Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат



Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат
Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат

Владельцы патента RU 2707581:

Федеральный научно-производственный центр акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" (RU)

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к вторичной обработке радиолокационной информации, и предназначено для использования в системах сопровождения подвижных целей. Технический результат - повышение достоверности радиолокационной информации достигается за счет того, что строб формируют в связанной с целью системе координат в форме усеченного эллиптического шарового сектора, ограниченного по курсу, углу наклона траектории и дальности значениями Kmin, Kmax, φmin, φmax и Dmin, Dmax соответственно, значения Kmin, Kmax рассчитывают исходя из оценок курса и среднеквадратичного отклонения (СКО) курса с учетом рассчитанной скорости изменения курса, значения φmin, φmax рассчитывают исходя из оценок угла наклона траектории и СКО угла наклона траектории с учетом рассчитанной скорости изменения угла наклона траектории, a Dmin, Dmax - исходя из оценок скорости и СКО скорости с учетом рассчитанного линейного ускорения, а отклонения , вычисляемые при текущем i-м обращении к цели, используют для адаптации формы и размеров строба сопровождения к интенсивности маневрирования сопровождаемой цели на каждом этапе сопровождения. 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к вторичной обработке радиолокационной информации, и предназначено для использования в системах сопровождения подвижных целей.

Известен способ (А. Фарина, Ф. Студер. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей. «Радио и связь», Москва, 1993, стр. 182.), который обеспечивает сопровождение целей с заданными характеристиками. В известном способе границы строба сопровождения устанавливаются такими, чтобы при максимальном маневре цели строб накрывал цель. Однако при таком способе строб сопровождения часто оказывается чрезвычайно большим и кроме сопровождаемой цели накрывает и другие цели, случайно оказавшиеся в этот момент в этой области пространства. По таким случайным целям также формируются траектории. Происходит «размножение» траекторий, что ухудшает достоверность выдаваемой радиолокационной информации (РЛИ) и приводит к перегрузке системы обработки РЛИ.

Известен способ сопровождения траекторий радиолокационных целей и устройство для его осуществления (патент РФ №2630252), который включает обращение к цели в стробе сопровождения, оценку координат цели, вычисление экстраполированных значений координат цели, вычисление в процессе фильтрации отклонений оценок координат цели от их экстраполированных значений. Указанные отклонения сравнивают с заданной пороговой величиной и затем используют для уточнения размеров и координат центра строба на следующее обращение к цели. Размеры строба также определяются заданным коэффициентом, который определяется максимально возможным для цели маневром. Необходимость задания и корректировки коэффициентов, привязанных к типу цели, существенно усложняют реализацию известного способа и приводят к завышению размеров строба для обеспечения накрытия стробом цели, что ведет к снижению достоверности РЛИ.

Наиболее близким к заявляемому является способ стробирования и селекции отметок (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации, М.: «Советское радио», 1974, стр. 236-241), заключающийся в формировании строба в сферической системе координат, при этом форма строба выбирается простейшей, для задания в той системе координат, в которой осуществляется обработка информации. Для случая обработки в сферической системе координат простейший строб задается линейным размером по дальности и двумя угловыми размерами: по азимуту и по углу места. Эти размеры могут быть установлены заранее, исходя из учета максимальных значений случайных и динамических ошибок по всем подлежащим обработке траекториям.

Техническая проблема наиболее близкого аналога заключается в том, что при интенсивном маневрировании сопровождаемой цели ошибки экстраполяции координат цели оказываются столь значительными, что размеры стробов сопровождения становятся неприемлемо большими. Устанавливать размеры стробов сопровождения исходя из максимального непредвиденного маневра цели на каждом периоде сопровождения нецелесообразно, поскольку завышение размеров стробов сопровождения приводит при очередных наблюдениях от РЛС к увеличению вероятности попадания в строб ложных отметок или отметок, принадлежащих другим траекториям, и, следовательно, к ухудшению селектирующей и разрешающей способности операции стробирования, то есть к снижению достоверности РЛИ.

Целью изобретения является снижение вероятности пропуска радиолокационных отметок от сопровождаемой цели за счет построения строба по форме и размерам соответствующего области наиболее вероятного местоположения цели в следующий момент времени наблюдения.

Технический результат заключается в повышении достоверности радиолокационной информации.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в способе адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат, включающем обращение к цели в стробе сопровождения, оценку координат цели , где i - номер обращения к цели, вычисление отклонений оценок координат цели от их экстраполированных на i-e обращение значений, с центром очередного строба сопровождения в экстраполированной точке оцениваемой траектории , строб формируют в связанной с целью системе координат в форме усеченного эллиптического шарового сектора, ограниченного по курсу, углу наклона траектории и дальности значениями Kmin, Kmax φmin, φmax и Dmin, Dmax соответственно, при этом значения Kmin, Kmax рассчитывают исходя из оценок курса и СКО курса с учетом рассчитанной скорости изменения курса, значения φmin, φmax рассчитывают исходя из оценок угла наклона траектории и СКО угла наклона траектории с учетом рассчитанной скорости изменения угла наклона траектории, a Dmin, Dmax - исходя из оценок скорости и СКО скорости с учетом рассчитанного линейного ускорения, а отклонения , вычисляемые при текущем i-м обращении к цели, используют для адаптации формы и размеров строба сопровождения к интенсивности маневрирования сопровождаемой цели на каждом этапе сопровождения.

Изобретение поясняется фигурами:

фиг. 1 - вид строба в форме усеченного эллиптического шарового сектора в связанной с целью системе координат в пространстве,

где: - вектор оцененных параметров траектории цели на предыдущем этапе сопровождения;

- вектор экстраполированных параметров траектории на очередном этапе сопровождения;

фиг. 2 - вид строба в форме усеченного сектора в связанной с целью системе координат на плоскости,

где: - вектор оцененных параметров траектории цели на предыдущем этапе сопровождения;

- вектор экстраполированных параметров траектории на очередном этапе сопровождения;

- экстраполированное значение курса цели на очередном этапе сопровождения;

- вектор координат цели, полученных от РЛС на очередном этапе сопровождения - отметка от цели;

δKi - линейный размер строба по курсу;

δDi - линейный размер строба по дальности;

фиг. 3 - рассчитанные значения средней продолжительности сопровождения цели для прототипа и предложенного способов,

где Э - среднее время сопровождения для эллиптического строба;

С - среднее время сопровождения для строба в форме усеченного эллиптического шарового сектора.

В предложенном способе адаптивного сопровождения целей формирование стробов на этапе завязывания траектории для обнаруженной цели выполняется также, как и в прототипе. Как только выполняется установленный критерий ее обнаружения, начинается этап сопровождения траектории, во время которого отбор новых отметок от цели предлагается выполнять с формированием строба в связанной с целью системе координат.

Практика показывает, что на начальных этапах при больших дальностях до цели для обеспечения построения стробов относительно небольшого размера необходимо учитывать корреляцию наблюдаемых РЛС значений координат.

Ковариационная матрица ошибок фильтрации для первой оценки параметров траектории рассчитывается в декартовых координатах согласно формуле (Васильев К.К., Лучков Н.В. Траекторная обработка на основе нелинейной фильтрации // Автоматизация процессов управления. - 2017. - №1 (47). - С. 4-9):

где

- вектор оцененных параметров цели;

- вектор состояния;

nxi, nyi, nzi - аддитивный шум соответствующих координат;

и имеет вид:

где - дисперсии ошибки измерения соответствующих координат;

rxyi, ryzi, rxzi - ковариации ошибки измерения соответствующих координат;

T1 - время между формированием отметок от цели.

Для формирования строба в связанной с целью системе координат, имеющего форму, соответствующую наиболее вероятной области нахождения цели в пространстве, необходимо пересчитать ковариационную матрицу отклонений Р1 в связанные координаты:

Вектор состояния в связанных координатах имеет вид:

где Vi - скорость цели на очередном этапе сопровождения;

Ki - курс цели на очередном этапе сопровождения;

φi - угол наклона траектории цели на очередном этапе сопровождения;

Таким образом,

где

Ковариационные матрицы ошибок экстраполяции и фильтрации последующих оценок параметров траектории (i=2, 3…, k) определяются по обычным формулам расширенного фильтра Калмана (Сейдж Э.П., Мелс Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении / пер. с англ.; под ред. Б.Р. Левина. - М.: Связь, 1976. - 495 с.; патент РФ №2679598). Ковариационная матрица отклонений отметок от экстраполированных координат цели в связанной системе определяется исходя из оценок скорости, курса, угла наклона траектории и соответствующих СКО с учетом рассчитанных значений линейного ускорения, скорости изменения курса и скорости изменения угла наклона траектории следующим образом:

где - матрица поворота координат,

и - экстраполированные значения курса и угла наклона траектории цели на очередном этапе сопровождения соответственно;

- вектор координат цели, полученных от РЛС на очередном этапе сопровождения - отметка от цели;

С - матрица наблюдения;

- вектор экстраполированных параметров траектории на очередном этапе сопровождения;

- часть ковариационной матрицы ошибок экстраполяции PЭi;

- ковариационная матрица ошибок наблюдения координат цели.

Используя полученные отклонения на связанных осях, определяются линейные размеры строба:

где δDi - линейный размер строба по дальности;

δKi - линейный размер строба по курсу;

δφi - линейный размер строба по углу наклона траектории;

σсвхi, σсвyi, σcвzi - отклонения отметок от экстраполированных значений в связанной системе координат.

Коэффициент при σсвхi, σсвyi, σcвzi определяется экспериментально согласно известному «правилу трех сигма» (Е.С. Вентцель, Теория вероятностей. - М.: «Наука», 1969, - 576 с.).

Возможные отклонения цели от экстраполированного положения, таким образом, определяются интенсивностью маневрирования сопровождаемой цели и связаны с линейными размерами строба следующими соотношениями:

где ΔDi - отклонение по дальности на очередном этапе сопровождения;

ΔKi - отклонение по курсу на очередном этапе сопровождения;

Δφi - отклонение по углу наклона траектории на очередном этапе сопровождения;

- вектор оцененных параметров цели.

Используя полученные отклонения, определяются пространственные ограничения по курсу Kmin, Kmax, углу наклона траектории φmin, φmax и дальности Dmin, Dmax для формирования строба в связанной с целью системе координат в форме усеченного эллиптического шарового сектора. Указанные ограничения рассчитываются следующим образом:

где - экстраполированное значение дальности цели на очередном этапе сопровождения.

Центр строба, как и в прототипе, задается в экстраполированной точке оцениваемой траектории фиг. 1. При построении координатные оси 0XY поворачиваются на угол фиг. 2. Центр вращения строба расположен в точке, координаты которой определяются вектором оцененных параметров цели на предыдущем шаге сопровождения .

При этом попадание обнаруженной отметки в строб при очередном сканировании пространства фиксируется, если выполняются все три неравенства:

Полученные форма и размеры строба позволяют избежать излишнего увеличения строба, за счет чего снижается количество ложных отметок внутри него, то есть обеспечивается повышение достоверности выдаваемой потребителю РЛИ. Таким образом, в заявляемом способе достигается заявляемый технический результат.

Достижение заявленных цели и технического результата изобретения подтверждается и результатами математического моделирования фиг. 3, где представлены значения времени первой потери цели, усредненные для 400 экспериментов. При моделировании двух способов сопровождения: прототип и предложенный способ, задавался идентичный размер стробов, который определяется согласно (2) величиной коэффициента при σcbi (ось абсцисс). Движение цели имитировалось с начальной скоростью 900 м/с, ускорением 1 м/с2 и маневрированием по курсу со скоростью 1 град/с. Установлено, что при равных размерах стробов значение средней продолжительности сопровождения выше для строба в форме усеченного эллиптического шарового сектора С, чем для эллиптического строба прототипа Э, что свидетельствует о снижении вероятности пропуска радиолокационных отметок от сопровождаемой цели, а, следовательно, о повышении достоверности выдаваемой потребителю РЛИ.

Способ адаптивного сопровождения целей с формированием строба в связанной с целью системе координат, включающий обращение к цели в стробе сопровождения, оценку координат цели , где i - номер обращения к цели, вычисление отклонений оценок координат цели от их экстраполированных на i-e обращение значений, с центром очередного строба сопровождения в экстраполированной точке оцениваемой траектории , отличающийся тем, что строб формируют в связанной с целью системе координат в форме усеченного эллиптического шарового сектора, ограниченного по курсу, углу наклона траектории и дальности значениями Kmin, Kmax, φmin, φmax и Dmin, Dmax соответственно, при этом значения Kmin, Kmax рассчитывают исходя из оценок курса и СКО курса с учетом рассчитанной скорости изменения курса, значения φmin, φmax рассчитывают исходя из оценок угла наклона траектории и СКО угла наклона траектории с учетом рассчитанной скорости изменения угла наклона траектории, а Dmin, Dmax - исходя из оценок скорости и СКО скорости с учетом рассчитанного линейного ускорения, а отклонения , вычисляемые при текущем i-м обращении к цели, используют для адаптации формы и размеров строба сопровождения к интенсивности маневрирования сопровождаемой цели на каждом этапе сопровождения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способу отождествления сигналов, рассеянных воздушными целями, в пространственно-распределенной радионавигационной системе (РНС), содержащей радиопередатчики опорных станций РНС и приемник, в которой для подсвета целей используются сигналы радиопередатчиков РНС.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах пассивной радиолокации и радиотехнического наблюдения для однопозиционного определения скоростей, координат и траекторий перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов (РИО).

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах с непрерывным излучением для определения дальности, радиальной скорости и углового положения высокоскоростных целей при их значительном перемещении за период модуляции зондирующего сигнала.

Изобретение относится к системам, аналогичным радиолокационным следящим системам, работающим в оптическом диапазоне волн, в частности к устройству для автоматического сопровождения объекта слежения, и может быть использовано в сенсорах робототехнических систем, например в робототехнических системах сельского хозяйства.

Способ ранжирования воздушных целей (ВЦ) с учетом их рубежей достижимости и радиусов поражения их авиационных средств поражения (АСП). Достигаемый технический результат - повышение достоверности ранжирования ВЦ.

Способ ранжирования воздушных целей (ВЦ) с учетом их рубежей достижимости и радиусов поражения их авиационных средств поражения (АСП). Достигаемый технический результат - повышение достоверности ранжирования ВЦ.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения местоположения объектов по внешним радиоизлучениям, в том числе радиомаяков, радио- и телецентров.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для пространственной обработки радиотехнических сигналов. Достигаемый технический результат - улучшение функциональных возможностей модуля пространственной обработки радиотехнических сигналов за счет реализации процедуры повышения разрешения по азимуту.

Изобретение относится к области геодезии, картографии, фотограмметрии, навигации. Достигаемый технический результат – определение пространственных координат точек местности (объекта) по измеренным координатам их изображений на снимках, полученных с использованием беспилотного летательного аппарата.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к вторичной обработке радиолокационной информации, и предназначено для использования в системах сопровождения подвижных целей.

Группа изобретений относится блоку управления для транспортного средства. Блок управления транспортного средства для обнаружения и отслеживания объекта выполнен с возможностью обнаружения объекта, находящегося за пределами установленной по умолчанию области покрытия устройства, предназначенного для отображения изображения или потока изображений объектов вне поля прямой видимости водителя, на основании сигналов, захваченных датчиком принимаемых от него, формирования управляющих сигналов для отслеживания обнаруженного объекта датчиком и перенаправления датчика из установленной по умолчанию области покрытия в область, в которой расположен объект, и отображения представления обнаруженного объекта в упомянутом устройстве, причём упомянутое представление представляет собой обзор перенаправленного датчика.
Активная радиолокационная система захода и посадки летательных аппаратов на взлетно-посадочную полосу содержит наземное оборудование, состоящее из радиолокатора посадки (РЛП), и оборудование на борту летательного аппарата, в состав которого входит активный модуль СВЧ, бортовой компьютер и средства связи для передачи для приема цифровой информации от РЛП, при этом РЛП содержит цифровой радиолокационный модуль с фазированной антенной решеткой (ФАР), средства связи для передачи летательному аппарату радиолокационной информации (РЛИ) и средства электропитания, а активный модуль СВЧ содержит антенно-фидерные каналы, приемопередающие блоки зондирующего сигнала, линии задержки зондирующего сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах пассивной радиолокации и радиотехнического наблюдения для однопозиционного определения скоростей, координат и траекторий перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов (РИО).

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение точности классификации объектов на радиолокационном изображении.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам измерения угловых координат целей при обзоре воздушного пространства и земной поверхности, и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) с цифровыми антенными решетками (ЦАР).

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к радиолокационным системам. Достигаемый технический результат - создание малогабаритной многорежимной бортовой радиолокационной системы для оснащения перспективных беспилотных и вертолетных систем с целью выполнения мониторинга земной поверхности при проведении поисково-спасательных и специальных операций, а также охраны прибрежной акватории.

Изобретение относится к области радиолокации с частотной манипуляцией непрерывного излучения (ЧМНИ) радиоволн и может быть использовано для обнаружения движущихся целей, измерения расстояния до объекта локации, скорости и направления движения.

Изобретение относится к аэродромным радиотехническим системам обеспечения захода самолета на посадку. Достигаемый технический результат - регулировка информационного параметра курсо-глиссадных радиомаяков, в частности совмещение с высокой точностью линии курса, формируемой курсовым радиомаяком (КРМ) системы посадки самолетов с направлением оси взлетно-посадочной полосы (ВПП), совмещение двух линий курса с направлением оси ВПП при работе КРМ на частотах в двух диапазонах одновременно, выставление с высокой точностью угла глиссады при неизменных высотах подвеса антенн глиссадного радиомаяка (ГРМ).

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для оценки характеристик рассеяния электромагнитных волн объектом, для распознавания различий в данных характеристиках между объектами, движущимися с различными скоростями, обнаружения, оценки координат и распознавания объектов.

Изобретение относится к системам, аналогичным радиолокационным следящим системам, работающим в оптическом диапазоне волн, в частности к устройству для автоматического сопровождения объекта слежения, и может быть использовано в сенсорах робототехнических систем, например в робототехнических системах сельского хозяйства.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях разведки огневых позиций противника. Достигаемый технический результат – повышение точности определения времени сопровождения цели.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к вторичной обработке радиолокационной информации, и предназначено для использования в системах сопровождения подвижных целей. Технический результат - повышение достоверности радиолокационной информации достигается за счет того, что строб формируют в связанной с целью системе координат в форме усеченного эллиптического шарового сектора, ограниченного по курсу, углу наклона траектории и дальности значениями Kmin, Kmax, φmin, φmax и Dmin, Dmax соответственно, значения Kmin, Kmax рассчитывают исходя из оценок курса и среднеквадратичного отклонения курса с учетом рассчитанной скорости изменения курса, значения φmin, φmax рассчитывают исходя из оценок угла наклона траектории и СКО угла наклона траектории с учетом рассчитанной скорости изменения угла наклона траектории, a Dmin, Dmax - исходя из оценок скорости и СКО скорости с учетом рассчитанного линейного ускорения, а отклонения, вычисляемые при текущем i-м обращении к цели, используют для адаптации формы и размеров строба сопровождения к интенсивности маневрирования сопровождаемой цели на каждом этапе сопровождения. 3 ил.

Наверх