Изобретение относится к устройствам траекторией обработки радиолокационной информации и может быть использовано в РЛС и в автоматизированных системах управления радиолокационных подразделений.
Обнаружение маневра баллистической цели (БЦ) на пассивном участке траектории (ПУТ) очень важно как с тактической, так и с технической точек зрения. Несвоевременное обнаружение маневра может привести к большим методическим ошибкам прогноза точки падения, так как при маневре дальность полета БЦ может увеличиваться на десятки километров. В техническом плане маневрирование БЦ может существенно ухудшить точность определения параметров ее движения и устойчивость автоматического сопровождения.
В связи с отмеченными обстоятельствами в состав РЛС целесообразно включать специальные обнаружители маневра (ОМ) для того, чтобы исключить измерения, произведенные на участке маневра, из обрабатываемой выборки.
Известны способы обнаружения маневра на основе оценивания ускорения и скорости изменения координаты цели, использования алгоритмов параметрической идентификации оцениваемых параметров с их априорными значениями, использования приемов обнаружения расходимости процесса фильтрации параметров и др. (Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: «Радио и связь», 1967. - С.310-311, С.346-347. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах. Ч.2./ Под ред. В.И.Меркулова. - М.: «Радиотехника», 2007. - С.194-214). Основным недостатком этих способов является низкая чувствительность обнаружения маневра при грубых измерениях азимута и угла места цели.
Наиболее близким по своей сущности к заявляемому способу, то есть прототипу, является способ обнаружения маневра по абсолютной величине приращения скорости. (Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: «Радио и связь», 1967. - С.346-347). Применительно к баллистической цели маневр может быть обнаружен по абсолютной величине приращения скорости изменения горизонтальной декартовой координаты, так как движение ракеты вдоль горизонтальной оси декартовой системы координат является равномерным и составляющая скорости будет постоянной. (Жаков А.М., Пигулевский Ф.А. Управление баллистическими ракетами. - М.: «Воениздат МО СССР», 1965 - С.12-13). На участке маневра составляющая скорости вдоль горизонтальной оси будет переменной, так как появляются ускорения, вызванные действием сил и моментов устройств совершения маневра.
Вначале находят оценки скорости изменения декартовой координаты, например координаты х, в текущем обзоре
Затем делят эту абсолютную величину приращения скорости на среднеквадратическую ошибку (СКО) оценки скорости
Таким образом, обнаружитель маневра способом-прототипом представляет собой пороговое устройство и работает по следующему алгоритму:
если
если
По аналогичному правилу обнаруживается маневр при использовании абсолютного приращения оценки скорости изменения другой горизонтальной декартовой координаты
если
если
Вероятность обнаружения маневра вычисляется по формуле:
Значения нормированной функции Лапласа Ф0(.) приведены в таблице 1.1.2.6.2. (Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: «Наука», 1980, С.92-93).
Величину порога выбирают соответственно заданной вероятности обнаружения маневра. Например, при пороге а=2 вероятность обнаружения маневра будет равна рман.=0,954, а при а=3 - рман.=0,997.
Оценки скорости изменения горизонтальных декартовых координат и СКО этих оценок вычисляются по формулам для линейной траектории путем оптимального взвешенного суммирования значений декартовых координат:
где
Т0 - период обзора РЛС;
n - число измерений в обрабатываемой выборке (объем выборки) (Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М: «Радио и связь», 1967, С.300-301).
Значения СКО оценок скорости вычисляются по формулам (там же, с.308):
где
σβ, σε - СКО измерения азимута и угла места. СКО измерения дальности не учитываются, так как они оказывают несущественное влияние.
Сущность обнаружения маневра способом-прототипом рассмотрим на примере работы обнаружителя маневра по выборкам из пяти значений декартовой координаты y. Структурная схема ОМ представлена на фиг.1. В его состав входят блок 1 преобразования измеренных полярных координат, то есть вычисления декартовой координаты y, блок 2 оценивания первого приращения координаты y за период обзора, делитель оценки первого приращения на период обзора (блок 3), линия задержки на период обзора (блок 4), инвертор (блок 5), сумматор 6 для вычисления абсолютного приращения оценок скорости, вычислитель среднеквадратической ошибки оценки скорости (блок 8), делитель 7 абсолютного приращения оценок скорости на среднеквадратическую ошибку оценки и пороговое устройство 9.
Вычисленные в блоке 1 значения координаты y подают на вход запоминающего устройства блоки 2, состоящего из 4-х линий задержки. Текущее значение координаты y5, умножают на весовой коэффициент (0,2) и подают на вход сумматора. Значения координаты y1-y4, вычисленные по данным измерений дальности, азимута и угла места в предыдущих обзорах, после задержки на требуемое число периодов обзора и умножения на соответствующий весовой коэффициент подают одновременно с текущим взвешенным значением координаты на вход сумматора. Таким образом, на входе сумматора формируются в каждом обзоре фиксированные выборки из 5-ти взвешенных значений координаты, а на выходе сумматора получают оптимальные оценки первого приращения координаты. После деления этого приращения в блоке 3 на период обзора получают текущую оценку скорости изменения координаты и подают ее на вход сумматора 6. На другой вход сумматора поступает оценка скорости, полученная в предыдущем обзоре и умноженная на (-1). На выходе сумматора получают абсолютное приращение оценок скорости, делят его на СКО оценки скорости и подают на пороговое устройство 9. Решение об обнаружении маневра принимают в момент времени, когда абсолютное приращение оценок скорости к СКО оценки становится больше установленного порога а.
В качестве примера вычислим вероятность обнаружения маневра ракеты типа «Атакмс» на траектории с дальностью стрельбы 290 км. В таблице 1 приведены следующие параметры этой траектории:
время до момента падения ракеты Тпад.;
измеренные полярные координаты: дальность r, угол места ε, радиальная скорость
преобразованные координаты: высота zi=risinεi, декартовы горизонтальные координаты xi=ricosεisinβi, yi=ricosεicosβi, произведение дальности на радиальную скорость
РЛС «Резонанс-НЭ» находится в плоскости траектории в 200 км от точки падения. Азимут БЦ равен 45°. Среднеквадратические ошибки (СКО) измерения координат: дальности σr=300 м, радиальной скорости
Маневр начинается за 196 секунд до точки падения ракеты. Для обнаружения маневра формируются выборки из пяти значений координат. Результаты вычислений представлены в таблице 2.
Как видно из приведенного примера, из-за больших ошибок измерения азимута в РЛС «Резонанс-НЭ» маневр практически не обнаруживается. Чтобы обнаруживался маневр с вероятностью не ниже 0,95 на 176-й секунде (через 2 обзора после начала маневра), необходимо установить порог а=2 и уменьшить ошибку измерения азимута более, чем на порядок (с σβ=90 мин до σβ=9 мин).
Таким образом, основным недостатком прототипа является низкая вероятность обнаружения маневра при грубых измерениях азимута и угла места. Поэтому в РЛС, размеры антенны которых соизмеримы с длиной волны, в первую очередь в РЛС метрового диапазона волн, использовать данный способ нецелесообразно.
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка нового способа, при использовании которого повышается вероятность обнаружения маневра за счет исключения измерений азимута и угла места из обрабатываемых выборок.
Для достижения этого результата используют высокоточные измерения дальности ri и радиальной скорости (скорости изменения дальности)
СКО оценок вычисляют также, как в прототипе:
где
ri,
σr,
В отличие от прототипа величина СКО оценки зависит только от ошибок измерения радиальной скорости и дальности. Ошибки измерения радиальной скорости и дальности не зависят от размеров антенны и могут быть уменьшены до нескольких метров в секунду и до нескольких десятков или сотен метров.
Сущность обнаружения маневра заявляемым способом рассмотрим на примере работы обнаружителя маневра по выборкам из трех и пяти значений произведений дальности на радиальную скорость. Структурная схема ОМ представлена на фиг.2. В его состав входят блок 1 преобразования измеренных полярных координат, то есть вычисления произведения дальности на радиальную скорость, блок 2 оценивания первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за период обзора, два делителя (блоки 3 и 6) оценки первого приращения на период обзора, линия задержки на период обзора (блок 4), инвертор (блок 5), сумматор для вычисления абсолютного приращения оценок скорости (блок 7), блок 9 вычисления среднеквадратической ошибки оценки скорости, делитель 8 абсолютного приращения оценок скорости на среднеквадратическую ошибку оценки скорости и пороговое устройство 10.
Значения вычисленных в первом блоке произведений дальности на радиальную скорость подают на вход запоминающего устройства блока 2, состоящего из 4-х линий задержки.
Текущее значение
В блоке 2 оценивают также первое приращение по выборке из 3-х значении произведении дальности на радиальную скорость:
Оценку первого приращения
Полученное на выходе сумматора 7 значение абсолютного приращения оценок скорости
В качестве примера вычислим вероятность обнаружения маневра ракеты типа «Атакмс» заявляемым способом по исходным данным таблицы 1. Результаты вычислений приведены в таблице 3.
Как видно из приведенного примера, заявляемый способ характеризуется высокой чувствительностью. В отличие от прототипа маневр обнаруживается в РЛС «Резонанс-НЭ» с вероятностью, близкой единице, в самом начале, то есть на 196-й секунде полета ракеты. Данный эффект достигается за счет использования высокоточных измерений радиальной скорости (
Заявляемое изобретение соответствует условиям новизны и изобретательского уровня. Признаками изобретения, совпадающие с признаками прототипа, являются следующие операции:
преобразование измеренных полярных координат;
вычисление оценок скорости изменения преобразованных координат по фиксированным выборкам значений преобразованных координат и значений СКО этих оценок;
вычисление абсолютного приращения оценок скорости;
деление абсолютного приращения оценок скорости на СКО оценок;
принятие решения об обнаружении маневра в момент времени, когда отношение абсолютного приращения оценок скорости к СКО оценки скорости превышает заданный порог, величину которого выбирают исходя из заданной вероятности обнаружения маневра.
Отличительные признаки заявляемого изобретения.
При преобразовании измеренных полярных координат вычисляют произведения дальности на радиальную скорость, а не значения декартовых координат.
Формируют фиксированные выборки значений произведений дальности на радиальную скорость, а не выборки декартовых координат.
Оценки скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость вычисляют для одной точки траектории (для середины интервала наблюдения) по фиксированным выборкам значений произведений дальности на радиальную скорость разного объема. Оценки скорости изменения декартовых координат вычисляют по выборкам декартовых координат одинакового объема в соседних периодах обзора.
В заявляемом изобретении не используются результаты измерений азимута и угла места. Вероятность обнаружения маневра зависит от ошибок измерения радиальной скорости и дальности. В прототипе не используются результаты измерений радиальной скорости. Вероятность обнаружения маневра зависит от ошибок измерения азимута и угла места, а ошибки измерения дальности оказывают несущественное влияние.
Использование заявляемого способа радиолокационного обнаружения маневра баллистической цели на пассивном участке траектории позволит повысить вероятность обнаружения маневра в РЛС с грубыми измерениями азимута и угла места. Своевременное обнаружение маневра позволит устранить методические ошибки определения параметров движения ракеты, экстраполяции баллистической траектории и прогноза точки падения ракеты за счет исключения измерений дальности, азимута, угла места, радиальной скорости, произведенных на участке маневра, из состава обрабатываемых выборок.
Таким образом, способ радиолокационного обнаружения маневра баллистической цели на пассивном участке траектории заключается в том, что производят преобразование измеренных полярных координат баллистической цели, формируют фиксированные выборки типа «скользящие окна» значений преобразованных координат, вычисляют скорости изменения преобразованных координат и среднеквадратичную ошибку оценки скорости, вычисляют абсолютное приращение оценок скорости, вычисляют отношение абсолютного приращения оценок скорости к среднеквадратичной ошибке оценки скорости, решение об обнаружении маневра принимают в момент времени, когда отношение абсолютного приращения оценок скорости к среднеквадратической ошибки оценки скорости становится больше порога, величину которого выбирают в соответствии с заданной вероятностью обнаружения маневра, при преобразовании измеренных полярных координат вычисляют произведения измеренных значений дальности на измеренные значения радиальной скорости, формируют две фиксированных выборки произведений дальности на радиальную скорость, при этом одна из выборок входит в состав другой выборки, находят оценки скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость для середины интервала наблюдения по двум выборкам, вычисляют абсолютное приращение оценок скорости и делят его на среднеквадратическую ошибку оценки скорости в выборке меньшего объема, решение об обнаружении маневра принимают в момент времени, когда отношение абсолютного приращения оценок скорости к среднеквадратической ошибке оценки скорости становится больше порога.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ОКОНЧАНИЯ АКТИВНОГО УЧАСТКА БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ТРАЕКТОРИИ | 2012 |
|
RU2509319C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ СКОРОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЦЕЛИ | 2012 |
|
RU2559296C2 |
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ОКОНЧАНИЯ АКТИВНОГО УЧАСТКА БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ТРАЕКТОРИИ | 2012 |
|
RU2510861C1 |
ОБНАРУЖИТЕЛЬ МАНЕВРА БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ ПО ФИКСИРОВАННОЙ ВЫБОРКЕ ПРОИЗВЕДЕНИЙ ДАЛЬНОСТИ НА РАДИАЛЬНУЮ СКОРОСТЬ | 2016 |
|
RU2635657C2 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МАНЕВРА БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ПО ВЫБОРКАМ ПРОИЗВЕДЕНИЙ ДАЛЬНОСТИ НА РАДИАЛЬНУЮ СКОРОСТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2015 |
|
RU2632476C2 |
ОБНАРУЖИТЕЛЬ МАНЕВРА БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ ПО ФИКСИРОВАННОЙ ВЫБОРКЕ КВАДРАТОВ ДАЛЬНОСТИ | 2016 |
|
RU2615783C1 |
Способ и устройство определения путевой скорости неманеврирующего объекта по выборке произведений дальности на радиальную скорость | 2019 |
|
RU2741400C2 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ МАНЕВРА БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ПО ВЫБОРКАМ КВАДРАТОВ ДАЛЬНОСТИ | 2015 |
|
RU2615784C1 |
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ЦЕЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЦЕНОК ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПРИРАЩЕНИЙ РАДИАЛЬНОЙ СКОРОСТИ | 2022 |
|
RU2793774C1 |
Способ радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей аэродинамической цели по выборке произведений дальности на радиальную скорость и устройство для его реализации | 2015 |
|
RU2644588C2 |
Изобретение относится к способам траекторией обработки радиолокационной информации. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения маневра баллистической цели за счет исключения измерений угла места и азимута из обрабатываемых выборок. Указанный результат достигается за счет того, что вычисляют оценки скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость в середине интервала наблюдения типа скользящего окна по двум фиксированным выборкам произведений дальности на радиальную скорость, при этом выборка меньшего объема входит в состав выборки большего объема, затем вычисляют отношение абсолютного приращения оценок скорости к среднеквадратической ошибке оценки. Решение об обнаружении маневра принимают в момент времени, когда отношение абсолютного приращения оценок скорости к среднеквадратической ошибке оценки скорости становится больше заданного порога. 2 ил., 3 табл.
Способ радиолокационного обнаружения маневра баллистической цели на пассивном участке траектории, заключающийся в том, что производят преобразование измеренных полярных координат баллистической цели, формируют фиксированные выборки типа «скользящего окна» значений преобразованных координат, вычисляют оценку скорости изменения преобразованных координат и ее среднеквадратическую ошибку, вычисляют отношение абсолютного приращения оценок скорости изменения преобразованных координат в двух выборках к среднеквадратической ошибке этой оценки, решение об обнаружении маневра принимают по результатам сравнения полученного отношения абсолютного приращения оценок скорости изменения преобразованных координат к среднеквадратической ошибке этой оценки в каждом новом положении «скользящего окна» с порогом, соответствующим заданной вероятности обнаружения маневра, отличающийся тем, что измеряют радиальную скорость баллистической цели, при преобразовании измеренных полярных координат вычисляют произведения измеренных значений дальности на измеренные значения радиальной скорости и преобразуют эти произведения в цифровые сигналы, в каждом новом положении «скользящего окна» формируют две фиксированные выборки полученных произведений, при этом одна из выборок входит в состав другой выборки, в каждой выборке находят оценку скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость путем оптимального взвешенного суммирования произведений измеренных значений дальности на измеренные значения радиальной скорости, вычисляют абсолютное приращение полученных оценок, вычисляют среднеквадратическую ошибку оценки скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость в выборке меньшего объема, вычисляют отношение абсолютного приращения оценок скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость к среднеквадратической ошибке этой оценки, в каждом новом положении «скользящего окна» сравнивают отношение абсолютного приращения оценок скорости к среднеквадратической ошибке этой оценки, решение об обнаружении маневра принимают в момент времени, когда значение полученного отношения абсолютного приращения оценок скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость к среднеквадратической ошибке этой оценки становится больше заданного порога.
КУЗЬМИН С.З | |||
Цифровая обработка радиолокационной информации | |||
Москва, «Радио и связь», 1967, с.346-347 | |||
СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ ПОДВИЖНОЙ ЦЕЛИ УПРАВЛЯЕМЫМ СНАРЯДОМ С АКТИВНОЙ СИСТЕМОЙ НАВЕДЕНИЯ И ДОРАЗГОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ | 1999 |
|
RU2151370C1 |
УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ СТРЕЛЯЮЩИХ СИСТЕМ | 2001 |
|
RU2231084C2 |
Электрохимический катодный способ удаления жиров и окислов с металлоизделий | 1956 |
|
SU105422A1 |
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ СПОРТИВНОЙ КЛЮШКИ | 2008 |
|
RU2472559C2 |
US 20120200451 A1, 09.08.2012 | |||
EP 1925948 B1, 27.04.2011 |
Авторы
Даты
2014-07-27—Публикация
2013-01-15—Подача