Радиолокация , также известная как радиолокация или радиопозиционирование , представляет собой процесс определения местоположения чего-либо с помощью радиоволн . Обычно это относится к пассивным методам, в частности, к радарам , а также к обнаружению подземных кабелей, водопроводов и других коммунальных сетей . Это похоже на радионавигацию , в которой человек активно ищет свое собственное местоположение; оба являются типами радиоопределения . Радиолокация также используется в системах определения местоположения в реальном времени (RTLS) для отслеживания ценных активов.
Объект может быть локализован путем измерения характеристик принимаемых радиоволн. Радиоволны могут передаваться объектом, который необходимо локализовать, или они могут быть отраженными волнами (как в радаре или пассивной RFID ). Искатель стежков использует радиолокацию, когда он использует радиоволны, а не ультразвук .
Один метод измеряет расстояние, используя разницу в мощности принимаемого сигнала (RSSI) по сравнению с исходным сигналом. Другой метод использует время прибытия (TOA), когда время передачи и скорость распространения известны. Объединение данных TOA от нескольких приемников в разных известных местах (разница во времени прибытия, TDOA) может обеспечить оценку положения даже при отсутствии знания времени передачи. Угол прибытия (AOA) на приемной станции может быть определен с помощью направленной антенны или по дифференциальному времени прибытия на решетку антенн с известным местоположением. Информация AOA может быть объединена с оценками расстояния из ранее описанных методов для установления местоположения передатчика или 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 в расчетах учитываются характеристики передачи среды. Для RSSI это означает электромагнитную проницаемость ; для TOA это может означать прием вне прямой видимости .
Использование RSSI для определения местоположения передатчика с одного приемника требует, чтобы были известны как передаваемая (или обратно рассеянная) мощность от объекта, который необходимо обнаружить, так и характеристики распространения промежуточной области. В пустом пространстве сила сигнала уменьшается как обратный квадрат расстояния для расстояний, больших по сравнению с длиной волны и по сравнению с объектом, который необходимо обнаружить, но в большинстве реальных сред может возникнуть ряд ухудшений: поглощение, рефракция, затенение и отражение. Поглощение незначительно для распространения радиоволн в воздухе на частотах менее примерно 10 ГГц, но становится важным на частотах в несколько ГГц, где могут возбуждаться вращательные молекулярные состояния. Рефракция важна на больших расстояниях (десятки-сотни километров) из-за градиентов влажности и температуры в атмосфере. В городских, горных или закрытых помещениях помехи из-за промежуточных препятствий и отражение от близлежащих поверхностей очень распространены и способствуют искажению многолучевого распространения: то есть отраженные и задержанные повторы переданного сигнала объединяются в приемнике. Сигналы с разных путей могут складываться конструктивно или деструктивно: такие изменения амплитуды известны как замирание . Зависимость силы сигнала от положения передатчика и приемника становится сложной и часто немонотонной, что делает оценки положения с помощью одного приемника неточными и ненадежными. Мультилатерация с использованием многих приемников часто сочетается с калибровочными измерениями («снятие отпечатков пальцев») для повышения точности.
Измерения TOA и AOA также подвержены ошибкам многолучевого распространения, особенно когда прямой путь от передатчика к приемнику заблокирован препятствием. Измерения времени прибытия также наиболее точны, когда сигнал имеет отчетливые зависящие от времени особенности в интересующем масштабе — например, когда он состоит из коротких импульсов известной длительности — но теория преобразования Фурье показывает, что для изменения амплитуды или фазы в коротком временном масштабе сигнал должен использовать широкую полосу пропускания. Например, для создания импульса длительностью около 1 нс, примерно достаточного для определения местоположения с точностью до 0,3 м (1 фут), требуется полоса пропускания около 1 ГГц. Во многих регионах радиоспектра излучение в такой широкой полосе пропускания не допускается соответствующими регулирующими органами, чтобы избежать помех другим узкополосным пользователям спектра. В Соединенных Штатах нелицензированная передача разрешена в нескольких диапазонах, таких как промышленные, научные и медицинские ISM-диапазоны 902–928 МГц и 2,4–2,483 ГГц , но передача большой мощности не может выходить за пределы этих диапазонов. Однако в настоящее время несколько юрисдикций разрешают сверхширокополосную передачу в диапазонах ГГц или нескольких ГГц с ограничениями на передаваемую мощность для минимизации помех другим пользователям спектра. Импульсы UWB могут быть очень узкими по времени и часто обеспечивают точные оценки TOA в городских или внутренних условиях.
Радиолокация используется в самых разных промышленных и военных видах деятельности. Радиолокационные системы часто используют комбинацию TOA и AOA для определения положения рассеивающего объекта с помощью одного приемника. В доплеровском радаре также учитывается доплеровский сдвиг, определяющий скорость , а не местоположение (хотя он помогает определить будущее местоположение). Системы определения местоположения в реальном времени RTLS, использующие калиброванный RTLS, и TDOA, коммерчески доступны. Широко используемая глобальная система позиционирования ( GPS ) основана на TOA сигналов со спутников в известных позициях.
Радиолокация также используется в сотовой телефонии через базовые станции . Чаще всего это делается с помощью трилатерации между радиовышками . Местоположение звонящего или трубки можно определить несколькими способами:
Первые два зависят от прямой видимости , что может быть сложно или невозможно в горной местности или вокруг небоскребов . Однако сигнатуры местоположения на самом деле работают лучше в этих условиях. Сети TDMA и GSM, такие как Cingular и T-Mobile, используют TDOA.
Сети CDMA , такие как Verizon Wireless и Sprint PCS, как правило, используют технологии радиолокации на основе телефонных трубок, которые технически больше похожи на радионавигацию. GPS — одна из таких технологий.
Композитные решения, требующие как телефонной трубки, так и сети, включают:
Первоначально цель любого из них в мобильных телефонах заключается в том, чтобы пункт ответа на звонки по номеру экстренного вызова общественной безопасности ( PSAP), который отвечает на звонки по номеру экстренного вызова, мог знать, где находится звонящий и куда именно направлять экстренные службы . Эта возможность известна в NANP ( Северная Америка ) как беспроводная улучшенная служба 911. Пользователи мобильных телефонов могут иметь возможность разрешить отправку собранной информации о местоположении на другие телефонные номера или в сети передачи данных , чтобы она могла помочь людям, которые просто потерялись или хотят получить другие услуги на основе определения местоположения . По умолчанию этот выбор обычно отключен для защиты конфиденциальности .
Радиолокационная служба (сокращенно: РЛС ) — согласно статье 1.48 Регламента радиосвязи (РР ) Международного союза электросвязи (МСЭ ) [ 1] — определяется как « служба радиоопределения для целей радиолокации», где радиолокация определяется как: «радиоопределение, используемое для целей, отличных от целей радионавигации».
Данная служба радиосвязи классифицируется в соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) следующим образом:
Служба радиоопределения (статья 1.40)
Радиолокационная служба различает в основном
Радиолокационная спутниковая служба (сокращенно: РЛСС ) — в соответствии со статьей 1.49 Регламента радиосвязи (РР ) Международного союза электросвязи ( МСЭ ) [2] — определяется как « Служба спутникового радиоопределения, используемая для целей радиолокации. Эта (радиосвязная) служба может также включать фидерные линии, необходимые для ее работы ».
Радиолокационно -спутниковая служба различает в основном
Например, военные радиолокационные датчики на спутниках Земли работают в радиолокационно-спутниковой службе .
Распределение радиочастот осуществляется в соответствии со статьей 5 Регламента радиосвязи МСЭ (редакция 2012 г.) [3] .
Для улучшения гармонизации использования спектра большинство выделений служб, предусмотренных в этом документе, были включены в национальные Таблицы распределения и использования частот, которые находятся в сфере ответственности соответствующей национальной администрации. Выделение может быть первичным, вторичным, исключительным и совместным.
Радиолокационная наземная станция — согласно статье 1.90 Регламента радиосвязи МСЭ ( РР ) [4] — определяется как « радиостанция радиолокационной службы, не предназначенная для использования во время движения». Каждая радиолокационная станция должна классифицироваться по службе радиосвязи , в которой она работает постоянно или временно.
В соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) данный тип радиостанций может быть классифицирован следующим образом:
Станция радиоопределения (статья 1.86) службы радиоопределения (статья 1.40)
Радиолокационная мобильная станция — согласно статье 1.89 Регламента радиосвязи МСЭ ( РР) [5] Международного союза электросвязи — определяется как « Радиостанция радиолокационной службы, предназначенная для использования во время движения или остановок в неуказанных пунктах». Каждая радиолокационная станция должна классифицироваться по службе радиосвязи , в которой она работает постоянно или временно.
В соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) данный тип радиостанций может быть классифицирован следующим образом:
Станция радиоопределения (статья 1.86) службы радиоопределения (статья 1.40)
.jpg/1280px-MIM-104_Patriot_Radar_unit_(JASDF).jpg)
