КОМПЛЕКСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАЛЬНОСТИ, СКОРОСТИ И УГЛОВЫХ КООРДИНАТ ДЛЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2005 года по МПК G01S13/66 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности может использоваться в импульсно-доплеровских радиотехнических системах (РТС) летательных аппаратов.

Известны: 1) фильтр системы слежения [1], следящий измеритель с α-β-фильтром [2]; комплексный измеритель дальности со взаимной коррекцией [3], комплексный измеритель дальности, скорости и ускорения [4].

Каждый из рассмотренных в [1-4] фильтров и измерителей удовлетворяет лишь отдельным показателям эффективности РТС, не удовлетворяя всему комплексу требований, предъявляемых к современным измерителям. В соответствии с современными требованиями радиолокационные измерители должны с высокой точностью, устойчиво (бессрывно) формировать оценки дальности, скорости, угловых координат и их производных до интенсивно маневрирующих объектов [5, стр.16-29]. Кроме этого, в упомянутых измерителях не учитывается влияние угловых скоростей линии визирования на скорость сближения, что приводит к значительным ошибкам оценивания дальности и скорости на малых дальностях до сопровождаемых радиоконтрастных объектов (РКО).

Известны также способы и устройства сопровождения РКО по направлению и оценивания их пеленгов моноимпульсными РТС [6, стр.281-298; 7, стр.216-224; 8]. Основной недостаток указанных устройств: высокие требования к вычислительным системам РТС, в которых они реализуются.

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) является комплексный измеритель дальности, скоростей и ускорений для радиотехнических систем летательных аппаратов [4].

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности оценивания угловых координат, а также отсутствие учета влияния угловых скоростей линии визирования на скорость сближения.

Таким образом, задачей изобретения является повышение точности оценивания дальности до РКО, скорости и ускорения сближения с ним, а также обеспечение оценивания его угловых координат и их производных (угловых скоростей и ускорений линии визирования) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Поставленная задача достигается тем, что по сравнению с прототипом:

1) в фильтре дальности вычисление оцененного значения скорости сближения - осуществляется по формуле

где: k-1, k - дискретные отсчеты времени, отстоящие друг от друга на τ - интервал измерений; - оцененное значение дальности до РКО; - оцененное откорректированное значение скорости сближения; - оцененные значения угловых скоростей линии визирования в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно, формируемые в фильтрах угловых координат (подстрочные индексы “в” и “г” здесь и в дальнейшем определяют соответственно принадлежность к вертикальной и горизонтальной плоскостям); ΔД - ошибка прогноза дальности; β_кд - коэффициент усиления; V₀ - значение скорости сближения в момент начала его автосопровождения;

2) вычисление экстраполированного значения скорости сближения V_э осуществляется во введенном экстраполяторе по формуле

где: - оцененное в фильтре скорости значение скорости сближения; - оцененное значение ускорения сближения;

3) введены два фильтра оценивания угловых координат для горизонтальной и вертикальной плоскостей, которые в совокупности с фильтрами дальности и скорости сближения образуют единый комплексный измеритель.

Вычисление оцененного и экстраполированного V_э значений скорости сближения по указанным формулам, где посредством слагаемых учитывается влияние угловых скоростей линии визирования на скорость сближения, позволит значительно повысить точность оценивания дальности до РКО, скорости сближения с ним и устойчивость фильтров дальности и скорости.

Введение в состав единого измерителя фильтров угловых координат дает возможность не только оценить угловые координаты РКО и их производные, но и значительно повысить устойчивость измерителя в целом, за счет взаимосвязей между всеми перечисленными выше фильтрами.

На фиг.1 представлена схема комплексного измерителя дальности, скорости и угловых координат, где:

1 - запоминающее устройство (ЗУ);

2 - фильтр угловых координат вертикальной плоскости (ФУКВП);

3 - фильтр угловых координат горизонтальной плоскости (ФУКГП);

4 - фильтр дальности (ФД);

5 - фильтр скорости (ФС);

6 - вычислитель составляющих скорости сближения (ВССС);

7 - экстраполятор;

8 - регулятор.

На представленной схеме цифры внутри прямоугольников обозначают номера входов, а снаружи - номера выходов.

Комплексный измеритель дальности, скорости и угловых координат для радиотехнических систем летательных аппаратов состоит из:

ЗУ 1, первый вход которого предназначен для ввода исходных данных, а его выход, являющийся одновременно и его вторым входом, посредством цифровой магистрали соединен с первыми входами-выходами ФУКВП 2,ФУКГП 3, ФД 4, ФС 5, экстраполятора 7, регулятора 8;

ФУКВП 2, второй вход которого предназначен для ввода измеренного значения угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_ив, а его второй (оцененного значения угла визирования в вертикальной плоскости ), третий (оцененного значения угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости ) и четвертый (значения оценки углового ускорения линии визирования в вертикальной плоскости ) выходы соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами экстраполятора 7 и потребителями информации;

ФУКГП 3, второй вход которого предназначен для ввода измеренного значения утла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_иг, а его второй (оцененного значения угла визирования в горизонтальной плоскости ), третий (оцененного значения угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости ) и четвертый (значения оценки углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости ) выходы соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами экстраполятора 7 и потребителями информации;

ФД 4, второй вход которого предназначен для ввода измеренного значения дальности Д_и, а его второй (оцененного значения дальности ) выход соединен с одиннадцатым входом экстраполятора 7 и потребителями информации, его третий (оцененного откорректированного значения скорости сближения ) выход соединен с двенадцатым входом экстраполятора 7;

ФС 5, второй вход которого предназначен для ввода измеренного значения скорости сближения V_и, а его второй (оцененного значения скорости сближения ) выход соединен с третьим входом ФД 4, с третьим входом ВССС 6, четвертым входом экстраполятора 7 и потребителями информации, его третий (оцененного значения ускорения сближения в) выход соединен с тринадцатым входом экстраполятора 7 и потребителями информации; ВССС 6, первый вход которого предназначен для ввода измеренного значения угла тангажа ϑ_и, второй вход которого предназначен для ввода измеренного значения угла рыскания Ψ_и, а его первый (оцененного значения составляющей скорости сближения в горизонтальной плоскости ) и второй (оцененного значения составляющей скорости сближения в вертикальной плоскости ) выходы соединены соответственно с вторым и третьим входами экстраполятора 7;

экстраполятора 7, выход которого по цифровой магистрали также соединен с первыми входами-выходами ФУКВП 2, ФУКГП 3, ФД 4, ФС 5 и регулятора 8; регулятора 8, второй, третий, четвертый и пятый входы которого предназначены для ввода измеренных значений угла тангажа ϑ_и, угла рыскания Ψ_и, угла положения антенны в вертикальной плоскости ϕ_аив и угла положения антенны в горизонтальной плоскости ϕ_аиг соответственно, а его второй и третий выходы предназначены для выдачи на привод антенны значений сигналов управления приводом антенны в вертикальной u_ав и горизонтальной u_aг плоскостях, соответственно.

Прежде чем будет описана динамика работы заявленного измерителя, ниже рассмотрено функциональное предназначение каждого из его фильтров, экстраполятора и регулятора.

ФУКВП 2, реализованный в типовом вычислителе, например в любой ЭВМ семейства “Багет” [10], предназначен для формирования для вертикальной плоскости оцененных значений - угла визирования РКО, - угловой скорости линии визирования и - углового ускорения линии визирования в соответствии с алгоритмом α-β-γ-фильтрации с коррекцией прогноза:

где:

Δε_в(k)=ε_ив(k)-ε_эв(k,k-1) (4)

- ошибка экстраполяции угла визирования РКО в вертикальной плоскости; k и k-1 - дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на временной интервал τ, а запись “k,k-l” здесь и в дальнейшем означает, что значение переменной для момента времени k рассчитано в момент времени k-1; - значения угла визирования РКО, угловой скорости и ускорения линии визирования в вертикальной плоскости в момент начала автосопровождения, равные соответственно ε_0в, ω_0в и 0;

ε_ив, ε_эв - измеренное и экстраполированное значения угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

α_кв, β_кв и γ_кв - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

α_в, β_в, γ_в, α_jв - постоянные коэффициенты усиления;

Δε_максв - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

Δε_порв - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости.

Значения коэффициентов α_в, β_в, γ_в, α_jв, значения констант Δε_максв, Δε_порв, временного интервала τ, начальных значений угла визирования ε_0в РКО и угловой скорости линии визирования ω_0в в ФУКВП 2 поступают из ЗУ1.

Коррекция прогноза в данном фильтре обеспечивается тем, что значения коэффициентов усиления α_кв, β_кв и γ_кв, рассчитываемые по формулам (5)-(7), зависят от величины ошибки экстраполяции угла визирования РКО в вертикальной плоскости Δε_в.

К программе функционирования вычислителя, реализующей выполнение алгоритма в соответствии с формулами (1)-(7), особых требований не предъявляется: она может быть написана на любом алгоритмическом языке программистом средней квалификации. Отмечаем также, что ФУКГП 3, ФД 4, ФС 5, ВССС 6, экстраполятор 7 и регулятор 8 реализованы также в вычислителе и к программам их функционирования особых требований не предъявляется.

ФУКГП 3, реализованный в типовом вычислителе, предназначен для формирования для горизонтальной плоскости оцененных значений - угла визирования РКО, - угловой скорости линии визирования и - углового ускорения линии визирования в соответствии с алгоритмом α-β-γ-фильтрации с коррекцией прогноза:

где:

Δε_г(k)=ε_иг(k)-ε_эг(k,k-1) (11)

- ошибка экстраполяции угла визирования РКО в горизонтальной плоскости,

- значения угла визирования РКО, угловой скорости и ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости в момент начала автосопровождения, равные соответственно ε_0г, ω_0г и 0;

ε_иг и ε_эг - измеренное и экстраполированное значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

α_кг, β_кг и γ_кг - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

α_г, β_г, γ_г, α_jг - постоянные коэффициенты усиления;

Δε_максг - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

Δε_порг - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости.

Значения коэффициентов α_г, β_г, γ_г, α_jг, значения констант Δε_максг, Δε_порг, временного интервала τ и начальных значений угла визирования ε_0г РКО и угловой скорости линии визирования (ω_0г в ФУКГП 3 поступают из ЗУ 1.

Коррекция прогноза в данном фильтре обеспечивается тем, что значения коэффициентов усиления α_кг, β_кг и γ_кг, рассчитываемые по формулам (12)-(14), зависят от величины ошибки экстраполяции угла визирования РКО в горизонтальной плоскости Δε_г.

ФС 5, реализованный в типовом вычислителе, предназначен для формирования оцененных значений скорости и ускорения сближения по измеренному значению скорости сближения V_и в соответствии с алгоритмом α-β-фильтрации с коррекцией прогноза:

где:

ΔV(k)=V_и(k)-V_э(k,k-1) (17)

- ошибка экстраполяции скорости сближения;

и - оцененные значения скорости и ускорения сближения в момент начала автосопровождения, равные соответственно V₀ и 0;

V_э -экстраполированное значение скорости сближения;

α_kv и β_kv - коэффициенты усиления, расчитываемые по формулам

α_v и β_v - постоянные коэффициенты усиления;

ΔV_макс - максимально допустимое значение ошибки прогноза скорости сближения;

ΔV_пор - пороговое значение ошибки прогноза скорости сближения.

Значения коэффициентов α_v и β_v, значения констант ΔV_макс, ΔV_пор, временного интервала τ и начальное значение скорости сближения V₀ в ФС 5 поступают из ЗУ 1.

Коррекция прогноза в данном фильтре обеспечивается тем, что значения коэффициентов усиления α_kv, и β_кv, рассчитываемые по формулам (18) и (19), зависят от величины ошибки экстраполяции скорости сближения ΔV.

ФД 4, реализованный в типовом вычислителе, предназначен для формирования оцененного значения дальности до РКО и скорости сближения по измеренному значению дальности Д_и до РКО в соответствии с алгоритмом α-β-фильтрации с комбинированной коррекцией прогноза:

где:

ΔД(k)=Д_и(k)-Д_э(k,k-1) (23)

- ошибка экстраполяции дальности;

- оцененное значение скорости сближения, формируемое в ФС 5;

- оцененное откорректированное значение скорости сближения;

Д_э - экстраполированное значение дальности;

α_кд и β_кд - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам

и - значения дальности и скорости сближения в момент начала автосопровождения, равные соответственно Д₀ и V₀;

α_д, β_д, к_v - постоянные коэффициенты усиления;

ΔД_макс - максимально допустимое значение ошибки прогноза по дальности;

ΔД_пор - пороговое значение ошибки прогноза по дальности.

Значения коэффициентов α_д, β_д, к_v, значения констант ΔД_макс, ΔД_пор, временного интервала τ и начальные значения дальности Д₀ и скорости сближения V₀ в ФС 5 поступают из ЗУ 1, оцененные значения угловых скоростей линии визирования и поступают соответственно из ФУКВП 2 и ФУКГП 3, а оцененное значение скорости сближения - из ФС 4.

Комбинированная коррекция прогноза в данном фильтре обеспечивается тем, что значения коэффициентов усиления α_кд и β_кд, рассчитываемые по формулам (24) и (25), зависят от величины ошибки экстраполяции скорости сближения ΔV, а также тем, что вычисление оцененного значения скорости сближения в ФД 4 осуществляется с учетом поправки , величина которой определяется несоответствием оцененных значений скоростей и . Такая коррекция прогноза значительно повышает точность оценивания скорости сближения в ФД 4 и его устойчивость в целом.

ВССС 6, реализованный в типовом вычислителе, предназначен для формирования составляющих оцененных значений скорости сближения в вертикальной и горизонтальной плоскостях по формулам:

где: Ψ_и, ϑ_и - измеренные измерителями значения углов рыскания и тангажа соответственно.

Экстраполятор 7, реализованный в типовом вычислителе, предназначен для формирования экстраполированных значений углов визирования ε_эв, ε_эг РКО и угловых скоростей линии визирования ω_эв, ω_эг в вертикальной и горизонтальной плоскостях, скорости сближения V_э и дальности Д_э по формулам:

где запись “k+1,k” здесь и в дальнейшем означает, что значение переменной для момента времени k+1 рассчитано в момент времени k.

Значение постоянной времени τ в экстраполятор 7 поступает из ЗУ 1, а оцененные значения , , , , , , , , , , и - из соответствующих фильтров.

Регулятор 8, реализованный в типовом вычислителе, предназначен для формирования сигналов управления антенной в вертикальной u_ав и горизонтальной u_аг плоскостях по формулам:

u_ав(k)=кϕ_г[ε_вэ(k)-ϑ_и(k)-ϕ_aив(k)], (34)

u_aг(k)=кϕ_в[ε_гэ(k)-Ψ_и(k)-ϕ_aиг(k)], (35)

где: Ψ_и, ϑ_и, ϕ_аив и ϕ_аиг - измеренные измерителями значения углов рыскания, тангажа и положения антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно;

кϕ_в, кϕ_г - постоянные коэффициенты усиления, которые вводят в регулятор 8 из ЗУ1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В ЗУ 1 после включения питания комплексного измерителя от внешних систем целеуказаиий вводят и запоминают значения упомянутых выше коэффициентов усиления и констант: α_в, β_в, γ_в, α_jв, α_r, β_г, γ_г, α_jг, α_v, β_v, α_д, β_д, к_v, кϕ_в, кϕ_г, Δε_максв, Δε_порв, Δε_максг, Δε_порг, ΔV_макс, ΔV_пор, ΔД_макс, ΔД_пор, τ, а также начальные значения: углов визирования ε_0в, ε_0г PKO, угловых скоростей линии визирования ω_0в, ω_0г в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно, скорости сближения V₀ и дальности Д₀.

После введения констант и начальных данных осуществляют подготовку измерителя к автосопровождению PKO, для чего:

1) в ФУКВП 2 выполняют следующее:

из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФУКВП 2 вводят начальные значения угла визирования ε_0в, угловой скорости линии визирования ω_0в для вертикальной плоскости, значения временного интервала τ и коэффициента усиления α_jв. По формулам (1)-(3), с учетом того, что в момент начала автосопровождения ошибка экстраполяции угла визирования Δε_в(0) и значение ускорения линии визирования равны нулю, определяют оцененные значения угла визирования , угловой скорости линии визирования и углового ускорения линии визирования . Значение через первый выход ФУКВП 2 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где его запоминают. Оцененные значения , и соответственно через второй, третий и четвертый выходы ФУКВП 2 подают на пятый, шестой и седьмой входы экстраполятора 7 и потребителям информации;

2) в ФУКГП 3 выполняют следующее:

из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФУКГП 3 вводят начальные значения угла визирования PKO, угловой скорости линии визирования для горизонтальной плоскости, значения временного интервала τ и коэффициента усиления α_jг. По формулам (8)-(10), с учетом того, что в момент начала автосопровождения ошибка экстраполяции угла визирования Δε_г(0) и значение ускорения линии визирования равны нулю, определяют оцененные значения угла визирования PKO, угловой скорости линии визирования и углового ускорения линии визирования . Значение через первый выход ФУКГП 3 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где его запоминают. Оцененные значения , и соответственно через второй, третий и четвертый выходы ФУКГП 3 подают на восьмой, девятый и десятый входы экстраполятора 7 и потребителям информации;

3) в ФС 5 выполняют следующее:

из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФС 5 вводят начальное значение скорости сближения V₀. По формулам (15) и (16), с учетом того, что в момент начала автосопровождения ошибка экстраполяции скорости сближения ΔV(0) и ускорение сближения равны нулю, определяют оцененные значения скорости и ускорения сближения. Значение с первого выхода ФС 5 подают на третий вход ФД 4, на третий вход ВССС 6, на четвертый вход экстраполятора 7, а также потребителям информации. Оцененное значение ускорения сближения в с третьего выхода ФС 5 подают на тринадцатый вход экстраполятора 7 и потребителям информации. Кроме этого, оцененное значение ускорения сближения в с первого выхода ФС 5 по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где его запоминают.

4) в ФД 4 выполняют следующее:

из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФД 4 вводят начальные значения скорости сближения V₀, дальности Д₀ до РКО, значения временного интервала τ и коэффициента усиления к_v. По формулам (20) и (21), с учетом того, что в момент начала автосопровождения ошибка экстраполяции дальности ΔД(0) равна нулю, значения дальности Д(k-1) и угловых скоростей линии визирования ω_0в(k-1), ω_0г(k-l) также равны нулю, поскольку их значения на предыдущем такте не неизвестны, определяют оцененные значения дальности и скорости сближения . По формуле (22) определяют оцененное откорректированное значение скорости сближения . Значение с первого выхода ФД 4 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где его запоминают. Кроме этого, значение с третьего выхода ФД 4 подают на двенадцатый вход экстраполятора 7. Значение со второго выхода ФД 4 подают на одиннадцатый вход экстраполятора 7, а также потребителям информации;

5) в ВССС 6, через его первый и второй входы, от измерителей вводят измеренные значения углов тангажа ϑ_и и рыскания Ψ_и, где по ним и по оцененному значению скорости сближения по формулам (26), (27) определяют составляющие оцененных значений скорости сближения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Значения и соответственно через первый и второй выходы ВССС 6 подают на второй и третий входы экстраполятора 7;

6) в экстраполяторе 7 выполняют следующее:

из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход экстраполятора 7 вводят значение временного интервала τ. По формулам (28)-(33) определяют экстраполированные значения углов визирования ε_эв, ε_эг РКО, угловых скоростей линии визирования ω_эв, ω_эг в вертикальной и горизонтальной плоскостях, скорости сближения V_э и дальности Д_э. Значения ε_эв, ε_эг, ω_эв, ω_эг, V_э и Д_э с первого выхода экстраполятора 7 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

7) в регуляторе 8 выполняют следующее:

из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход регулятора 8 вводят экстраполированные значения углов визирования РКО в вертикальной ε_эв и горизонтальной ε_эг плоскостях, а также значения коэффициентов усиления кϕ_в и кϕ_г. Через его второй, третий, четвертый и пятый входы от измерителей вводят измеренные значения углов тангажа ϑ_и, рыскания Ψ_и, положения антенны в вертикальной ϕ_аив и горизонтальной ϕ_аиг плоскостях соответственно. По формулам (34), (35) определяют сигналы управления антенной в вертикальной U_ав и горизонтальной U_aг плоскостях, которые с его первого и второго выходов соответственно выдают на привод антенны для разворота антенны в направление на РКО.

После подготовки измерителя дальности, скорости и угловых координат к автосопровождению РКО начинают собственно автосопровождение, для чего на каждом последующем такте работы измерителя выполняют следующее:

1) в ФУКВП 2:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФУКВП 2 вводят запомненные экстраполированное значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_эв и оцененное значение ускорения линии визирования в вертикальной плоскости , а также значения коэффициентов α_в, β_в, γ_в, α_jв, констант Δε_максв, Δε_порв и временного интервала τ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_ив;

- по формуле (4) определяют ошибку экстраполяции угла визирования РКО в вертикальной плоскости Δε_в;

- по формулам (5)-(7) определяют значения коэффициентов усиления α_кв, β_кв и γ_кв;

- по формулам (1)-(3) определяют оцененные значения угла визирования в РКО, угловой скорости линии визирования и углового ускорения линии визирования в вертикальной плоскости;

- значение через первый выход ФУКВП 2 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где его запоминают;

- оцененные значения , и соответственно через второй, третий и четвертый выходы ФУКВП 2 подают на пятый, шестой и седьмой входы экстраполятора 7 и потребителям информации;

2) в ФУКГП 3:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФУКГП 3 вводят запомненные экстраполированное значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_эг и оцененное значение ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости а также значения коэффициентов α_г, β_г, γ_г, α_jг, констант Δε_максг, Δε_порг и временного интервала τ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_иг;

- по формуле (11) определяют ошибку экстраполяции угла визирования РКО в горизонтальной плоскости Δε_г;

- по формулам (12)-(14) определяют значения коэффициентов усиления α_кг, β_кг и γ_кг;

- по формулам (8)-(10) определяют оцененные значения угла визирования РКО, угловой скорости линии визирования и углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости;

- значение через первый выход ФУКГП 3 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где его запоминают;

- оцененные значения , и соответственно через второй, третий и четвертый выходы ФУКГП 3 подают на восьмой, девятый и десятый входы экстраполятора 7 и потребителям информации;

3) в ФС 5:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФС 5 вводят запомненные экстраполированное значение скорости сближения V_э и оцененное значение ускорения сближения , а также значения коэффициентов α_v, β_v, констант ΔV_макс, ΔV_пор и временного интервала τ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение скорости сближения V_и;

- по формуле (17) определяют ошибку экстраполяции скорости сближения ΔV;

- по формулам (18), (19) определяют значения коэффициентов усиления α_kv и β_kv;

- по формулам (15) и (16) определяют оцененные значения скорости и ускорения сближения;

- значение со второго выхода ФС 5 подают на третий вход ФД 4, на третий вход ВССС 6, на четвертый вход экстраполятора 7, а также потребителям информации;

- оцененное значение ускорения сближения в с третьего выхода ФС 5 подают на тринадцатый вход экстраполятора 7 и потребителям информации, а с первого выхода - по цифровой магистрали в ЗУ 1, где его запоминают.

4) в ФД 4:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход ФД 4 вводят запомненные экстраполированное значение дальности Д_э и оцененное значение откорректированной скорости сближения , а также значения коэффициентов α_д, β_д, констант ΔД_макс, ΔД_пор и временного интервала τ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение дальности Д_и;

- по формуле (23) определяют ошибку экстраполяции дальности ΔД;

- по формулам (24), (25) определяют значения коэффициентов усиления α_кд и β_кд;

- по формулам (20) и (21) определяют оцененные значения и скорости сближения ;

- по формуле (22) определяют оцененное откорректированное значение скорости сближения ;

- значение с первого выхода ФД 4 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где его запоминают;

- значение с третьего выхода ФД 4 подают на двенадцатый вход экстраполятора 7;

- значение со второго выхода ФД 4 подают на одиннадцатый вход экстраполятора 7, а также потребителям информации;

5) в ВССС 6:

- через его первый и второй входы от измерителей вводят измеренные значения углов соответственно тангажа ϑ_и и рыскания Ψ_и;

- по формулам (26), (27) определяют составляющие оцененных значений скорости сближения в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- значения и соответственно через первый и второй выходы ВССС 6 подают на второй и третий входы экстраполятора 7;

6) в экстраполяторе 7:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход экстраполятора 7 вводят значение временного интервала τ;

- по формулам (28)-(33) определяют экстраполированные значения углов визирования ε_эв, ε_эг РКО, угловых скоростей линии визирования ω_эв, ω_эг в вертикальной и горизонтальной плоскостях, скорости сближения V_э и дальности Д_э;

- значения ε_эв, ε_эг, ω_эв, ω_эг, V_э и Д_э с выхода экстраполятора 7 по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

7) в регуляторе 8:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали через первый вход регулятора 8 вводят экстраполированные значения углов визирования РКО в вертикальной ε_эв и горизонтальной ε_эг плоскостях, а также значения коэффициентов усиления и ;

- через его второй, третий, четвертый и пятый входы от измерителей вводят измеренные значения углов тангажа ϑ_и, рыскания Ψ_и и положения антенны в вертикальной ϕ_аив и горизонтальной ϕ_аиг плоскостях соответственно;

- по формулам (34), (35) определяют сигналы управления антенной в вертикальной u_ав и горизонтальной u_аг плоскостях;

- сигналы u_aв и u_аг с его второго и третьего выходов соответственно выдают на привод антенны для разворота антенны в направление на РКО.

Заявленное устройство обладает по сравнению с прототипом более высокой точностью и устойчивостью сопровождения любых современных РКО по дальности, скорости и угловым координатам. Это достигнуто, во-первых, тем, что при вычислении оцененного и экстраполированного значений скорости сближения учитывается влияние угловых скоростей линии визирования на скорость сближения, во-вторых, применением в фильтрах различных видов коррекции сигналов прогноза, зависящих от текущих значений ошибок экстраполяции, и, в-третьих, за счет взаимной коррекции фильтров дальности, скорости и угловых координат.

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволит с более высокими показателями точности и устойчивости обеспечить сопровождение любых современных РКО по дальности, скорости сближения, ускорению сближения, а также по угловым координатам, угловым скоростям и ускорениям линии визирования в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Предлагаемое устройство реализовано в цифровом виде, что более предпочтительно, поскольку все современные РТС летательных аппаратов используют цифровые вычислительные машины.

Реализация заявленного устройства не предъявляет дополнительных требований к измерителям, а также к принципам построения вычислителей, их быстродействию и объему памяти их ЗУ.

Для выполнения заявленного устройства может быть использован любой из известных вычислителей, например семейства “Багет” [10], выпускаемых отечественной промышленностью.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Фильтр системы слежения. Авторское свидетельство JP № 6095138 В4, кл. 5 G 01 C 13/66, 1988.

2. Следящий измеритель с α-β-фильтром. Авторское свидетельство РФ № 98123265/09 от 22.09.99.

3. Комплексный измеритель дальности со взаимной коррекцией. Авторское свидетельство СССР № 995625 А, кл. G 01 S 13/00, 1986.

4. Комплексный измеритель дальности, скоростей и ускорений для радиотехнических систем летательных аппаратов. Авторское свидетельство РФ № 2192022, кл. 7 G 01 S 13/66, 2002.

5. Канащенков А.И., Меркулов В.И., Самарин О.Ф. Облик современных бортовых радиолокационных систем. Возможности и ограничения. - М.: ИПРЖР, 2002.

6. Меркулов В.И., Лепин В.Н. Авиационные системы радиоуправления. ч.1, ч.2. - М.: Радио и связь, 1997.

7. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоэлектронные системы самонаведения. - М.: Радио и связь.

8. Патент США № 5014064, кл. G 01 S 13/00 или 342-152, 07.05.1991.

9. Меркулов В.И., Перов А.И., Саблин В.Н., Дрогалин В.В. и др. Радиолокационные измерители дальности и скорости. T.1. Под ред. В.Н.Саблина. - М.: Радио и связь, 1999.

10. Багет. Семейство ЭВМ для специальных применений. - М.: КБ “Корунд-М”, 2000.

Предложенный комплексный измеритель дальности, скорости и угловых координат для радиотехнических систем летательных аппаратов выполнен в дискретной форме, предназначен для оценивания дальности до радиоконтрастного объекта (РКО), скорости и ускорения сближения с ним, угловых координат РКО в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также угловых скоростей и ускорений его линии визирования. Достигаемым техническим результатом являются высокие точность и устойчивость сопровождения любых современных РКО по дальности, скорости и угловым координатам, а также низкие требования к вычислительной системе по быстродействию и объему памяти. Это достигнуто за счет того, что при вычислении оцененного и экстраполированного значений скорости сближения учитывается влияние угловых скоростей линии визирования на скорость сближения за счет применения в фильтрах различных видов коррекции сигналов прогноза, зависящих от значений ошибок экстраполяции, и за счет взаимной коррекции фильтров дальности, скорости и угловых координат. 1 ил.

Комплексный измеритель дальности, скорости и угловых координат для радиотехнических систем летательных аппаратов содержит запоминающее устройство (ЗУ), через первый вход которого в него вводят начальные данные, а выход, являющийся одновременно и его вторым входом, посредством цифровой магистрали соединен с первыми входами-выходами фильтра угловых координат вертикальной плоскости (ФУКВП), фильтра угловых координат горизонтальной плоскости (ФУКГП), фильтра дальности (ФД), фильтра скорости (ФС), экстраполятора и регулятора, второй вход ФУКВП соединен с измерителем угла визирования радиоконтрастного объекта (РКО) в вертикальной плоскости, а его второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами экстраполятора и потребителями информации, второй вход ФУКГП соединен с измерителем угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, а его второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами экстраполятора и потребителями информации, второй вход ФД соединен с измерителем дальности до РКО, его второй выход соединен с одиннадцатым входом экстраполятора и потребителями информации, а его третий выход соединен с двенадцатым входом экстраполятора, второй вход ФС соединен с измерителем скорости сближения с РКО, его второй выход соединен с третьим входом вычислителя составляющих скорости сближения (ВССС), третьим входом ФД, четвертым входом экстраполятора и потребителями информации, а его третий выход соединен с тринадцатым входом экстраполятора и потребителями информации, первый вход ВССС соединен с измерителем угла тангажа, его второй вход соединен с измерителем угла рыскания, а его первый и второй выходы соединены соответственно с вторым и третьим входами экстраполятора, выход экстраполятора по цифровой магистрали также, как и ЗУ, соединен с первыми входами-выходами ФУКВП, ФУКГП, ФД, ФС и регулятора, второй, третий, четвертый и пятый входы регулятора соответственно соединены с измерителями угла тангажа, угла рыскания, угла положения антенны в вертикальной плоскости и угла положения антенны в горизонтальной плоскости, а с его второго и третьего выходов снимают сигналы управления антенной соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.