КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧНОСТИ НАВЕДЕНИЯ И СБЛИЖЕНИЯ СНАРЯДА С ЦЕЛЬЮ ПО НАБЛЮДАЕМЫМ ПАРАМЕТРАМ ИХ ТРАЕКТОРНОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G01C23/00 G01S13/42 F42B15/01 

Заявляемое изобретение относится к области систем сопровождения авиационно-космических объектов и может быть использовано для экспериментального определения точности наведения одного объекта - далее снаряда, на другой - далее цель, и конечных условий их сближения.

Известен так называемый "прямой" способ определения вектора промаха Δ, когда (фиг.1) с помощью станций сопровождения авиационно-космических объектов в едином базисе BXYZ сначала определяют вектора дальности до снаряда D_С(t) и цели D_Ц(t), далее вычитают из первого второй и таким образом получают вектор дальности снаряда относительно цели D_СЦ(t):

Затем анализируют модуль получаемого значения вектора относительной дальности |D_СЦ(t)| на предмет нахождения его минимума min|D_СЦ(t)|. В момент t=T достижения указанного минимума фиксируют значение вектора промаха:

где Т - время полета снаряда до расчетной точки встречи с целью.

Недостатком этого способа является низкая точность определения момента t=Т минимума модуля относительной дальности min|D_СЦ(t)| и, как следствие, низкая точность выявления вектора промаха (даже при высокой частоте и точности измерений векторов дальностей D_С(t), D_Ц(t), особенно если наблюдаемые объекты скоростные.

В качестве прототипа взят способ определения вектора прицельного промаха снаряда, суть которого изложена в книге [1] Балуев В.М., Воронов Б.В., Мубаракшин Р.В. "Прицельные системы стрельбы". М.: ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1966, стр.112, 113. Вектор прицельного промаха (определяют в предположении, что снаряд уже находится в районе цели (фиг.2) и его скорость V "можно считать постоянной как по направлению, так и по величине (V=Const)". По умолчанию аналогичным образом полагают, что на заключительном этапе сближения постоянным является и вектор скорости цели V_Ц=Const). По способу-прототипу для конечных условий вычисляют "относительную скорость" снаряда как разность рассматриваемых векторов скоростей V_r=V-V_Ц, которая при принятых выше допущениях тоже считается постоянной величиной V_r=Const. Далее по способу вектор промаха Δ определяют как прогнозируемое минимальное значение пролета снаряда относительно цели, то есть когда промах Δ перпендикулярен вектору относительной скорости снаряда V_r, и, следовательно, становится справедливым уравнение скалярного произведения (см. (20.1), стр.113 [1]):

По этому способу в процессе прицеливания до момента стрельбы t₀ определяют известным образом значения векторов дальности D_Ц(t₀), скорости V_Ц(t₀), ускорения j_Ц(t₀) цели и на основе этих данных известным образом прогнозируют траекторию движения цели. Для текущих начальных условий D_С(t₀), V(t₀) известным образом решают задачу баллистики, то есть прогнозируют траекторию движения снаряда. Задачи экстраполяции движения цели и снаряда решают совместно известным образом вплоть до достижения условий (3). Анализируют прогнозируемое значение прицельного промаха и, если он больше допустимого значения, то продолжают управлять системой "ЛА - оружие" в направлении его минимизации до тех пор, пока он не станет меньше допустимого значения. Таким образом, вектор прицельного промаха выполняет функции параметра управления системой "ЛА - оружие" при прицеливании и является мерой точности решения этой задачи.

По прототипу вектор промаха определяется только в процессе прицеливания, то есть еще до применения снарядов. Этот недостаток существующего способа не позволяет определять вектор промаха снаряда, уже находящегося на траектории движения к цели, и тем более как итоговый результат точности фактического его применения.

Цель изобретения - повысить точность и информативность контроля за процессом наведения и сближения снаряда с целью по наблюдаемым параметрам их траекторного движения.

Указанные выше недостатки существующего способа предлагается устранить путем внедрения дополнительных, частичного использования и изменения существующих технологических приемов, в соответствии с которыми:

а) как и у способа-аналога:

- измеряют в едином базисе текущие значения векторов дальности до цели D_Ц(t) и снаряда D_Ц(t);

- по измеренным значениям D_Ц(t), D_С(t) определяют текущее значение вектора дальности снаряда относительно цели D_СЦ(t);

б) как и у способа-прототипа:

- по измерениям D_Ц, состоявшимся до момента стрельбы t₀, определяют известным образом значения векторов скорости V_Ц(t₀) и ускорения j_Ц(t₀) цели;

- прогнозируют известным образом на основе полученных параметров D_Ц(t₀), V_Ц(t₀), j_Ц(t₀) траекторию полета цели до расчетной точки встречи со снарядом, то есть на время Т;

- прогнозируют известным образом на основе данных начальных условий по координатам D_С(t₀) и скорости V(t₀) снаряда траекторию его полета до расчетной точки встречи с целью, то есть на время Т;

- для конечных прогнозируемых условий встречи вычисляют "относительную скорость" снаряда V_r(t₀+Т)=V_СЦ(t₀+Т)=V_С(t₀+Т)-V(t₀+Т);

в) дополнительные, новые:

- на всей траектории движения цели по текущим измерениям D_Ц(t) определяют известным образом значения ее текущих векторов скорости V_Ц(t) и ускорения j_Ц(t);

- на всей траектории движения цели на основе полученных текущих параметров D_Ц(t), V_Ц(t), j_Ц(t) известным образом прогнозируют на время τ, изменяющееся в диапазоне от 0 до Т включительно, траекторию D_Ц(t+τ) и значение вектора скорости цели V_Ц(t+τ);

- на всей траектории движения снаряда по текущим измерениям D_С(t) определяют известным образом значения его текущих векторов скорости V_С(t) и ускорения j_С(t);

- на всей траектории движения снаряда на основе полученных текущих параметров D_С(t), V_С(t), j_С(t) известным образом прогнозируют на время τ траекторию D_С(t+τ) и значение вектора его скорости V_С(t+τ);

- на протяжении всего процесса сближения снаряда с целью на основе полученных прогнозируемых значений D_С(t+τ), D_Ц(t+τ) определяют значение прогнозируемого вектора дальности снаряда относительно цели D_СЦ(t+τ)

- на протяжении всего процесса сближения снаряда с целью на основе полученных прогнозируемых значений V_С(t+τ), V_Ц(t+τ) определяют прогнозируемый вектор скорости снаряда относительно цели

- вектор промаха Δ(t,τ), как минимальное расстояние между снарядом и целью при их сближении, вычисляют по формуле двойного векторного произведения:

где (t+τ) - орт прогнозируемого вектора скорости снаряда относительно цели, (t+τ)=V_r(t+τ)/|V_r(t+τ)|;

- в каждый текущий момент времени t при возрастающем τ от 0 до Т определяют массив Δ(t,0)÷Δ(t,T) значений вектора промаха Δ(t,τ) и осуществляют его статистическую обработку для получения оптимальной оценки значения вектора текущего траекторного промаха Δ^ОПТ(t,Т);

- получаемую оптимальную оценку вектора текущего траекторного промаха Δ^ОПТ(t,Т) используют как параметр траекторного управления снарядом при наведении его на цель;

- параметр траекторного управления Δ^ОПТ(t,Т) снарядом используют для уточнения прогноза его движения;

- на интервале наблюдения за объектами t_H<t≤t_K осуществляют статистическую обработку полученных оптимальных оценок значений векторов текущего траекторного промаха Δ^ОПТ(t,Т) и таким образом получают оптимальную оценку (Δ^ОПТ(t_K,Т))^ОПТ вектора конечного промаха снаряда;

- время полета снаряда до расчетной точки встречи с целью Т вычисляют по формуле суммы текущего времени прогноза и скалярного произведения прогнозируемых векторов скорости и дальности снаряда относительно цели, деленного на квадрат модуля прогнозируемого вектора скорости снаряда относительно цели:

- в каждый текущий момент времени t при возрастающем τ от 0 до Т определяют массив значений T(t,0)÷T(t,T) и осуществляют их статистическую обработку для получения оптимальной по точности оценки Т^ОПТ(t,T);

- получаемую оптимальную оценку расчетного времени полета снаряда до прогнозируемой точки встречи с целью Т^ОПТ(t,T) используют как предел текущего времени прогнозирования и как параметр траекторного управления снаряжением снаряда при подходе его к цели.

В итоге по предлагаемому способу автоматически с высокой точностью определяют:

1. Оптимальную оценку значения вектора текущего траекторного промаха Δ^ОПТ(t,Т), которую могут использовать как параметр траекторного управления снарядом при наведении его на цель, а также для уточнения прогноза его движения.

2. Оптимальную оценку вектора конечного промаха снаряда (Δ^ОПТ(t_K,Т))^ОПТ.

3. Оптимальную оценку времени полета снаряда до расчетной точки встречи с целью Т^ОПТ(t,T), которую могут использовать как параметр траекторного управления снаряжением снаряда при подходе его к цели, а также как предел текущего времени прогнозирования.

Источники информации

1. В.М.Балуев, Б.В.Воронов, Р.В.Мубаракшин. Прицельные системы стрельбы. М.: ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1965, используется в качестве ближайшего аналога, стр.112, 113.

Перечень графических материалов (на одном листе)

1. Фиг.1. Векторная схема определения вектора промаха по существующему способу-аналогу.

2. Фиг.2. Векторная схема определения вектора прицельного промаха по существующему способу-прототипу.

Способ относится к системам сопровождения авиациионно-космических объектов и может быть использован для определения точности наведения снаряда на цель и контроля конечных условий их сближения. Достигаемый технический результат - повышение точности и информативности контроля процесса наведения и сближения. В способе по текущим измерениям векторов дальности снаряда и цели на протяжении всего их полета определяют текущие параметры их движения и прогнозируют значения их координат, параметров движения, векторов дальности и скорости снаряда относительно цели. Определяют значения текущего и прогнозируемых векторов промаха, которые статистически обрабатывают для получения массива значений оптимальных оценок вектора текущего траекторного промаха. Статистически обрабатывают указанный массив значений оптимальных оценок для получения оптимальной по точности оценки вектора конечного промаха снаряда. Расчетное время полета снаряда до точки встречи вычисляют как сумму текущего времени прогноза и скалярного произведения прогнозируемых векторов скорости и дальности снаряда относительно цели. На этой основе получают оптимальную по точности оценку расчетного времени полета снаряда до точки встречи с целью. 2 ил.

Комплексный способ определения точности наведения и сближения снаряда с целью по наблюдаемым параметрам их траекторного движения, заключающийся в том, что с помощью станций сопровождения авиационно-космических объектов в едином базисе измеряют текущие значения векторов дальности до снаряда и цели, вычитают из первого второй и определяют текущее значение вектора дальности снаряда относительно цели, по измеренным в момент начала наблюдения векторам дальности цели и снаряда определяют значения векторов их скорости, на основе полученных данных прогнозируют траектории их полета до расчетной точки встречи, для прогнозируемых конечных условий встречи вычисляют значение вектора скорости снаряда относительно цели, отличающийся тем, что по текущим измерениям векторов дальности снаряда и цели на протяжении всего их полета до встречи определяют текущие параметры их движения, включая и вектора их ускорения, на этой основе прогнозируют значения их координат, параметров движения, векторов дальности и скорости снаряда относительно цели, в каждый текущий момент времени на всем интервале прогноза определяют значения векторов промаха как векторное произведение трех векторных сомножителей - прогнозируемых орта скорости снаряда относительно цели, дальности снаряда относительно цели, орта скорости снаряда относительно цели, значения векторов промаха для текущего момента времени и всего интервала прогнозирования статистически обрабатывают для получения оптимальной оценки значения вектора текущего траекторного промаха, которую используют как параметр траекторного управления снарядом при наведении на цель и для уточнения прогноза параметров его движения, на интервале наблюдения за объектами осуществляют статистическую обработку полученных оптимальных оценок значений вектора текущего траекторного промаха и таким образом получают оптимальную по точности оценку вектора конечного промаха снаряда, расчетное время полета снаряда до прогнозируемой точки встречи с целью вычисляют как сумму текущего времени прогноза и скалярного произведения прогнозируемых векторов скорости и дальности снаряда относительно цели, деленного на квадрат модуля прогнозируемого вектора скорости снаряда относительно цели, в каждый текущий момент времени для всего интервала прогнозирования определяют массив значений расчетного времени полета снаряда до прогнозируемой точки встречи и осуществляют его статистическую обработку для получения оптимальной по точности оценки расчетного времени полета снаряда до прогнозируемой точки встречи с целью, получаемую оценку расчетного времени полета снаряда до прогнозируемой точки встречи с целью используют как предел текущего прогнозирования и как параметр траекторного управления снаряжением снаряда при подходе его к цели.