Способ измерения начальной скорости снаряда и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов, и может быть использовано при измерении начальной скорости снарядов. Способ заключается в том, что по реализациям доплеровского эхо-сигнала снаряда формируют последовательность дискретных значений его текущей скорости и вычисляют по ним начальную скорость снаряда, определяют ширину спектра доплеровского эхо-сигнала, определяют по ширине спектра площадь максимального сечения снаряда плоскостью перпендикулярной линии визирования снаряда, по изменению данной площади судят о величине нутации снаряда, что расширяет информативность измерений. Устройство для измерения начальной скорости снаряда содержит доплеровский радиолокатор 1, формирователь импульса фотозапуска 2, таймер 3, датчик времени начальной задержки 4, формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала 5, формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда 6, буферное запоминающее устройство 7, счетчик реализации 8, анализатор достоверности данных 9, формирователь данных для вычисления начальной скорости 10, измеритель суммарной длительности начальных реализаций 11, сумматор 12, вычислитель 13, блок вычисления быстрого преобразования Фурье 14, блок оценки ширины спектра 15, индикатор 16. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов, и может быть использовано при измерении начальной скорости снарядов.

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 эхо-сигнала, 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 данного способа и устройства является его заниженная информативность, обусловленная тем, что производится измерение только одного параметра движения снаряда - его начальной скорости.

Технической задачей изобретения является расширение информативности.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе 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 эхосигнала, 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 определяют ширину спектра доплеровского эхо-сигнала, определяют по ширине спектра площадь максимального сечения снаряда плоскостью, перпендикулярной линии визирования снаряда, по изменению данной площади на каждой позиции судят о величине нутации снаряда.

Устройство для измерения начальной скорости снаряда, содержащее вычислитель, последовательно соединенные доплеровский радиолокатор, формирователь реализации доплеровского эхосигнала 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 реализаций соединены со входами ввода данных буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом счетчика реализаций 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, дополнительно содержит последовательно соединенные блок вычисления быстрого преобразования Фурье, блок оценки ширины спектра и индикатор, при этом вход блока вычисления быстрого преобразования Фурье соединен с выходом доплеровского радиолокатора.

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

1 - доплеровский радиолокатор;

2 - формирователь импульса фотозапуска;

3 - таймер;

4 - датчик времени начальной задержки;

5 - формирователь реализаций доплеровского сигнала;

6 - формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда;

7 - буферное запоминающее устройство;

8 - счетчик реализаций;

9 - анализатор достоверности реализаций;

10 - формирователь данных для вычисления начальной скорости;

11 - измеритель суммарной длительности начальных реализаций;

12 - сумматор;

13 - вычислитель;

14 - блок вычисления быстрого преобразования Фурье;

15 - блок оценки ширины спектра;

16 - индикатор.

Устройство для измерения начальной скорости снаряда содержит вычислитель 13, последовательно соединенные, доплеровский радиолокатор 1, формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала 5 и формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда 6, а также последовательно соединенные формирователь импульса фотозапуска 2 и таймер 3, выход которого подключен ко второму входу формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала 5, второй вход таймера 3 соединен с датчиком времени начальной задержки 4, а третий вход таймера 3 подключен ко второму выходу доплеровского радиолокатора 1, счетчик реализаций 8, буферное запоминающее устройство 7, анализатор достоверности данных 9, формирователь данных для вычисления начальной скорости 10, измеритель суммарной длительности начальных реализаций 11 и сумматор 12, при этом один выход формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда 6 и выход счетчика реализаций 8 соединены со входами ввода данных буферного запоминающего устройства 7, вход управления записью которого совместно со счетным входом счетчика реализаций 8 подключен ко второму выходу формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда 6, а выход данных буферного запоминающего устройства 7 соединен со входом анализатора достоверности данных 9, который через формирователь данных для вычисления начальной скорости 10 подключен к первому входу вычислителя 13 и входу блока вычисления быстрого преобразования Фурье 14, второй вход вычислителя 13 соединен с сумматором 12, первый вход которого подключен к датчику времени начальной задержки 4, а второй вход через измеритель суммарной длительности начальных реализаций 11 соединен со вторым выходом формирователя данных для вычисления начальной скорости 10, выход блока вычисления быстрого преобразования Фурье 14 соединен через блок оценки ширины спектра 15 с индикатором 16, а вход блока вычисления быстрого преобразования Фурье 14 соединен с выходом доплеровского радиолокатора 1.

Устройство для измерения начальной скорости снаряда функционирует следующим образом. На выходе доплеровского радиолокатора 1 формируется сигнал на частоте Доплера, зависящей от скорости движения снаряда. Данный сигнал поступает через формирователь реализаций доплеровского сигнала 5, на вход формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда 6, выходные сигналы которого сохраняются в буферном запоминающем устройстве 7. Под действием сигналов с выхода счетчика реализаций 8 буферное запоминающее устройство 7 выдает сигналы на анализатор достоверности реализаций 9, где они анализируются и поступают на вход формирователя данных для вычисления начальной скорости 10. Сигналы с выхода формирователя данных для вычисления начальной скорости 10 поступают на вход вычислителя 13, для определения скорости снаряда и на вход блока вычисления быстрого преобразования Фурье 14, с выхода которого через блок оценки ширины спектра 15 поступают на индикатор 16, на выходе которого наблюдается зависимость ширины спектра (площади сечения снаряда) от времени.

1. 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 эхосигнала, 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, отличающийся тем, что определяют ширину спектра доплеровского эхо сигнала, определяют по ширине спектра площадь максимального сечения снаряда плоскостью перпендикулярной линии визирования снаряда, по изменению данной площади на каждой позиции судят о величине нутации снаряда.

2. 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 эхо-сигнала, второй вход таймера соединен с датчиком времени начальной задержки, а третий вход таймера подключен ко второму выходу доплеровского радиолокатора, счетчик реализации, буферное запоминающее устройство, анализатор достоверности данных, формирователь данных для вычисления начальной скорости, измеритель суммарной длительности начальных реализации и сумматор, при этом один выход формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход счетчика реализации соединены со входами ввода данных буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом счетчика реализации 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, отличающееся тем, что содержит последовательно соединенные блок вычисления быстрого преобразования Фурье, блок оценки ширины спектра и индикатор, при этом вход блока вычисления быстрого преобразования Фурье соединен с выходом доплеровского радиолокатора.