СПОСОБ НАВИГАЦИОННО-СВЯЗНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2021 года по МПК G01S13/82 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств идентификации воздушных объектов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ идентификации воздушных объектов (см., например, патент на изобретение №2568677 от 21 октября 2015 г.), основанный на отождествлении пространственных координат воздушных объектов, обнаруженных бортовой РЛС, с пространственными координатами абонентов системы обмена данными (СОД), передаваемыми по ее каналам.

К основным недостатком прототипа относится низкая достоверность идентификации воздушных объектов в условиях не поступления информации от отдельных абонентов СОД на момент идентификации. Это может быть вызвано, например, неработоспособностью отдельных терминалов СОД, сбоями в канале передачи данных и т.д.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности идентификации воздушных объектов в условиях не поступления информации от отдельных абонентов СОД на момент идентификации.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе на борту каждого j-го абонента СОД в заданные моменты времени t_ij прогнозируют оставшуюся длительность полета Δt_пол.ij j-го абонента СОД, где , J - число взаимодействующих абонентов СОД, I_j - число моментов времени t_ij в пределах длительности полета j-го абонента СОД, определяют совокупность прогнозных моментов времени {t_mij}, на которые необходимо спрогнозировать пространственные координаты j-го абонента СОД в пределах оставшейся длительности его полета Δt_пол.ij, где М_ij - число прогнозных моментов t_mij - в пределах оставшейся длительности полета Δt_пол.ij j-го абонента СОД, прогнозируют оценки x_mij - пространственных координат j-го абонента СОД на прогнозные моменты времени t_mij - в заданной прямоугольной системе координат OXYZ, передают с помощью терминала СОД через ненаправленную антенну информационную посылку V_ij, содержащую номер j абонента СОД, совокупность спрогнозированных оценок {x_mij} пространственных координат j-го абонента СОД, совокупность прогнозных моментов времени {t_mij}, на борту воздушного судна, являющегося носителем бортовой РЛС, принимают от взаимодействующих абонентов СОД совокупность информационных посылок {V_ij}, записывают и хранят их, при этом каждую i_j-ю информационную посылку V_ij хранят до момента приема следующей информационной посылки от j-го абонента СОД или до наступления максимального прогнозного момента времени t_Mij, после обнаружения очередного n-го воздушного объекта выбирают из совокупности прогнозных моментов времени {t_mij} момент времени t_om.jn, ближайший к моменту времени t_n обнаружения n-го воздушного объекта, выбирают из совокупности спрогнозированных оценок {x_mij} пространственных координат j-го абонента СОД оценки x_jn, спрогнозированные на момент времени t_om.jn, сравнивают модули разностей оценок х_n пространственных координат обнаруженного n-го воздушного объекта и выбранных спрогнозированных оценок x_jn каждого абонента СОД по всем координатным осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ с заданным пороговым значением h, если модули разностей оценок х_n пространственных координат обнаруженного n-го воздушного объекта и выбранных спрогнозированных оценок x_jn любого из абонентов СОД по всем координатным осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ не превышают заданного порогового значения h, то формируют решение о том, что n-й воздушный объект является абонентом СОД, в противном случае формируют решение о том, что n-й воздушный объект не является абонентом СОД.

Сущность изобретения заключается в том, что: на борту каждого из взаимодействующих абонентов СОД в заданные моменты времени на протяжении всего периода полета осуществляется прогнозирование собственных пространственных координат на определенные прогнозные моменты времени, и передается через ненаправленную антенну информационная посылка, содержащая номер абонента СОД, совокупность прогнозных моментов времени и спрогнозированные на данные моменты пространственные координаты абонента СОД; на борту носителя бортовой РЛС осуществляется прием данных информационных посылок от всех взаимодействующих абонентов СОД и после обнаружения очередного воздушного объекта из каждой информационной посылки выбираются ближайший к моменту его обнаружения прогнозный момент и спрогнозированные на данный момент оценки пространственных координат абонента СОД, которые используются в процессе отождествления с оценками пространственных координат обнаруженного воздушного объекта при формировании оценки его идентификационного признака. Это позволяет в определенных ситуациях воздушной обстановки правильно формировать оценки идентификационных признаков воздушных объектов, являющихся абонентами СОД, в условиях не поступления от них информации по каналу СОД на момент их идентификации, и как следствие, приводит к повышению достоверности идентификации воздушных объектов в целом.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. На борту каждого j-го абонента СОД в заданные моменты времени t_ij выполнение процедур 1.1-1.4, где , J - число взаимодействующих абонентов СОД, , I_j - число моментов времени t_ij в пределах длительности полета j-го абонента СОД (моменты времени t_ij следуют друг за другом через установленный интервал Δt₁ на протяжении полета j-го абонента СОД):

1.1. Прогнозирование оставшейся длительности полета Δt_пол.ij j-го абонента СОД в соответствии с выражением

где R_пл.j - планируемое расстояние, которое необходимо преодолеть j-му абоненту СОД по траектории полета между точкой взлета и точкой посадки, t_0j - момент взлета j-го абонента СОД, t_ij - момент времени осуществления прогноза, V_j (t) - скорость j-го абонента СОД в текущий момент времени t, V_ij - скорость j-го абонента СОД в момент t_ij.

1.2. Определение совокупности прогнозных моментов времени {t_mij}, на которые необходимо спрогнозировать пространственные координаты j-го абонента СОД в пределах оставшейся длительности его полета Δt_пол.ij, в соответствии с выражением

где , - число прогнозных моментов t_mij в пределах оставшейся длительности полета Δt_пол.j j-го абонента СОД, Δt - установленный интервал времени между двумя соседними прогнозными моментами t_mij и t_(m+1)ij (величина Δt едина для всех взаимодействующих абонентов СОД).

1.3. Прогнозирование оценок пространственных координат j-го абонента СОД на прогнозные моменты времени t_mij в соответствии с выражением

где x_mij, y_mij, z_mij - спрогнозированные оценки пространственных координат j-го абонента СОД в заданной прямоугольной системе координат OXYZ на прогнозный момент времени t_mij (система координат OXYZ едина для всех взаимодействующих абонентов СОД), x_ij, у_ij, z_ij - оценки пространственных координат j-го абонента СОД в заданной прямоугольной системе координат OXYZ в момент времени t_ij, V_xij - скорость j-го абонента СОД в момент времени t_ij по оси ОХ заданной прямоугольной системы координат OXYZ, V_yij - скорость j-го абонента СОД в момент времени t_ij по оси OY заданной прямоугольной системы координат OXYZ, V_zij - скорость j-го абонента СОД в момент времени t_ij по оси OZ заданной прямоугольной системы координат OXYZ.

1.4. Передача с помощью терминала СОД через ненаправленную антенну информационной посылки содержащей: j - номер абонента СОД, - совокупность спрогнозированных оценок пространственных координат j-го абонента СОД на прогнозные моменты времени {t_mij}, {t_mij} - совокупность прогнозных моментов времени, на которые осуществляется прогнозирование пространственных координат j-го абонента СОД в течение интервала Δt_ij.

2. На борту воздушного судна, являющегося носителем бортовой РЛС:

2.1. Прием от взаимодействующих абонентов СОД совокупности информационных посылок {V_ij}, запись и хранение их, при этом каждая i_j-я информационная посылка V_ij, принятая от j-го абонента СОД, хранится до момента приема следующей информационной посылки от данного абонента СОД или до наступления максимального прогнозного момента времени t_Mij из совокупности прогнозных моментов времени {t_mij}.

2.2. Обнаружение очередного n-го воздушного объекта с помощью бортовой РЛС и формирование оценок его пространственных координат в заданной прямоугольной системе координат OXYZ, где , N - число обнаруженных воздушных объектов.

2.3. Выбор, из совокупности прогнозных моментов времени {t_mij}, момента времени t_om.jn, ближайшего к моменту времени t_n обнаружения n-го воздушного объекта, в соответствии с выражением

2.4. Выбор, из совокупности спрогнозированных оценок {x_mij} пространственных координат j-го абонента СОД, оценок спрогнозированных на момент времени t_om.jn, в соответствии с выражением

2.5. Формирование оценки идентификационного признака обнаруженного воздушного объекта в соответствии с выражением

где - оценка идентификационного признака n-го воздушного объекта, q_n=1-n-й воздушный объект является абонентом СОД, q_n=0-n-й воздушный объект не является абонентом СОД, величины q_njx, q_njy, q_njz определяются по формулам:

здесь h - заданное пороговое значение.

В соответствии с выражениями (6) - (9) решение о том, что n-й воздушный объект является абонентом СОД (q_n=1), будет формироваться в том случае, если модули разностей оценок пространственных координат данного воздушного объекта и выбранных спрогнозированных оценок любого из абонентов СОД по всем координатным осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ не превышают заданного порогового значения h. В противном случае будет формироваться решение о том, что n-й воздушный объект не является абонентом СОД (q_n=0).

Данный способ может быть реализован, например, с помощью комплекса устройств, структурная схема которого приведена на фигуре 1, где обозначено: 1 - n-й воздушный объект, являющийся j-м абонентом СОД; 2 - блок ввода исходной информации (БВИИ); 3 - блок прогнозирования (БП); 4 - навигационная система (НС); 5 - блок управления (БУ); 6 - датчик скоростей (ДС); 7 - терминал СОД; 8 - воздушное судно, являющееся носителем бортовой РЛС; 9 - бортовая РЛС; 10 - блок обработки и хранения информации (БОХИ); 11 - блок управления; 12 - терминал СОД.

БВИИ 2 предназначен для ввода исходной информации: j, R_пл.j, t_0j, t_ij, Δt, t. БП 3 предназначен для формирования величин: Δt_пол.ij, {t_mij}, в соответствии с процедурами 1.1-1.3. НС 4 предназначена для формирования оценок пространственных координат j-го абонента СОД в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. БУ 5 предназначен для управления работой элементов комплекса на борту j-го абонента СОД 1. ДС 6 предназначен для формирования оценок скоростей j-го абонента СОД: V_j (t), V_ij, V_xij, V_yij, V_zij. Терминал СОД 7 предназначен для передачи информационных посылок через ненаправленную антенну. Бортовая РЛС 9 предназначена для обнаружения очередного n-го воздушного объекта и формирования оценок его пространственных координат в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. БОХИ 10 предназначен для обработки информации и формирования величин: t_om.jn, q_n в соответствии с процедурами 2.3-2.5, а также для записи и хранения принятых информационных посылок в соответствии с пунктом 2.1. БУ 11 - предназначен для управления работой элементов комплекса на борту носителя бортовой РЛС 8. Терминал СОД 12 предназначен для приема информационных посылок .

Комплекс работает следующим образом. БУ 5 управляет работой элементов комплекса на борту j-го абонента СОД 1. БУ 11 управляет работой элементов комплекса на борту носителя бортовой РЛС 8. С выхода БВИИ 2 через БУ 5 на вход БП 3 поступают величины: R_пл.j, t_0j, t_ij, Δt, t, а на вход терминала СОД 7 - номер абонента СОД j. С выхода НС 4 через БУ 5 на вход БП 3 поступают оценки пространственных координат j-го абонента СОД в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. С выхода ДС 6 через БУ 5 на вход БП 3 поступают оценки скоростей j-го абонента СОД: V_j (t), V_ij, V_xij, V_yij, V_zij. БП 3 формирует величины: Δt_пол.ij, {t_mij}, в соответствии с процедурами 1.1 - 1.3. С выхода БП 3 через БУ 5 на вход терминала СОД 7 поступают величины: {t_mij}, . Терминал СОД 7 передает информационную посылку через ненаправленную антенну. Терминал СОД 12 принимает информационную посылку . С выхода терминала СОД 12 информационная посылка через БУ 11 поступает на вход БОХИ 10. Бортовая РЛС 9 обнаруживает очередной n-й воздушный объект и формирует оценки его пространственных координат. С выхода бортовой РЛС 9 через БУ 11 оценки поступают на вход БОХИ 10. БОХИ 10 записывает и хранит принятые информационные посылки в соответствии с пунктом 2.1., а также обрабатывает информацию и формирует величины: t_om.jn, и q_n в соответствии с процедурами 2.3 - 2.5.

Предлагаемое изобретение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ идентификации воздушных объектов сущность которого заключается в том, что: на борту каждого из взаимодействующих абонентов СОД в заданные моменты времени на протяжении всего периода полета осуществляется прогнозирование собственных пространственных координат на определенные прогнозные моменты времени, и передается через ненаправленную антенну информационная посылка, содержащая номер абонента СОД, совокупность прогнозных моментов времени и спрогнозированные на данные моменты пространственные координаты абонента СОД; на борту носителя бортовой РЛС осуществляется прием данных информационных посылок от всех взаимодействующих абонентов СОД и после обнаружения очередного воздушного объекта из каждой информационной посылки выбираются ближайший к моменту его обнаружения прогнозный момент и спрогнозированные на данный момент оценки пространственных координат абонента СОД, которые используются в процессе отождествления с оценками пространственных координат обнаруженного воздушного объекта при формировании оценки его идентификационного признака.

Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что если: на борту каждого из взаимодействующих абонентов СОД в заданные моменты времени на протяжении всего периода полета осуществлять прогнозирование собственных пространственных координат на определенные прогнозные моменты времени, и передавать через ненаправленную антенну информационную посылку, содержащую номер абонента СОД, совокупность прогнозных моментов времени и спрогнозированные на данные моменты пространственные координаты абонента СОД; на борту носителя бортовой РЛС осуществлять прием данных информационных посылок от всех взаимодействующих абонентов СОД и после обнаружения очередного воздушного объекта из каждой информационной посылки выбирать ближайший к моменту его обнаружения прогнозный момент и спрогнозированные на данный момент оценки пространственных координат абонента СОД использовать в процессе отождествления с оценками пространственных координат обнаруженного воздушного объекта при формировании оценки его идентификационного признака, то это приведет к повышению достоверности идентификации воздушных объектов в условиях не поступления информации от отдельных абонентов СОД на момент идентификации.

Предлагаемое изобретение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы элементы, широко распространенные в области электронной и электротехники.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования средств идентификации воздушных целей, обнаруживаемых бортовой РЛС. Технический результат заключается в повышении достоверности идентификации воздушных объектов в условиях непоступления информации от отдельных абонентов СОД на момент идентификации. На борту каждого из взаимодействующих абонентов СОД в заданные моменты времени на протяжении всего периода полета осуществляется прогнозирование собственных пространственных координат, и передается информационная посылка, содержащая номер абонента СОД, совокупность прогнозных моментов времени и спрогнозированные на данные моменты пространственные координаты абонента СОД, на борту носителя бортовой РЛС осуществляется прием данных информационных посылок от всех взаимодействующих абонентов СОД, и после обнаружения очередного воздушного объекта из каждой информационной посылки выбираются ближайший к моменту его обнаружения прогнозный момент и спрогнозированные на данный момент оценки пространственных координат абонента СОД, которые используются в процессе отождествления с оценками пространственных координат обнаруженного воздушного объекта при формировании оценки его идентификационного признака. 1 ил.

Способ навигационно-связной идентификации воздушных объектов, основанный на отождествлении пространственных координат воздушных объектов, обнаруженных бортовой РЛС, с пространственными координатами абонентов системы обмена данными (СОД), передаваемыми по ее каналам, отличающийся тем, что на борту каждого j-го абонента СОД в заданные моменты времени t_ij прогнозируют оставшуюся длительность полета Δt_пол.ij j-го абонента СОД, где , J - число взаимодействующих абонентов СОД, , I_j - число моментов времени t_ij в пределах длительности полета j-го абонента СОД, определяют совокупность прогнозных моментов времени {t_mij}, на которые необходимо спрогнозировать пространственные координаты j-го абонента СОД в пределах оставшейся длительности его полета Δt_пол.ij, где , M_ij - число прогнозных моментов t_mij в пределах оставшейся длительности полета Δt_пол.ij j-го абонента СОД, прогнозируют оценки x_mij пространственных координат j-го абонента СОД на прогнозные моменты времени t_mij в заданной прямоугольной системе координат OXYZ, передают с помощью терминала СОД через ненаправленную антенну информационную посылку V_ij, содержащую номер j абонента СОД, совокупность спрогнозированных оценок {x_mij} пространственных координат j-го абонента СОД, совокупность прогнозных моментов времени {t_mij}, на борту воздушного судна, являющегося носителем бортовой РЛС, принимают от взаимодействующих абонентов СОД совокупность информационных посылок {V_ij}, записывают и хранят их, при этом каждую i_j-ю информационную посылку V_ij хранят до момента приема следующей информационной посылки от j-го абонента СОД или до наступления максимального прогнозного момента времени t_Mij, после обнаружения очередного n-го воздушного объекта выбирают из совокупности прогнозных моментов времени {t_mij} момент времени t_om.jn, ближайший к моменту времени t_n обнаружения n-го воздушного объекта, выбирают из совокупности спрогнозированных оценок {x_mij} пространственных координат j-го абонента СОД оценки x_jn, спрогнозированные на момент времени t_om.jn, сравнивают модули разностей оценок х_n пространственных координат обнаруженного n-го воздушного объекта и выбранных спрогнозированных оценок х_jn каждого абонента СОД по всем координатным осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ с заданным пороговым значением h, если модули разностей оценок х_n пространственных координат обнаруженного n-го воздушного объекта и выбранных спрогнозированных оценок x_jn любого из абонентов СОД по всем координатным осям заданной прямоугольной системы координат OXYZ не превышают заданного порогового значения h, то формируют решение о том, что n-й воздушный объект является абонентом СОД, в противном случае формируют решение о том, что n-й воздушный объект не является абонентом СОД.