Радиолокация , также известная как радиолокация или радиопозиционирование , представляет собой процесс определения местоположения чего-либо с помощью радиоволн . Обычно это относится к пассивному использованию, в частности к радару , а также к обнаружению подземных кабелей, водопроводов и других коммунальных услуг . Это похоже на радионавигацию , но под радиолокацией обычно подразумевается пассивное обнаружение удаленного объекта, а не активное определение собственного положения. Оба являются типами радиоопределения . Радиолокация также используется в системах определения местоположения в реальном времени (RTLS) для отслеживания ценных активов.
Объект можно обнаружить путем измерения характеристик принимаемых радиоволн. Радиоволны могут передаваться объектом, который необходимо обнаружить, или они могут быть волнами обратного рассеяния (как в радаре или пассивной RFID ). Поиск гвоздиков использует радиолокацию, когда он использует радиоволны, а не ультразвук .
Один метод измеряет расстояние, используя разницу мощности принимаемого сигнала (RSSI) по сравнению с мощностью исходного сигнала. Другой метод использует время прибытия (TOA), когда известны время передачи и скорость распространения. Объединение данных TOA от нескольких приемников в разных известных местах (разница во времени прибытия, TDOA) может обеспечить оценку местоположения даже при отсутствии знания времени передачи. Угол прихода (AOA) на приемную станцию можно определить с помощью направленной антенны или по дифференциальному времени прибытия на решетку антенн с известным местоположением. Информация AOA может быть объединена с оценками расстояния, полученными с помощью ранее описанных методов, для установления местоположения передатчика или источника обратного рассеяния. Альтернативно, AOA на двух приемных станциях с известным местоположением устанавливает положение передатчика. Использование нескольких приемников для обнаружения передатчика называется мультилатерацией .
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 обнаружения передатчика от одного приемника требует, чтобы была известна как передаваемая (или обратно рассеянная) мощность от объекта, который необходимо обнаружить, так и характеристики распространения в промежуточной области. В пустом пространстве мощность сигнала уменьшается пропорционально квадрату расстояния для расстояний, больших по сравнению с длиной волны и объектом, который необходимо обнаружить, но в большинстве реальных сред может возникнуть ряд ухудшений: поглощение, преломление, затенение и отражение. Поглощение незначительно при распространении радиосигнала в воздухе на частотах менее 10 ГГц, но становится важным на частотах в несколько ГГц, где могут возбуждаться вращательные состояния молекул. Рефракция важна на больших расстояниях (от десятков до сотен километров) из-за градиентов содержания влаги и температуры в атмосфере. В городских, горных или закрытых помещениях очень распространены препятствия из-за промежуточных препятствий и отражение от близлежащих поверхностей, которые способствуют многолучевому искажению: то есть отраженные и задержанные повторы передаваемого сигнала объединяются в приемнике. Сигналы разных путей могут складываться конструктивно или деструктивно: такие изменения амплитуды известны как замирание . Зависимость мощности сигнала от положения передатчика и приемника становится сложной и часто немонотонной, что делает оценки местоположения для одного приемника неточными и ненадежными. Мультилатерация с использованием множества приемников часто сочетается с калибровочными измерениями («отпечатками 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 прибытия также наиболее точны, когда сигнал имеет отчетливые зависящие от времени характеристики 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, которого примерно достаточно для определения местоположения с точностью до 0,3 м (1 фут), требуется полоса пропускания примерно 1 ГГц. Во многих регионах радиоспектра излучение в такой широкой полосе пропускания не разрешено соответствующими регулирующими органами во избежание помех другим узкополосным пользователям спектра. В Соединенных Штатах нелицензированная передача разрешена в нескольких диапазонах, таких как промышленные, научные и медицинские диапазоны ISM 902–928 МГц и 2,4–2,483 ГГц , но передача высокой мощности не может выходить за пределы этих диапазонов. Однако в настоящее время в некоторых юрисдикциях разрешена сверхширокополосная передача в полосах частот в ГГц или несколько ГГц с ограничениями на передаваемую мощность, чтобы минимизировать помехи другим пользователям спектра. Импульсы СШП могут быть очень узкими по времени и часто обеспечивают точные оценки TOA в городских условиях или внутри помещений.
Радиолокация используется в самых разных отраслях промышленности и военной деятельности. Радиолокационные системы часто используют комбинацию TOA и AOA для определения положения объекта обратного рассеяния с использованием одного приемника. В доплеровском радаре также учитывается доплеровский сдвиг, определяющий скорость , а не местоположение (хотя это помогает определить будущее местоположение). Системы определения местоположения в реальном времени RTLS, использующие калиброванную RTLS, и TDOA, коммерчески доступны. Широко используемая система глобального позиционирования ( GPS ) основана на TOA сигналов со спутников в известных позициях.
Радиолокация также используется в сотовой телефонии через базовые станции . Чаще всего это делается посредством трилатерации между радиовышками . Местоположение Абонента или трубки можно определить несколькими способами:
Первые два зависят от прямой видимости , что может быть затруднительно или невозможно в гористой местности или вокруг небоскребов . Однако подписи местоположения на самом деле работают лучше в таких 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 базе мобильных телефонов, которые технически больше похожи на радионавигацию. GPS является одной из таких технологий.
Комбинированные решения, требующие как телефонной трубки, так и сети, включают в себя:
Первоначально цель любого из них в мобильных телефонах состоит в том, чтобы пункт ответа общественной безопасности (PSAP), который отвечает на звонки на номер телефона службы экстренной помощи, мог знать, где находится звонящий и куда именно направить экстренную помощь . Эта возможность известна в NANP ( Северная Америка ) как улучшенная беспроводная связь 911 . Пользователи мобильных телефонов могут иметь возможность разрешить отправку собранной информации о местоположении на другие телефонные номера или сети передачи данных , чтобы она могла помочь людям, которые просто заблудились или которым нужны другие услуги, основанные на местоположении . По умолчанию этот выбор обычно отключен в целях защиты конфиденциальности .
Радиолокационная служба (сокращенно: RLS ) – в соответствии со статьей 1.48 Регламента радиосвязи (РР ) Международного союза электросвязи (ITU ) [ 1] – определяется как « Служба радиоопределения для целей радиолокации», где радиолокация определяется как: « радиоопределение, используемое для целей, отличных от целей радионавигации».
Эта служба радиосвязи классифицируется в соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) следующим образом:
Служба радиоопределения (статья 1.40).
Радиолокационная служба в основном различает
Спутниковая радиолокационная служба (сокращенно: RLSS ) – в соответствии со статьей 1.49 Регламента радиосвязи (РР ) Международного союза электросвязи (МСЭ ) [ 2] – определяется как « Спутниковая служба радиоопределения, используемая для целей радиолокации. Эта служба (радиосвязи) может включать в себя также необходимые для ее работы фидерные линии ».
Радиолокационная спутниковая служба в основном различает
Например, в этой службе радиолокационной спутниковой службы работают военные радиолокационные датчики на спутниках Земли.
Распределение радиочастот осуществляется согласно статье 5 Регламента радиосвязи МСЭ (редакция 2012 г.). [3]
В целях улучшения гармонизации использования спектра большинство распределений служб, предусмотренных в этом документе, были включены в национальные таблицы распределения и использования частот, ответственность за которые лежит на соответствующей национальной администрации. Распределение может быть первичным, вторичным, исключительным и общим.
Наземная радиолокационная станция – в соответствии со статьей 1.90 Регламента радиосвязи МСЭ (РР) Международного союза электросвязи (МСЭ ) [ 4 ] – определяется как « радиостанция радиолокационной службы , не предназначенная для использования во время движения». Каждая радиолокационная станция классифицируется по службе радиосвязи , в которой она работает постоянно или временно.
В соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) радиостанции этого типа можно классифицировать следующим образом:
Станция радиоопределения (статья 1.86) службы радиоопределения (статья 1.40).
Радиолокационная мобильная станция – в соответствии со статьей 1.89 Регламента радиосвязи МСЭ (РР) Международного союза электросвязи (МСЭ ) [ 5 ] – определяется как « Радиостанция радиолокационной службы , предназначенная для использования во время движения или во время остановок в неуказанных точках». " Каждая радиолокационная станция классифицируется по службе радиосвязи , в которой она работает постоянно или временно.
В соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) радиостанции этого типа можно классифицировать следующим образом:
Станция радиоопределения (статья 1.86) службы радиоопределения (статья 1.40).
.jpg/1280px-MIM-104_Patriot_Radar_unit_(JASDF).jpg)
