Способ измерения скорости снаряда

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов, и может быть использовано при измерении начальной скорости снарядов и их нахождения на заданной траектории полета. Способ заключается в том, что измерение скорости снаряда осуществляют двумя измерителями скорости и соответственно связанными с ними первым и вторым доплеровским радиолокаторами, которые формируют в направлении заданной траектории полета снаряда равнодоплеровское направление, максимумы диаграмм направленности указанных доплеровских радиолокаторов составляют острый угол с траекторией полета снаряда, в каждом измерителе скорости по доплеровским частотам выходных сигналов первого и второго доплеровских радиолокаторов формируют последовательность дискретных значений текущей скорости снаряда, результаты измерений сравнивают, при их равенстве устанавливают, что снаряд находится на заданной траектории, при нарушении равенства результатов измерения устанавливают, что снаряд отклонился от заданной траектории. Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение информативности за счет определения нахождения снаряда на заданной траектории полета. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов, и может быть использовано при измерении скорости снарядов и определении нахождения снаряда на заданной траектории.

Известен способ измерения начальной скорости снаряда, по которому по реализациям доплеровского эхо-сигнала снаряда формируют последовательность дискретных значений его текущей скорости и вычисляют по ним начальную скорость снаряда с учетом установленной задержки начала его наблюдения относительно момента вылета из ствола орудия, для каждой позиции в полученной последовательности дискретных значений текущей скорости снаряда оценивают достоверность содержащихся в них данных и с учетом полученных результатов выделяют в этой последовательности участок, содержащий преимущественно достоверные данные, по которым определяют начальную скорость снаряда, при этом при оценке достоверности данных о текущей скорости снаряда используют критерии, учитывающие задаваемые требования по точности измерения начальной скорости снаряда; при формировании участка упомянутой последовательности для вычисления начальной скорости снаряда начало этого участка определяют по наличию не менее трех следующих подряд позиций с достоверными данными, а его конец - по наличию двух и более позиций с недостоверными данными; используемое при вычислении начальной скорости снаряда время задержки начала наблюдения представляют суммой установленной задержки и суммарной длительности реализации доплеровского эхо-сигнала, предшествующей первой позиции в участке данных, сформированном для вычисления начальной скорости снаряда; при наличии одиночных позиций с недостоверными данными в выделенном участке последовательности дискретных значений текущей скорости снаряда данные, содержащиеся в таких одиночных позициях, заменяют средним значением достоверных данных из двух, непосредственно примыкающих к ним позиций этого участка, достоверность данных о текущей скорости снаряда проверяют по превышению фактическим отношением сигнал/шум того его значения, которое необходимо для обеспечения заданной точности определения начальной скорости снаряда, достоверность данных о текущей скорости снаряда оценивают по изменениям значений текущей скорости снаряда, представленным на смежных позициях в полученной последовательности, при этом сначала по величине этих изменений обнаруживают зоны, содержащие недостоверные данные, а затем по достоверным данным, получаемым из позиций, непосредственно примыкающим к этим зонам, определяют для каждой позиции в обнаруженной зоне ожидаемые значения скорости и локализуют каждую позицию с недостоверными данными, причем достоверными считают те позиции, для которых анализируемые изменения значений текущей скорости снаряда не превышают величину задаваемой погрешности измерения начальной скорости снаряда. (Патент РФ на изобретение №2250476, кл. G01S 13/58, опубл. 20.04.2005 Бюл.№11).

Известно устройство для измерения начальной скорости снаряда, содержащее вычислитель, последовательно соединенные доплеровский радиолокатор, формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, а также последовательно соединенные формирователь импульса фотозапуска и таймер, выход которого подключен ко второму входу формирователя реализации доплеровского эхосигнала, второй вход таймера соединен с датчиком времени начальной задержки, а третий вход таймера подключен ко второму выходу доплеровского радиолокатора, счетчик реализаций, буферное запоминающее устройство, анализатор достоверности данных, формирователь данных для вычисления начальной скорости, измеритель суммарной длительности начальных реализаций и сумматор, при этом один выход формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход счетчика соединены со входами ввода данных буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом счетчика подключен ко второму выходу формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных буферного запоминающего устройства соединен со входом анализатора достоверности данных, который через формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу вычислителя, второй вход которого соединен с сумматором, первый вход которого подключен к датчику времени начальной задержки, а второй вход через измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом формирователя данных для вычисления начальной скорости. (Патент РФ на изобретение №2250476, кл. G01S 13/58, опубл. 20.04.2005 Бюл.№11).

Недостатком данных способа и устройства является заниженная информативность, заключающаяся в отсутствии возможности определения нахождения снаряда на заданной траектории полета.

Технической задачей изобретения является расширение информативности за счет определения нахождения снаряда на заданной траектории полета.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе измерения скорости снаряда, по которому по реализациям доплеровского эхо-сигнала снаряда формируют последовательность дискретных значений его текущей скорости и вычисляют по ним начальную скорость снаряда с учетом установленной задержки начала его наблюдения относительно момента вылета из ствола орудия, для каждой позиции в полученной последовательности дискретных значений текущей скорости снаряда оценивают достоверность содержащихся в них данных и с учетом полученных результатов выделяют в этой последовательности участок, содержащий преимущественно достоверные данные, по которым определяют начальную скорость снаряда, при этом при оценке достоверности данных о текущей скорости снаряда используют критерии, учитывающие задаваемые требования по точности измерения начальной скорости снаряда; при формировании участка упомянутой последовательности для вычисления начальной скорости снаряда начало этого участка определяют по наличию не менее трех следующих подряд позиций с достоверными данными, а его конец - по наличию двух и более позиций с недостоверными данными; используемое при вычислении начальной скорости снаряда время задержки начала наблюдения представляют суммой установленной задержки и суммарной длительности реализации доплеровского эхо-сигнала, предшествующей первой позиции в участке данных, сформированном для вычисления начальной скорости снаряда; при наличии одиночных позиций с недостоверными данными в выделенном участке последовательности дискретных значений текущей скорости снаряда данные, содержащиеся в таких одиночных позициях, заменяют средним значением достоверных данных из двух, непосредственно примыкающих к ним позиций этого участка, достоверность данных о текущей скорости снаряда проверяют по превышению фактическим отношением сигнал/шум того его значения, которое необходимо для обеспечения заданной точности определения начальной скорости снаряда, достоверность данных о текущей скорости снаряда оценивают по изменениям значений текущей скорости снаряда, представленным на смежных позициях в полученной последовательности, при этом сначала по величине этих изменений обнаруживают зоны, содержащие недостоверные данные, а затем по достоверным данным, получаемым из позиций, непосредственно примыкающим к этим зонам, определяют для каждой позиции в обнаруженной зоне ожидаемые значения скорости и локализуют каждую позицию с недостоверными данными, причем достоверными считают те позиции, для которых анализируемые изменения значений текущей скорости снаряда не превышают величину задаваемой погрешности измерения начальной скорости снаряда, дополнительно формируют в направлении заданной траектории полета снаряда равнодоплеровское направление, за счет установки двух измерителей на равных расстояниях от заданной траектории полета снаряда, максимумы диаграмм направленностей которых составляют острый угол с траекторией полета снаряда, измеряют скорость снаряда каждым измерителем, результаты измерений сравнивают и по результатам сравнения судят о нахождении снаряда на заданной траектории полета.

Устройство для измерения скорости снаряда, содержащее первый вычислитель, последовательно соединенные первый формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и первый формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, а также последовательно соединенные формирователь импульса фотозапуска и таймер, выход которого подключен ко второму входу первого формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, второй вход таймера соединен с датчиком времени начальной задержки, а третий вход таймера подключен ко второму выходу первого доплеровского радиолокатора, первый счетчик реализаций, первое буферное запоминающее устройство, первый анализатор достоверности данных, первый формирователь данных для вычисления начальной скорости, первый измеритель суммарной длительности начальных реализаций и первый сумматор, при этом один выход первого формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход первого счетчика реализаций соединены со входами ввода данных первого буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом первого счетчика реализаций подключен ко второму выходу первого формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных первого буферного запоминающего устройства соединен со входом первого анализатора достоверности данных, который через первый формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу первого вычислителя, второй вход которого соединен с первым сумматором, первый вход которого подключен к датчику времени начальной задержки, а второй вход через первый измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом первого формирователя данных для вычисления начальной скорости, дополнительно содержит второй доплеровский радиолокатор, последовательно соединенные второй формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и второй формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, второй счетчик реализаций, второе буферное запоминающее устройство, второй анализатор достоверности данных, второй формирователь данных для вычисления начальной скорости, второй измеритель суммарной длительности начальных реализаций и второй сумматор, при этом один выход второго формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход второго счетчика реализаций соединены со входами ввода данных второго буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом второго счетчика реализаций подключен ко второму выходу второго формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных второго буферного запоминающего устройства соединен со входом второго анализатора достоверности данных, который через второй формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу второго вычислителя, второй вход которого соединен с вторым сумматором, первый вход которого подключен к датчику времени начальной задержки, а второй вход через второй измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом второго формирователя данных для вычисления начальной скорости, вход второго формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала подключен к выходу таймера, выход второго доплеровского радиолокатора подключен к входу второго формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, выходы первого и второго вычислителей соединены с входами устройства сравнения, выход которого является выходом устройства.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства измерения скорости снаряда, где

1, 23 - вычислители;

2, 15 - формирователи реализаций доплеровского сигнала;

3, 16 - формирователи дискретных значений текущей скорости снаряда;

4 - формирователь импульса фотозапуска;

5 - таймер;

6 - датчик времени начальной задержки;

7, 14 - доплеровские радиолокаторы;

8, 17 - счетчики реализаций;

9, 18 - буферные запоминающие устройства;

10, 19 - анализаторы достоверности данных;

11, 20 - формирователи данных для вычисления начальной скорости;

12, 21 - измерители суммарной длительности начальных реализаций;

13, 22 - сумматоры;

24 - устройство сравнения.

Устройство для измерения скорости снаряда содержит первый 1 вычислитель, последовательно соединенные первый 2 формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и первый 3 формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, а также последовательно соединенные формирователь 4 импульса фотозапуска и таймер 5, выход которого подключен ко второму входу первого 2 формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, второй вход таймера 5 соединен с датчиком 6 времени начальной задержки, а третий вход таймера 5 подключен ко второму выходу первого 7 доплеровского радиолокатора, первый 8 счетчик реализаций, первое 9 буферное запоминающее устройство, первый 10 анализатор достоверности данных, первый 11 формирователь данных для вычисления начальной скорости, первый 12 измеритель суммарной длительности начальных реализаций и первый 13 сумматор, при этом один выход первого 3 формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход первого 8 счетчика реализаций соединены со входами ввода данных первого 9 буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом первого 8 счетчика реализаций подключен ко второму выходу первого 3 формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных первого 9 буферного запоминающего устройства соединен со входом первого 10 анализатора достоверности данных, который через первый 11 формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу первого 1 вычислителя, второй вход которого соединен с первым 13 сумматором, первый вход которого подключен к датчику 6 времени начальной задержки, а второй вход через первый 12 измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом первого 11 формирователя данных для вычисления начальной скорости, а так же второй 14 доплеровский радиолокатор, последовательно соединенные, второй 15 формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и второй 16 формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, второй 17 счетчик реализаций, второе 18 буферное запоминающее устройство, второй 19 анализатор достоверности данных, второй 20 формирователь данных для вычисления начальной скорости, второй 21 измеритель суммарной длительности начальных реализаций и второй 22 сумматор, при этом один выход второго 16 формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход второго 17 счетчика реализаций соединены со входами ввода данных второго 18 буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом второго 17 счетчика реализаций подключен ко второму выходу второго 16 формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных второго 18 буферного запоминающего устройства соединен со входом второго 19 анализатора достоверности данных, который через второй 20 формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу второго 23 вычислителя, второй вход которого соединен с вторым 22 сумматором, первый вход которого подключен к датчику 6 времени начальной задержки, а второй вход через второй 21 измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом второго 20 формирователя данных для вычисления начальной скорости, вход второго 15 формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала подключен к выходу таймера 5, выход второго 14 доплеровского радиолокатора подключен к входу второго 15 формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, выходы первого 1 и второго 23 вычислителей соединены с входами устройства 24 сравнения, выход которого является выходом устройства.

Устройство для измерения скорости снаряда функционирует следующим образом. Измерение скорости снаряда производится одновременно первым 7 и вторым 14 доплеровскими радиолокаторами, расположенными на одинаковых расстояниях от заданной траектории полета снаряда и максимумы диаграмм направленностей которых составляют с ней острые углы. Выходной сигнал первого 7 и второго 14 доплеровских радиолокаторов определяется скоростью движения снаряда и углами между траекторией полета снаряда и его линией визирования каждым доплеровским радиолокатором. При полете снаряда по заданной траектории данные углы равны, а следовательно, равны и доплеровские частоты сигналов принимаемых первым 7 и вторым 14 доплеровскими радиолокаторами. Данное направление можно назвать равно доплеровским. При отклонении от заданной траектории полета указанное равенство нарушается. Принцип измерения скорости снаряда осуществляется следующим образом. Сигналы с выходов первого 7 и второго 14 доплеровских радиолокаторов поступают соответственно через первый 2 и второй 15 формирователи реализаций доплеровского сигнала, на входы первого 3 и второго 16 формирователей дискретных значений текущей скорости снаряда, выходные сигналы которых сохраняются в первом 9 и втором 18 буферных запоминающих устройствах. Под действием сигналов с выходов первого 8 и второго 17 счетчиков реализаций первое 9 и второе 18 буферные запоминающие устройства, выдают сигналы на первый 10 и второй 19 анализаторы достоверности реализаций, где они анализируются и поступают на входы первого 11 и второго 20 формирователей данных для вычисления начальной скорости. Сигналы с выходов первого 11 и второго 20 формирователей данных для вычисления начальной скорости поступают на входы первого 1 и второго 23 вычислителей, с выходов которых поступают на входы устройства 24 сравнения. На выходе устройства 24 сравнения формируется сигнал, информирующий о нахождении снаряда на заданной траектории.

Способ измерения скорости снаряда, заключающийся в том, что измерение скорости снаряда производят первым измерителем скорости снаряда с первым доплеровским радиолокатором, отличающийся тем, что вводят второй измеритель скорости с вторым доплеровским радиолокатором, при этом первый и второй доплеровские радиолокаторы указанных измерителей скорости снаряда формируют в направлении заданной траектории полета снаряда равнодоплеровское направление за счет их установки на равных расстояниях от заданной траектории полета снаряда, причем максимумы диаграмм направленности первого и второго доплеровских радиолокаторов составляют острый угол с траекторией полета снаряда, в каждом измерителе скорости снаряда по доплеровским частотам выходных сигналов первого и второго доплеровских радиолокаторов формируют последовательность дискретных значений его текущей скорости, по которым измеряют скорость движения снаряда, результаты измерений сравнивают, при равенстве результатов сравнения устанавливают, что снаряд находится на заданной траектории, при нарушении равенства результатов сравнения устанавливают, что снаряд отклонился от заданной траектории.