用于定位近垂直入射天波发射器的方法和测向系统与流程

1.本发明总体上涉及定位近垂直入射天波(nvis)发射器的方法。此外，本发明涉及用于定位近垂直入射天波发射器的测向系统。


背景技术：

2.一般来说，测向(df)是现有技术中公知的技术。事实上，测向，也称为无线电测向(rdf)，涉及测量接收信号被传送的方向，以便定位信号的相关发射器。因此，测向可以是指无线电，或无线通信的其它形式，包括空中(ota)发射的雷达信号和其它信号。通过将从两个或更多个适当间隔的测向地点采集的信息相组合(例如借助于测向基站)，可以经由三角测量技术定位传输源。可替代地，可以使用单个移动测向台，其被移动到不同的地点以便在相应的地点处采集信息。
3.除了基本上平行于地面传送无线电信号的常规无线电发送器之外，所谓的近垂直入射天波(nvis)发射器也是公知的，其尤其被广播服务和/或无线电业余爱好者使用。由近垂直入射天波发射器发射的无线电波几近垂直向上地进入大气层，其中相应的无线电波被反射回落，使得这些信号可以在距离相应的发射器远达650千米的圆形区域内被接收到。因此，nvis发射器能够在远达650千米的距离范围内提供无线电信号。
4.对于nvis发射器的测向，相应的测向系统一般尝试基于几近垂直向上地行进的信号中的弱地波分量(也称为低角度分量)来定位相应的发射器。然而，这种方法并不准确且效率低下，这是因为相应的地波分量通常具有非常低的信号电平，从而产生微弱的接收信号，并且因此造成不准确的测量结果。
5.因此，需要一种用于以更准确的方式定位nvis发射器的可能性。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种定位近垂直入射天波发射器的方法。所述方法包括以下步骤：
[0007]-在第一地点处，测量由近垂直入射天波发射器发出的入射信号的第一仰角，
[0008]-在第二地点处，测量由近垂直入射天波发射器发出的入射信号的第二仰角，其中第二地点不同于第一地点，
[0009]-将所测量的第一仰角转换为第一长度，其代表第一地点与近垂直入射天波发射器的估计位置之间的距离，
[0010]-将所测量的第二仰角转换为第二长度，其代表第二地点与近垂直入射天波发射器的估计位置之间的距离，
[0011]-处理分别的长度，从而生成用于不同地点中的每个的近垂直入射天波发射器的估计区域，使得生成了至少两个不同的估计区域，并且
[0012]-叠加用于每个地点的估计区域，从而获得包含近垂直入射天波发射器的估计位置的感兴趣区域。
[0013]
此外，本发明提供了一种用于定位近垂直入射天波发射器的测向系统。测向系统
包括至少一个处理单元和至少一个测向台。至少一个测向台被配置为在第一地点处，测量由近垂直入射天波发射器发出的入射信号的第一仰角。至少一个测向台被配置为在第二地点处，测量由近垂直入射天波发射器发出的入射信号的第二仰角。至少一个处理单元被配置为将所测量的分别的仰角转换为相应的长度。长度代表测向台的各自的地点与近垂直入射天波发射器的估计位置之间的距离。至少一个处理单元被配置为处理分别的长度，从而生成用于每个地点的近垂直入射天波发射器的估计区域，使得生成了至少两个不同的估计区域。至少一个处理单元被配置为叠加用于每个地点的估计区域，从而获得包含近垂直入射天波发射器的估计位置的感兴趣区域。
[0014]
因此，近垂直入射天波(nvis)发射器的精确定位(测向)是可能的，因为所接收的信号的仰角与距用于分别的地点的nvis发射器的距离相关，在分别的地点处借助于至少一个测向台已经测量了分别的仰角。因此，本发明是基于以下发现，所接收的nvis信号的仰角可以与从检测地点(即至少一个测向台测量仰角的地点)到分别的nvis发射器的位置的相应距离有关。因此，对不同地点处的仰角的测量允许通过计算，或者更确切地说通过确定包含估计位置的感兴趣区域，以准确的方式确定nvis发射器的位置。实际上，将所获得的用于每个地点的各自的估计区域叠加，从而获得其中估计区域重叠的区域。通常，作为感兴趣区域的区域小于估计区域中的每个区域。
[0015]
目的是要将所测量的仰角转换为长度信息。因此，分别将所测量的第一仰角和所测量的第二仰角转换为第一长度和第二长度，其代表相应的地点与近垂直入射天波发射器的估计位置之间的相应距离。
[0016]
一般来说，所测量的仰角越大，检测地点和nvis发射器之间的距离越短，因为在大气层，特别是在电离层处所反射的信号以更大的角度(即更接近90
°
的角度)冲击在至少一个测向台上。换言之，到nvis发射器位置的距离越大，测向台处的冲击角度更加平坦，从而导致仰角越小。因此，给出了在分别的地点处所测量的仰角与地点到nvis发射器位置的距离之间的相互关系，这被用于以更准确的方式定位nvis发射器。
[0017]
随后，从所测量的仰角确定的分别的长度被用于确定分别的估计区域。因此，相应地生成了与第一仰角，或者更确切地说与第一长度相关联的第一估计区域，以及与第二仰角，或者更确切地说与第二长度相关联的第二估计区域。分别的估计区域指示粗略估计的区域，其中预计nvis发射器基于仅在一个地点处获得的测量结果。当叠加在两个不同地点处获得的估计区域时，粗略估计的区域彼此重叠，从而生成了两个估计区域中的重叠部分，其相当于感兴趣区域。在该感兴趣区域中，很有可能定位nvis发射器。
[0018]
因此，同时处理，或者更确切地说相继处理分别的长度，即第一长度和第二长度，从而生成针对第一地点的近垂直入射天波发射器的第一估计区域和针对第二地点的近垂直入射天波发射器的第二估计区域。因此，生成了至少两个不同的估计区域，即与第一地点相关联的第一估计区域以及与第二地点相关联的第二估计区域。
[0019]
如上所述，分别的仰角由至少一个测向台进行测量。
[0020]
至少一个测向台可以是单个移动测向台，其例如在特定地形内被移动以便到达至少两个不同的地点(即第一地点和第二地点)，并且在该处测量分别的仰角。单个移动测向台可以被安装在车辆上。
[0021]
可替代地，陆基测向台可以被提供在每个地点处。相应的陆基测向台测量相应地
点处的仰角。事实上，陆基测向台可以固定在其各自的地点处，这意味着陆基测向台并不是移动的，而是固定的。
[0022]
借助于测向台，可以以公知的方式在每个地点处测量仰角。例如，测向台包括用于在分别的地点处确定仰角的两个或更多个测向天线，其中每个天线提供用于确定仰角的信息。
[0023]
nvis发射器的(准确)位置可以对应于感兴趣区域的中心，具体是在感兴趣区域的几何中心。因此，nvis发射器的(准确)位置可以以近似的方式进行假设。
[0024]
一方面提供了估计区域各自与围绕相应地点的圆有关，其中圆的半径对应于与所测量的仰角相关联的长度。因此，假设nvis发射器位于各自的距离处，其相当于从仰角确定的长度。对于单一地点，即检测地点，或者确切地说仰角测量的地点，不可能确认各自的方向，但是由于对测量仰角的估计，确认距离是可能的。实际上，假设nvis发射器必须位于以圆形的方式围绕相应地点的距离处。当将围绕相应地点中的每个地点的圆叠加时，生成了其中各自的圆部分地彼此重叠的区域，即感兴趣区域。因此，与个别的估计区域相比，其中提供近垂直入射天波发射器的估计位置的感兴趣区域显著减少。
[0025]
例如，感兴趣区域相当于其中估计区域彼此相交的区域。因此，估计区域彼此重叠，从而至少部分地彼此相交。
[0026]
通常，可以将所测量的仰角转换为具有一定余量的相应长度，例如10km
±
500m。因此，估计区域各自可以具有一定宽度，其相当于各自的余量。
[0027]
在没有提供余量的情况下，估计区域相当于一条线，具体地相当于围绕相应地点的圆形线。然后，感兴趣区域相当于圆形线的相交点。在考虑两个地点的情况下，通常可以提供围绕相应地点的圆形线的两个相交点，从而导致nvis发射器的模糊位置，即两个不同的nvis发射器位置。
[0028]
当完美选择至少两个不同的地点时，相当于估计区域的两条圆形线也可以仅在明确的单一点处彼此相交。
[0029]
另一方面提供了借助于处理单元，将所测量的各自仰角转换为对应的长度。处理单元与被配置为执行程序和/或算法以便将所测量的仰角转换为对应的长度的处理电路有关。为此，可以提供相应的公式，使用相应公式以便将所测量的仰角转换为对应的长度。
[0030]
根据另一方面，各自的长度由处理单元来处理，使得生成针对各自地点的近垂直入射天波发射器的估计区域。如上所述，在确定估计区域时，可以考虑各自的余量。因此，可以提供具有宽度的圆，其中圆的宽度相当于施加的余量。换言之，具有各自宽度的圆环的中心线相当于从所测量的仰角获得的长度，其中圆环的内径边界和外径边界由施加的一个或多个余量界定。
[0031]
此外，相应的估计区域可以由处理单元来叠加。处理单元确定，或者更确切地说接收被叠加的估计区域。
[0032]
例如，可以使用相同的处理单元，其将所测量的各自仰角转换为对应的长度，和/或处理各自的一个或多个长度以便生成一个或多个估计区域。实际上，叠加估计区域的处理单元可能自身先前已经确定了各自的估计区域。可替代地，处理单元从其它处理单元，特别是从与测向台相关联的处理单元接收估计区域。
[0033]
根据另一方面，由近垂直入射天波发射器发出的入射信号的至少一个第三仰角在
不同于第一地点和第二地点的第三地点处测量。将所测量的第三仰角转换为代表第三地点与近垂直入射天波发射器的估计位置之间的距离的第三长度。处理第三长度，使得生成针对第三地点的近垂直入射天波发射器的第三估计区域，即另一估计区域。将第三估计区域与第一和第二估计区域叠加，以便获得感兴趣区域。测向(即nvis发射器的定位)的准确性可以通过使用在不同地点处采集的三个或更多个测量数据集以缩小感兴趣区域来增加。地点中的每个与唯一的估计区域相关联，其从在各自的地点处测量的仰角中得出。由于将两个以上的，特别是三个或三个以上的估计区域彼此叠加，所以缩小了特别是最小化了各自的交叉区域，其相当于感兴趣区域。因此，相应地增加了测向方法的准确性。
[0034]
例如，测向系统包括位于不同地点处的三个(陆基)测向台，特别地，其中测向系统包括位于不同地点处的三个以上的测向台。测向台可以在各自的地点处是固定的。
[0035]
可替代地，测向系统包括单个移动测向台，其被移动，或者更确切地说被驱动到不同的地点(具体地为三个不同的地点)，以用于在这些地点处测量仰角。
[0036]
至少一个处理单元可以是主处理单元，其相对于所述至少一个测向台单独地形成，其中主处理单元可以被配置为从至少一个测向台接收所测量的仰角。因此，主处理单元能够将所测量的仰角转换为各自的长度。为此目的，主处理单元与至少一个测向台连接，以便采集各自的数据集，或者更确切地说信息。
[0037]
特别地，主处理单元被集成在被移动或者更确切地说被驱动到各自的不同地点的单个移动测向台内。这确保了所述信息，即测量的仰角由主处理单元在各自的地点处直接获得以用于进一步处理。
[0038]
此外，可以提供多个测向台，其中每个测向台可以包括其自身处理单元。多个测向台可以是位于各自地点处的陆基测向台。测向台的自身处理单元可以彼此进行通信，或者更确切地说与中心/主处理单元进行通信。
[0039]
例如，自身处理单元中的每个被配置为将所测量的各自仰角转换为对应的长度。因此，每个测向台能够将所测量的仰角转换为对应的长度。然后，测向台可以向中心/主处理单元转发各自的长度，以用于进一步处理特别是如上所述的步骤。
[0040]
此外，自身处理单元中的每个可以被配置为向其它测向台的处理单元发送所测量的仰角和/或所转换的长度。因此，自身处理单元中的一个可以充当主处理单元，其同样地被配置为从其它测向台采集所测量的仰角和/或所转换的长度，以便相应地处理所有采集的信息，即与所有地点相关联的所测量的仰角和/或所转换的长度。
[0041]
根据另一方面，自身处理单元中的每个被配置为从其它测向台的处理单元接收所测量的仰角和/或所转换的长度。如上所述，自身处理单元可以充当主处理单元，其被配置为将针对每个地点的估计区域叠加，从而获得包含近垂直入射天波发射器的估计位置的感兴趣区域。
[0042]
可替代地或额外地，自身处理单元中的每个被配置为向单独形成的主处理单元发送所测量的仰角和/或所转换的长度。单独形成的主处理单元可以与服务器有关，服务器被配置为处理由测向单元，具体是由其自身处理单元采集的信息。因此，单独形成的主处理单元能够收集并且进一步处理信息，以便确定nvis发射器的估计位置。
[0043]
当然，系统还可以包括移动测向台和至少一个固定测向台的混合。因此，至少一个固定测向台可以与特定地点相关联，然而移动测向台在移动以到达至少两个更加不同的地
点。
[0044]
上述特征和特性以相似的方式应用于方法和测向系统，使得其是可互换的。
[0045]
此外，上述特征和特性中的每个可以应用于前面描述的测向系统和方法。
[0046]
其中并且在下文中，术语“处理单元”被理解为描述被配置为具有特定功能的适当的硬件、适当的软件、或硬件和软件的组合。
[0047]
除了其它方面之外，硬件还可以包括cpu、gpu、fgpa、asic或其它类型的电子电路。
附图说明
[0048]
通过结合附图参考下面的详细描述，要求保护的主题的其它方面以及许多伴随的优点将变得更容易领会，同样也将更好地理解。在附图中，
[0049]
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的测向系统，
[0050]
图2示意性地示出了根据本发明的第二实施例的测向系统，
[0051]
图3示意性地示出了表明三个不同地点的估计区域以及感兴趣区域的概述图，
[0052]
图4示意性地示出了表明三个不同地点的估计区域以及感兴趣区域的另一概述图，以及
[0053]
图5示出了表明测量仰角与距离之间的关系的图。
具体实施方式
[0054]
结合附图，其中相同的标号指代相同的元件，以下所阐述的详细描述旨在描述公开的主题的各个实施例，并且不旨在仅代表实施例。本公开描述的每个实施例仅被提供作为示例或说明，并且不应当被解释为优选或优于其它实施例。本公开提供的说明性示例并不旨在穷举性的，或将所要求保护的主题限制于所公开的精确形式。
[0055]
为了本公开的目的，例如，短语“a、b和c中的至少一个”意味着(a)、(b)、(c)、(a和b)、(a和c)、(b和c)或(a、b和c)，其在列出三个以上的元素时包括所有其他可能的排列。换言之，“a和b中的至少一个”通常意味着“a和/或b”，即单独的“a”、单独的“b”或“a和b”。
[0056]
在图1中，示出了用于定位近垂直入射天波发射器12的测向系统10，所述近垂直入射天波发射器12发射信号，信号几近垂直向上地进入大气层13，在大气层13处被反射。
[0057]
在示出的实施例中，测向系统10包括至少一个处理单元14，其被确立为主处理单元。
[0058]
此外，测向系统10包括位于不同地点a、b处的两个测向台16、18。因此，第一测向台16位于第一地点a处，其不同于第二测向台18所位于的第二地点b处。
[0059]
在示出的实施例中，测向台16、18是位于分别的地点a、b处的陆基测向台。
[0060]
测向台16、18在其分别的地点a、b处，各自测量由近垂直入射天波发射器12已经发出的入射信号的仰角。
[0061]
在示出的实施例中，测向台16、18还包括自身处理单元20、22，其被配置为将在专用地点a、b处所测量的各自的仰角转换为对应的长度。在图5中，所示出的图说明了仰角与距离(即长度)之间的相关性。通过考虑图5中示出的趋势线，可以将所测量的仰角转换为相应的长度/距离。
[0062]
基于所测量的仰角而确定的长度可以从各自的自身处理单元20、22被转发到主处
理单元14，其以信号传送的方式(例如以无线的方式)与测向台16、18的自身处理单元20、22相连接。
[0063]
因此，主处理单元14从测向台16、18中的每个，具体地从其各自的处理单元20、22接收所转换的长度。
[0064]
可替代地，主处理单元14接收所测量的仰角，并且将所测量的各自的仰角转换为对应的长度。
[0065]
通常，长度代表测向台16、18的各自地点a、b与近垂直入射天波发射器12的估计位置之间的距离。
[0066]
在图2中，示出了测向系统10的第二实施例，其中示出了单个移动测向台16，其可以被驱动/移动以便单个移动测向台16到达不同的地点a、b、c，从而在此处可以测量分别的仰角。
[0067]
因此，三个不同的测量数据集(即三个不同的仰角)可以在不同的地点a、b、c处测量。
[0068]
单个移动测向台16可以仅包括处理单元14，具体地是以集成的方式。因此，处理单元14还与单个移动测向台16一起被移动/驱动，从而确保所测量的仰角可以在分别的地点a、b、c处被进一步处理。
[0069]
不管实施例如何，(主)处理单元14，或者更确切地说自身处理单元20、22中的每个，可以处理从所测量的仰角中转换的各自的长度。
[0070]
通过处理各自的长度，可以生成针对地点a、b(和c)中的每个的近垂直入射天波发射器12的估计区域，使得生成了至少两个不同的估计区域，即针对第一地点a的第一估计区域24，针对第二地点b的第二估计区域26以及针对第三地点c的第三估计区域28。这些估计区域24-28被示意性地示出在图3中。
[0071]
在示出的示例中，估计区域24-28通过具有特定宽度的圆示出。
[0072]
圆的宽度，即估计区域24-28，相当于施加给从所测量的仰角转换的长度的余量。换言之，所测量的仰角被转换为特定长度，其相当于与分别的地点a、b、c的距离。然后，还考虑了余量，从而将圆形线(由图3中的虚线所示出)加宽到具有相应宽度的圆，其中内径边界以及外径边界由所施加的一个或多个余量界定。
[0073]
然后，(主)处理单元14和/或自身处理单元20、22被配置为将估计区域24-28，即针对每个a、b、c的不同的圆叠加。
[0074]
估计区域24-28在特定区域中重叠，所述特定区域相当于通过叠加估计区域24-28而获得的感兴趣区域30。感兴趣区域包含近垂直入射天波发射器12的估计位置。
[0075]
如图3所示，近垂直入射天波发射器12的估计位置相当于所获得的圆的相交区域，即针对每个地点a、b、c的估计区域24-28。因此，可以假设近垂直入射天波发射器12位于相应的感兴趣区域30内。
[0076]
通常，估计区域24-28中的每个都与围绕分别的地点a、b、c的圆(线)有关，当测量随后被转换为长度的仰角时，(移动)测向台16、18位于分别的地点a、b、c处。长度用于确定分别的圆(线)的半径，其中长度相当于地点a、b、c到nvis发射器12的估计位置的距离。
[0077]
如图2和3所示，考虑在三个不同的地点a、b、c处所测量的仰角。可以在分别的地点a、b、c处提供三个不同的(陆基)测向台，或者更确切地说单个移动测向台被移动到分别的
地点a、b、c。在任何情况下，在这些不同的地点a、b、c处测量三个不同的仰角。
[0078]
在地点a、b、c处所测量的仰角被转换为长度，其继而用于生成近垂直入射天波发射器12的估计区域24-28。随后，叠加估计区域24-28，以便获得相交区域，或者更确切地说重叠区域，其相当于近垂直入射天波发射器12所位于其内的感兴趣区域30。
[0079]
如上所述，借助于陆基测向台16、18(图1所示的实施例)或者更确切地说，借助于被移动以便到达至少两个不同的地点a、b和/或c的移动测向台16(图2所示的实施例)，在专用地点a、b和/或c处测量分别的仰角。
[0080]
在地点a、b、c处所测量的仰角的各自处理可以由单个处理单元14，即主处理单元14，和/或与测向台16、18相关联的自身处理单元20、22进行处理。当然，分别的处理单元14、20、22彼此通信，以便相互之间交换数据。
[0081]
例如，自身处理单元20、22中的一个，或者更确切地说，自身处理单元20、22中的每个可以被配置为处理从其它处理单元20、22中采集的数据/信息。
[0082]
因此，自身处理单元20、22中的每个可以被配置为将所测量的各自仰角转换为对应的长度。这些处理单元20、22还可以被配置为向其它测向台16、18的处理单元20、22发送所测量的仰角和/或所转换的长度。因此，自身处理单元20、22中的每个还被配置为从其它测向台16、18的处理单元20、22接收所测量的仰角和/或所转换的长度。
[0083]
可替代地，自身处理单元20、22中的每个被配置为向单独形成的主处理单元14发送所测量的仰角和/或所转换的长度。
[0084]
因此，如图3所示，主处理单元14和/或自身处理单元20、22可以生成各自的估计区域24-28和/或叠加估计区域24-28以便获得感兴趣区域30。
[0085]
在图4中，示出了可替代的示例，其中估计区域24-28与圆(代替具有特定宽度的圆形线)有关。估计区域24-28，即圆，在叠加针对地点a、b、c中的每个的估计区域24-28时彼此重叠，产生重叠区域。如图4所示，重叠区域相当于包含nvis发射器12的估计位置的感兴趣区域30。
[0086]
本文公开的特定实施例，特别是分别的一个或多个台和/或一个或多个单元，利用电路系统(例如一个或多个电路)以便实施本文公开的标准、协议、方法或技术，可操作地耦合两个或更多个组件，生成信息，处理信息，分析信息，生成信号，编码/解码信号，转换信号，发送和/或接收信号，控制其它设备等。可以使用任何类型的电路系统。
[0087]
在实施例中，电路系统除了其它方面之外，包括一个或多个计算设备，诸如处理器(例如微处理器)、中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、片上系统(soc)、或诸如此类、或其任何组合；并且可以包括离散的数字或模拟电路元件或电子器件，或其组合。在实施例中，电路系统包括硬件电路实施方式(例如，模拟电路系统中的实施方式、数字电路系统中的实施方式、和诸如此类、以及其组合)。
[0088]
在实施例中，电路系统包括电路和计算机程序产品的组合，所述计算机程序产品具有存储在一个或多个计算机可读存储器上的软件或固件指令，所述指令一起工作引起设备执行本文描述的一个或多个协议、方法或技术。在实施例中，电路系统包括电路，诸如例如需要用于运行的软件、固件等的微处理器或微处理器的一部分的电路。在实施例中，电路系统包括一个或多个处理器或其一部分，以及伴随的软件、固件、硬件和诸如此类。
[0089]
本技术可以引用数量和数字。除非特别声明，否则这些数量和数字不应当被认为是限制性的，而是与本技术相关联的可能的数量或数字的示例。同样在这方面上，本技术可以使用术语“多个”以引用一个数量或数字。在这方面上，术语“多个”意味着一个以上的任何数字，例如两个、三个、四个、五个等。术语“大约”、“近似”、“接近”等意味着加上或减去标定数值的5％。