Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки Российский патент 2019 года по МПК G01S19/42 

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации, а именно к системам определения местоположения воздушных судов многопозиционной неизлучающей системой наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели - приемник», в которой для подсвета воздушных целей используются сигналы навигационных спутников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

Многопозиционная неизлучающая система наблюдения «навигационные спутники - воздушная цель - приемник» решает специфическую задачу, связанную с объединением в приемнике информации, поступающей от нескольких спутников и нескольких целей. Эта задача состоит в отождествлении рассчитываемых координат с соответствующими целями.

Одной из задач, решаемых при радиолокационном наблюдении, является задача отождествления пеленгов источников излучений, измеренных в различных приемных устройствах [1].

Известен способ многопозиционной радиолокации [2]. заключающийся в излучении радиолокационных сигналов, синхронизированном приеме отраженных сигналов аппаратурой разнесенных позиций, объединении и совместной обработке сигналов и информации для обнаружения целей, измерения их координат, определения параметров траекторий и последующего отождествления, в котором аппаратурой разнесенных позиций осуществляют синхронизированные излучение и прием сигналов с использованием линий электропередачи.

Известна многопозиционная система определения местоположения воздушных судов [3], содержащая наземный радиозапросчик и самолетный ответчик, соединенные линией запроса, не менее трех приемников ответных сигналов, соединенных с самолетным ответчиком по линиям ответа. Отождествление воздушных судов осуществляется по кодированному ответному сигналу, содержащему информацию о бортовом номере, высоте, запасе топлива.

Однако эти способы не предназначены для отождествления воздушных целей в неизлучающей многопозиционной системе наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели - приемник».

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения «навигационные спутники - воздушная цель - приемник», описанный в статье [4], в основу которого положен разностно-дальномерный навигационный метод определения координат.

Недостатком данного способа является то, что он обеспечивает определение координат одной и единственной воздушной цели, в многопозиционной системе наблюдения «навигационный спутник -воздушная цель - приемник».

Целью изобретения является разработка способа отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки, способного осуществлять отождествление рассчитываемых координат по измерениям сумм расстояний от воздушных целей до навигационных спутников и приемника, координаты которых известны. При этом в приемнике неизвестна информация о принадлежности измеренных расстояний той или иной воздушной цели.

Технический результат достигается тем, что

- производится расчет N^M возможных вариантов координат воздушных целей x_mц, y_mц, z_mц на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний R_nm вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-я воздушная цель - приемник» с помощью системы уравнений

где x_n, y_n, z_n, n=1, 2, …, N - координаты спутников, x₀, y₀, z₀ - координаты приемника, ε_n, n=1, 2, …, N - погрешность оценки расстояний, m=1, 2, …, М - номер воздушной цели,

- формируется показатель , где

- координатами М целей будут координаты, рассчитанные с помощью системы уравнений, имеющие номера, равные номерам М минимальных значений показателя .

На Фиг. 1 приведена функциональная схема многопозиционной системы наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели -приемник», рассматриваемая в данном способе.

В этой системе наблюдения для подсвета воздушных целей 1_m (m=1, 2, …, М) с искомыми координатами x_цm, y_цm, z_цm используются сигналы навигационных спутников ГНСС 2_n с известными координатами (x_n, y_n, z_n), (n=1, 2, …, N).

Отраженные от воздушных целей 1₁, 1₂, 1_M сигналы, наряду с навигационными сигналами прямого рапространения, поступают в приемник 3, находящийся в зоне действия системы наблюдения, с известными координатами (x₀, y₀, z₀).

Приемник 3, синхронизированный со спутниками, сигналы, рассеянные воздушной целью 1_m, выделяет на фоне сигналов прямого распространения одним из оценочно-корреляционно-компенсационных методов [5], измеряет расстояния R_nm вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-ая воздушная цель - приемник» и рассчитывает координаты целей.

Искомые координаты m-ой воздушной цели x_цm, y_цm, z_цm (m=1, 2, …, М) связаны с расстояниями R_nm вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-ая воздушная цель - приемник» с помощью системы уравнений

где ε_n, n=1, 2, …, N - погрешность оценки расстояний.

Решение этой системы уравнений можно осуществить итерационным методом [6].

Особенность сформулированной цели изобретения состоит в том, что в приемнике неизвестно какой из m-й цели (m=1, 2, …, М) принадлежит расстояние «n-й навигационный спутник - m-ая воздушная цель - приемник». Из-за этого возникает большое число возможных вариантов координат целей, равное N^M вариантов расстояний. Вследствие этого число возможных вариантов координат, а соответственно и систем уравнений для их оценки в приемнике равно N^M.

После расчета N^M возможных вариантов координат воздушных целей 1_М необходимо решить задачу отождествления, состоящую в принятии решения о принадлежности истинных координат той или иной воздушной цели. Для решения задачи отождествления сформулируем критерий принадлежности рассчитанных координат соответствующим воздушным целям 1_M.

Для этого перепишем уравнения системы (1) в виде разностей между левой и правой частями

Число возможных вариантов систем уравнений (2) равно N^M.

Сформируем показатель, как сумму модулей разностей

Этот показатель будет иметь минимальное значение, когда координаты воздушной цели 1_m, будут соответствовать измеренным до нее расстояниям. Поэтому в качестве критерия оптимальной оценки координат предлагается использовать минимальное значение показателя (3). То есть критерием отождествления координат в приемнике 3, соответствующих М воздушным целям 1, будет М минимальных значений показателя из L=N^M возможных.

Литература.

1. Теоретические основы радиолокации под ред. проф. Ширмана Я.Д. - М.: Сов. радио, 1970, С. 494-495.

2. Патент 2332684 РФ, МПК G01S 10/00. Способ многопозиционной радиолокации и устройство для его осуществления / А.Л. Куликов (РФ); Куликов Александр Леонидович (РФ). - №2007102750; Заявлено 24.01.2007; Опубл. 27.08.2008. Бюл. 24. 5 с.: 1 ил.

3. Патент 2584689 РФ, МПК G01S 13/74. Многопозиционная система определения воздушных судов / Г.Н. Майков (РФ), А.В. Демидюк (РФ), Е.В. Демидюк (РФ); Майков Геннадий Николаевич (РФ), Демидюк Андрей Викторович (РФ), Демидюк Евгений Викторович (РФ). - №2014145250; Заявлено 11.11.2014; Опубл. 20.05.2016. Бюл. 14. 11 с.: 3 ил.

4. Кирюшкин В.В., Черепанов Д.А., Дьяконов Е.А. Определение координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения «навигационные спутники - воздушная цель - навигационный приемник». АО «Концерн «Созвездие». Теория и техника радиосвязи. №2. 2016. С. 29-35.

5. Патент 2591052 РФ, МПК G01S 5/06, G01S 13/95 Способ обнаружения и оценки радионавигационных параметров сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью, и устройство его реализации / В.В. Кирюшкин (РФ), Д.А. Черепанов (РФ), A.А. Дисенов (РФ) и др.; Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU), Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU) -№2014101847; Заявлено 21.01.2014. Опубл. 10.07.2016. Бюл. 19. 9 с.: 1 ил.

6. Шебшаевич B.C., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / Под ред. П.П. Дмитриева и B.C. Шебшаевича. М.: Радио и связь, 1982. 272 с.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к системам определения местоположения воздушных судов многопозиционной неизлучающей системой наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели - приемник», в которой для подсвета воздушных целей используются сигналы навигационных спутников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Достигаемый технический результат - осуществление отождествления рассчитываемых координат по измерениям сумм расстояний от воздушных целей до навигационных спутников и приемника, координаты которых известны. При этом в приемнике неизвестна информация о принадлежности измеренных расстояний той или иной воздушной цели. Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки осуществляет определение координат М воздушных целей на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-я воздушная цель - приемник». 1 ил.

Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки, осуществляющий определение координат М воздушных целей на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний R_nm вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-я воздушная цель - приемник» следующим образом:

- рассчитываются N^M вариантов координат воздушных целей х_mц, у_mц, z_mц с помощью системы уравнений

где x_n, y_n, z_n, n=1, 2, …, N, - координаты спутников, х₀, у₀, z₀ - координаты приемника, ε_n, n=1, 2, ..., N, - погрешность оценки расстояний,

- формируется показатель , где

- координатами М воздушных целей выбираются координаты, имеющие номера, равные номерам М минимальных значений показателя .