков до сотен километров) из-за градиентов влажности и температуры в атмосфере. В городских, горных или закрытых помещениях препятствия из-за препятствий и отражения от близлежащих поверхностей очень распространены и способствуют многолучевость искажение: то есть отраженные и задержанные копии переданного сигнала объединяются в приемнике. Сигналы с разных путей могут складываться конструктивно или деструктивно: такие вариации амплитуды известны как угасание. Зависимость мощности сигнала от положения передатчика и приемника становится сложной и часто немонотонной, что делает оценки местоположения одним приемником неточными и ненадежными. Мультилатерация с использованием множества приемников часто сочетается с калибровочными измерениями («снятие отпечатков пальцев») для повышения точности.

Измерения TOA и AOA также подвержены ошибкам из-за многолучевого распространения, особенно когда прямой путь от передатчика к приемнику заблокирован препятствием. Измерения времени прихода также являются наиболее точными, когда сигнал имеет отчетливые зависящие от времени характеристики на интересующей шкале - например, когда он состоит из коротких импульсов известной длительности, - но преобразование Фурье Теория показывает, что для изменения амплитуды или фазы за короткий промежуток времени сигнал должен использовать широкую полосу пропускания. Например, для создания импульса длительностью около 1 нс, что примерно достаточно для определения местоположения с точностью до 0,3 м (1 фута), требуется полоса пропускания примерно 1 ГГц. Во многих регионах радиочастотного спектра излучение в такой широкой полосе частот не разрешено соответствующими регулирующими органами, чтобы избежать помех другим узкополосным пользователям спектра. В США нелицензионная передача разрешена в нескольких диапазонах, таких как 902–928 МГц и 2,4–2,483 ГГц в промышленных, научных и медицинских целях. Диапазоны ISM, но передача высокой мощности не может выходить за пределы этих диапазонов. Однако теперь в некоторых юрисдикциях разрешено сверхширокополосный передача в полосе частот ГГц или нескольких ГГц с ограничениями на передаваемую мощность для минимизации помех другим пользователям спектра. СШП-импульсы могут быть очень узкими по времени и часто обеспечивают точные оценки TOA в городских условиях или в помещениях.

Радиолокация используется в самых разных промышленных и военных сферах. Радиолокационные системы часто используют комбинацию TOA и AOA для определения положения объекта обратного рассеяния с помощью одного приемника. В Доплеровский радар, то Доплеровский сдвиг также учитывается, определяя скорость а не местоположение (хотя это помогает определить будущее местоположение). Системы определения местоположения в реальном времени RTLS с использованием калиброванного RTLS и TDOA коммерчески доступны. Широко используемая система глобального позиционирования (GPS ) основан на TOA сигналов от спутников в известных положениях.

Мобильные телефоны

Основная статья: Отслеживание мобильного телефона

Радиолокация также используется в сотовая телефония через базовые станции. Чаще всего это делается через трилатерация между радиовышки. Расположение Звонящий или же трубка можно определить несколькими способами:

  • угол прихода (АОА) требует как минимум двух башен, размещая вызывающего в точке, где линии вдоль углов от каждой башни пересекаться
  • разница во времени прибытия (TDOA) соотв. время прибытия (TOA) работает с использованием мультилатерация, за исключением того, что именно сети определяют разницу во времени и, следовательно, расстояние от каждой башни (как с сейсмометры )
  • подпись местоположения использует "снятие отпечатков пальцев "хранить и вспоминать узоры (например, многолучевое распространение), сигналы мобильных телефонов, которые, как известно, проявляются в разных местах каждой соты

Первые два зависят от Поле зрения, что может быть сложно или невозможно в горный местность или около небоскребы. Подписи местоположения действительно работают лучше Однако в этих условиях. TDMA и GSM сети, такие как Cingular и T-Mobile используйте TDOA.

CDMA сети, такие как Verizon Wireless и Спринт ПК как правило, используют мобильные радиолокационные технологии, которые технически больше похожи на радионавигацию. GPS - одна из таких технологий.

Композитные решения, требующие как телефонной трубки, так и сети, включают:

Изначально цель любого из них в мобильных телефонах состоит в том, чтобы пункт службы общественной безопасности (PSAP) который отвечает звонки для номер телефона экстренной помощи может знать, где находится звонящий и куда именно отправить Аварийные службы. Эта способность известна в NANP (Северная Америка ) как беспроводной улучшенная служба 911. Пользователи мобильных телефонов могут иметь возможность разрешить отправку собранной информации о местоположении другим пользователям. телефонные номера или же данные сетей, чтобы помочь людям, которые просто заблудились или хотят других геолокационные сервисы. По умолчанию этот выбор обычно отключен, чтобы защитить Конфиденциальность.

Международное регулирование

Удаленный радарный пост 358 (Объявленная цена 117 из ВВС Германии )

Радиолокационная служба (короткая: RLS) является - согласно Статья 1.48. из Международный союз электросвязи (ITU) Регламент радиосвязи (RR)[1] - определяется как «А служба радиоопределения с целью радиолокации.»

Классификация

Этот служба радиосвязи классифицируется в соответствии с Регламент радиосвязи МСЭ (статья 1) следующим образом:
Служба радиоопределения (статья 1.40)

В радиолокационная служба отличает в основном

Примеры

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Регламент радиосвязи МСЭ, Раздел IV. Радиостанции и системы - статья 1.48, определение: радиолокационная служба