СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ СБЛИЖЕНИЯ МАНЕВРЕННОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМОЙ СОПРОВОЖДЕНИЯ В РЕЖИМЕ РАДИОМОЛЧАНИЯ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЕГО КРИВОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК G01S13/87 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиоэлектронным системам измерения координат, и может быть использовано в бортовых и наземных радиоэлектронных системах сопровождения (РЭСС).

Известен способ определения скорости сближения маневренного летательного аппарата (ЛА) с РЭСС в режиме радиомолчания (см. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей: пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.).

Сущность данного способа состоит в следующем. Скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени V_k определяют через скорость и ускорение сближения ЛА с РЭСС в (k-1)-й момент времени V_k-1 и a_k-1 соответственно, в предположении, что данное ускорение постоянно:

где

Т - интервал дискретизации; значения скорости и ускорения сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V₀ и а₀ соответственно, определяют при работе РЭСС в активном режиме.

Недостатком данного способа является низкая точность определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС вследствие несоответствия принятого постоянным ускорения сближения ЛА с РЭСС реальной динамике данного ускорения.

Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому способу является способ определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания (см. Зингер Р. Оценка характеристик оптимального фильтра для слежения за пилотируемой целью // Зарубежная радиоэлектроника. - 1971. - №8. - С.40-57), принятый за прототип.

Сущность способа, принятого за прототип, состоит в том, что скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени V_k определяют через скорость и ускорение сближения ЛА с РЭСС в (k-1)-й момент времени V_k-i и a_k-1 соответственно, в предположении, что данное ускорение описывается экспоненциально коррелированным процессом:

где

Т - интервал дискретизации; α - величина, характеризующая скорость изменения ускорения; n_ak - гауссовский шум с дисперсией и математическим ожиданием m_a=0 м/с²; σ_a - среднеквадратическое отклонение (СКО) ускорения; значения скорости и ускорения сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V₀ и а₀ соответственно, определяют при работе РЭСС в активном режиме; принимают, что отсчет гауссовского шума в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания имеет значение n_a0=m_a=0 м/с².

Недостатком способа, принятого за прототип, является низкая точность определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС вследствие несоответствия модели изменения скорости, характеризуемой параметрами прямолинейного движения, реальной динамике скорости маневренного ЛА.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени V_k определяют через скорость сближения в (k-1)-й момент времени V_k-1, через радиус окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС в (k-1)-й момент времени, r_k-1, изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и через угловую скорость движения ЛА ω, принимаемую постоянной:

где

Т - интервал дискретизации; µ - величина, обратная постоянной времени маневра ЛА; n_rk - гауссовский шум с дисперсией и математическим ожиданием m_r; σ_r - СКО радиуса окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС; значение скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V₀ определяется измерителем скорости при работе РЭСС в активном режиме; принимают, что радиус окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС, в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания принимает значение r₀=0 м в предположении, что в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания сопровождаемый маневренный ЛА движется по прямолинейной траектории относительно РЭСС, и отсчет гауссовского шума в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания принимает значение математического ожидания этого шума n_r0=m_r.

Результаты проведенных исследований параметров движения маневренного ЛА (истребителя) показали, что угловая скорость движения истребителя изменяется в небольшом диапазоне значений, что обусловлено спецификой его применения. Поэтому допущение о постоянстве угловой скорости движения маневренного ЛА ω в выражении (5) вполне правомерно.

На основе экспериментальных данных для маневренного ЛА типа «истребитель» было определено, что ω=1,159 рад/с; µ=0,0935 с^-1; σ_r=197 м; m_r=269 м.

Физический смысл угловой скорости движения маневренного ЛА ω пояснен на фигуре 1.

Предлагаемый способ определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения реализуется как программно на электронно-вычислительной машине, так и аппаратно при помощи соответствующих устройств.

Один из вариантов программной реализации предлагаемого способа представлен на фигуре 2 при помощи логической схемы алгоритма функционирования программы определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.

Логическая схема состоит из блока «Данные» I; блока «Подготовка» II; блоков «Процесс» III, IV, V; блока «Запоминаемые данные» VI; блоков «Оперативное запоминающее устройство» VII, VIII.

В блоке I устанавливаются исходные значения параметров µ, Т, ω, σ_r, m_r, V₀, r₀ и n_r0. Вычисление выражений, определяющих значения V_k, r_k и n_rk в k-й момент времени, в блоках III, IV, V производится параллельно. Результаты вычислений блоков III, IV, V запоминаются (блок VI) для использования на следующем шаге вычислений в (k+1)-й момент времени (блок II). Вычисленное в блоке III значение V_k в k-й момент времени запоминается в оперативном запоминающем устройстве (блок VII). Функционирование блоков II, III, IV, V, VI, VII осуществляется до момента сброса сопровождения (блок VIII).

Форма записи выражений в вычислительных блоках II, III, IV, V приведена для вычислительной среды Mathcad 2000.

Один из вариантов аппаратной реализации предлагаемого способа представлен на фигуре 3 при помощи функциональной схемы устройства определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.

Устройство состоит из схемы вычитания 1; схемы деления 2; схем умножения 3, 4, 5, 10; схем сложения 6, 11; линий задержки на Т 7, 8, 13; схемы вычисления экспоненты 9; генератора шума 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом. На первый вход схемы вычисления экспоненты 9 поступает сигнал µ, а на второй вход - сигнал Т; с выхода схемы вычисления экспоненты 9 сигнал подается на второй вход схемы умножения 10 и второй вход схемы вычитания 1, на первый вход которой поступает сигнал «1»; с выхода схемы вычитания 1 сигнал 1-ехр{-µ·Т} подается на первый вход схемы деления 2, на второй вход которой поступает сигнал µ; с выхода схемы деления 2 сигнал (1-ехр{-µ·Т})/µ подается на первый вход схемы умножения 3, на второй вход которой поступает сигнал r_k-1 с выхода линии задержки на Т 8; также с выхода линии задержки на Т 8 сигнал r_k-1 подается на первый вход схемы умножения 10; с выхода схемы умножения 10 сигнал r_k-1·ехр{-µ·Т} поступает на первый вход схемы сложения 11, на второй вход которой подается сигнал n_rk-1 с выхода линии задержки на Т 13, на вход которой поступает сигнал n_rk с выхода генератора шума 12, на первый вход которого подается сигнал m_r, а на второй вход - сигнал σ_r; с выхода схемы сложения 11 сигнал r_k поступает на вход линии задержки на Т 8; с выхода схемы умножения 3 сигнал r_k-1·(1-ехр{-µ·Т})/µ подается на второй вход схемы умножения 5, на первый вход которой поступает сигнал ω² с выхода схемы умножения 4, на первый и второй входы которой подается сигнал ω; с выхода схемы умножения 5 сигнал r_k-1·ω·(1-ехр{-µ·Т})µ поступает на первый вход схемы сложения 6, на второй вход которой подается сигнал V_k-1 с выхода линии задержки на Т 7; с выхода схемы сложения 6 сигнал V_k поступает на вход линии задержки на Т 7 и на вход устройства отображения.

Результаты проведенных исследований подтверждают целесообразность применения на практике предлагаемого способа определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиоэлектронным системам измерения координат, и может быть использовано в бортовых и наземных радиоэлектронных системах сопровождения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в режиме радиомолчания. Сущность изобретения заключается в том, что для определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения используются параметры его криволинейного движения: радиус окружности, по дуге которой движется летательный аппарат относительно радиоэлектронной системы сопровождения, изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и угловая скорость движения летательного аппарата, значение которой принимается постоянным. 3 ил.

Способ определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения, отличающийся тем, что скорость сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в k-й момент времени V_k определяют через скорость сближения в (k-1)-й момент времени V_k-1, через радиус окружности, по дуге которой движется летательный аппарат относительно радиоэлектронной системы сопровождения в (k-1)-й момент времени, r_k-1, изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и через угловую скорость движения летательного аппарата, принимаемую постоянной, ω=1,159 рад/с:


где Т - интервал дискретизации; µ=0,0935 с^-1 - величина, обратная постоянной времени маневра летательного аппарата; n_rk - гауссовский шум с дисперсией 2·µ·σ² _r и математическим ожиданием m_r=269 м; σ_r=197 м - средне-квадратическое отклонение радиуса окружности, по дуге которой движется летательный аппарат относительно радиоэлектронной системы сопровождения; значение V₀ определяют при работе радиоэлектронной системы сопровождения в активном режиме; принимают, что r₀=0 м и n_r0=m_r; при этом в режиме радиомолчания значения параметров µ, Т, ω, σ_r, m_r, V₀, r₀,
n_r0 устанавливаются исходными.