Способ комплексирования информации радиолокационной станции и радиолокационных головок самонаведения ракет, пущенных носителем по воздушной цели при воздействии уводящих по дальности и скорости помех Российский патент 2022 года по МПК G01S13/52 G01S7/41 

Предлагаемое изобретение относится к области цифровой обработки радиолокационных сигналов и может быть использовано в радиолокационной станции (РЛС) и радиолокационных головках самонаведения (РГС) управляемых ракет для одновременного формирования при сопровождении воздушной цели (ВЦ) из класса «самолет с турбореактивным двигателем (ТРД)» достоверных оценки совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия их воздействия и оценки радиальных функционально-связанных координат (ФСК) взаимного перемещения ВЦ, носителя РЛС, и пущенных им по ВЦ ракет при различных вариантах воздействия таких помех.

Известен способ сопровождения ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех [1], заключающийся в том, что сигнал, отраженный от цели, подвергается узкополосной доплеровской фильтрации на основе процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ) и преобразуется в амплитудно-частотный спектр, составляющие которого обусловлены отражениями сигнала от планера сопровождаемой ВЦ и вращающихся лопаток рабочего колеса компрессора низкого давления (КНД) ее силовой установки, определяются отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, который соответствует его отражениям от планера ВЦ, и отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, находящийся справа по доплеровской частоте относительно спектральной составляющей сигнала, отраженного от планера ВЦ, которые поступают на вход фильтра совместного сопровождения ВЦ и первой компрессорной составляющей спектра сигнала, функционирующего в соответствии с процедурой (1)-(6) многомерной линейной дискретной калмановской фильтрации в соответствии с уравнениями [1]

где

k=0, 1, …, K, …, - номер такта работы фильтра;

Р^-(k+1) и Р(k+1) - ковариационные матрицы (КМ) ошибок экстраполяции и фильтрации соответственно;

Ф(k) - переходная матрица состояния;

Q(k+1) и R(k+1) - КМ шумов возбуждения и наблюдения соответственно;

S(k+1) - матрица весовых коэффициентов;

I - единичная матрица;

и - вектор текущих и экстраполированных оценок радиальных ФСК взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ;

Н(k+1) - матрица наблюдения;

Y(k) - вектор наблюдения;

Z(k+1) - матрица невязок измерения;

Ψ(k+1) - матрица априорных ошибок фильтрации;

"-1"- операция вычисления обратной матрицы;

"т" - операция транспонирования матрицы,

определяется оценка разности между оцененными значениями доплеровских частот, обусловленных отражениями от планера и лопаток рабочего колеса первой ступени КНД силовой установки ВЦ, вычисляется модуль производной оценки разности между оцененными значениями доплеровских частот, который сравнивается с пороговым значением е, близким к нулю, выполнение или невыполнение условия

свидетельствует соответственно об отсутствии или воздействии уводящей по скорости помехи, измеряется дальность до ВЦ, в соответствии с процедурой (1)-(6) осуществляется формирование оценки дальности вычисляется производная оценки дальности вычисляется дальность Д^*(k+1) на основе динамической модели радиальных ФСК взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ, вычисляется модуль разности между оценкой производной дальности и оценкой скорости величина которого сравнивается с порогом ε₁,

где - оценка скорости, сформированная на основе измерения скорости Y(k+1)=[V(k+1)]^T и динамической модели радиальных ФСК, вычисляется модуль разности между оценкой дальностью и вычисленной дальностью Д^*(k+1) на основе динамической модели радиальных ФСК, величина которого сравнивается с порогом ε₂,

одновременное выполнение условий (8) и (10) свидетельствует об отсутствии уводящих по скорости и дальности помех, в этом случае оценки дальности и скорости формируются в соответствии с процедурой (1)-(6) на основе наблюдения Y(k+1)=[Д(k+1), V(k+1)]^T и динамической модели радиальных ФСК, одновременное выполнение условия (8) и невыполнение условия (10) свидетельствует о воздействии только уводящей по дальности помехи, в этом случае оценка скорости формируется в соответствии с процедурой (1)-(6) на основе наблюдения Y(k+1)=[V(k+1)] и динамической модели радиальных ФСК, а оценка дальности вычисляется без учета измерения дальности путем интегрирования оценки скорости одновременное невыполнение условия (8) и выполнение условия (10) свидетельствует о воздействии уводящих по дальности и скорости помех с функционально-связанным законом увода, в этом случае оценки дальности и скорости вычисляются в соответствии с процедурой (1)-(6) без учета измерений дальности и скорости Y(k+1)=0 и только на основе динамической модели радиальных ФСК, одновременное невыполнение условий (9) и (10) свидетельствует о воздействии уводящих по дальности и скорости помех без функционально-связанного закона увода, в этом случае оценки дальности и скорости также вычисляются в соответствии с процедурой (1)-(6) без учета измерений дальности и скорости Y(k+1)=0 и только на основе динамической модели радиальных ФСК, одновременное невыполнение условия (8) и выполнение условия (10) свидетельствует о воздействии только уводящей по скорости помехи, в этом случае оценки дальности и скорости формируются в соответствии с процедурой (1)-(6) на основе измерения только дальности Y(k+1)=[Д(k+1)] и динамической модели радиальных ФСК.

Недостатком данного способа сопровождения ВЦ является низкая достоверность идентификации совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия такого воздействия и оценки радиальных ФСК взаимного перемещения ВЦ и носителя РЛС при различных вариантах воздействия таких помех вследствие:

1. Не оптимальности, определяемых на его основе оценок ФСК, так как они находятся при условии справедливости гипотезы о фактическом варианте воздействия уводящих помех, которая носит вероятностный характер, а значит, оценки являются условно-оптимальными.

2. Отсутствия возможности комплексирования информации РЛС носителя, его индикатора (обнаружителя) варианта воздействия уводящих помех и РГС пущенных им ракет.

3. Отсутствия возможности учитывать априорные данные о смене варианта воздействия уводящих помех.

4. Отсутствия адаптации системы наблюдения к различным вариантам воздействия уводящих помех.

Известен способ сопровождения ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех [2], заключающийся в том, что сигнал, отраженный от цели, подвергается узкополосной доплеровской фильтрации на основе процедуры БПФ и преобразуется в амплитудно-частотный спектр, составляющие которого обусловлены отражениями сигнала от планера сопровождаемой ВЦ и вращающихся лопаток рабочего колеса КНД ее силовой установки, определяются отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, который соответствует его отражениям от планера ВЦ, и отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, находящийся справа по доплеровской частоте относительно спектральной составляющей сигнала, отраженного от планера ВЦ, выделенные отсчеты доплеровских частот поступают на вход многоканального фильтра совместного сопровождения ВЦ и первой компрессорной составляющей спектра сигнала, функционирующего в соответствии с процедурой квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы без комплексирования информации измерителей

основанной на априорных данных в виде математической модели (ММ) системы «ВЦ - РЛС - индикатор» со случайной скачкообразной структурой (ССС), включающей модели линейной динамики радиальных ФСК взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ

их измерений в РЛС

смены варианта воздействия уводящих помех

индикатора варианта воздействия уводящих помех

неуправляемых случайных возмущений и помех

при начальных условиях

где

k - дискретный момент времени;

x_k - вектор радиальных ФСК взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ;

- вариант воздействия уводящих помех (1 - отсутствие помех; 2 - воздействие только уводящей по скорости помехи; 3 - воздействие только уводящей по дальности помехи; 4 - воздействие уводящих как по скорости, так и по дальности помех);

z_k - вектор измерений РЛС;

- выходные показания индикатора варианта воздействия уводящих помех;

q_k(s_k+1|s_k) - условные вероятности смены варианта воздействия уводящих помех;

π_k+1(r_k+1|r_k, s_k+1) - условные вероятности смены показаний индикатора варианта воздействия уводящих помех;

и - прогнозируемые на один шаг дискретности вперед и апостериорные соответственно вероятности воздействия уводящих помех по s_k+1 варианту, условные математические ожидания ФСК при фиксированном варианте воздействия уводящих помех, условные КМ ошибок оценивания ФСК при фиксированном варианте воздействия уводящих помех;

- квазиоптимальная по критерию максимума апостериорной вероятности оценка варианта воздействия уводящих помех;

- апостериорное безусловное математическое ожидание ФСК;

- апостериорная безусловная КМ ошибок оценивания ФСК;

G_k, Q_k - КМ соответственно векторов шумов возбуждения F_kξ_k и помех E_k(s_k)ζ_k;

ξ_k, ζ_k - стандартные дискретные векторные белые шумы;

Θ_k(s_k) - условная КМ измерения при фиксированном варианте воздействия уводящих помех;

A_k, F_k - известные матрицы коэффициентов;

C_k(s_k), E_k(s_k) - известные матрицы детерминированных функций от варианта воздействия уводящих помех s_k;

- обратная матрица по отношению к матрице Θ_k(s_k);

Т - операция транспонирования матрицы;

detΘ_k(s_k) - определитель матрицы Θ_k(s_k);

ехр[⋅] - экспоненциальная функция,

определяется оценка варианта воздействия уводящих помех, определяется оценка безусловного математического ожидания ФСК, определяется оценка безусловной КМ ошибок оценивания ФСК, на основе ММ (24) динамики радиальных ФСК, включающих дальность до цели, планерные и компрессорные составляющие радиальных скоростей и ускорений взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ, в непрерывном времени

где индексы «п» и «к» относятся соответственно к планерной и первой компрессорной составляющим спектра, отраженного от ВЦ сигнала;

D(t), V_сбл(t), а_п(t) - радиальные ФСК соответственно дальность, скорость и ускорение сближения носителя РЛС с ВЦ;

V_п(t), V_к(t) - детерминированные составляющие радиальных скоростей сближения носителя РЛС с ВЦ;

ΔV_п(t), ΔV_к(t) - флюктуационные составляющие радиальных скоростей сближения носителя РЛС с ВЦ;

a_п(t), a_к(t) - флюктуационные составляющие радиальных ускорений;

α_п, α_к, - величины, обратные времени корреляции скоростных флюктуаций взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ;

β_п, β_к - квадраты собственных частот скоростных флюктуаций взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ;

σ_п, σ_к - среднеквадратические отклонения флюктуаций ускорения взаимного перемещения носителя РЛС и ВЦ;

n_п(t), n_к(t) - формирующие нормированные белые гауссовские шумы;

D₀, V_п0, V_к0, ΔV_п0, ΔV_к0, а_п0, а_к0 - начальные значения соответственно дальности до ВЦ, детерминированных и флюктуационных составляющих радиальных скоростей, флюктуационных составляющих радиальных ускорений,

представляемой в процедуре (11)-(23) матрицами A_k и F_k, размерностями 7×7, ненулевыми элементами которых являются соответственно а₁₁=а₂₂=а₃₃=а₅₅=a₆₆=1; a₁₂=a₁₃=-Δt; а₃₄=а₆₇=Δt; a₄₄=1-α_пΔt; a₇₇=1-α_кΔt; a₄₃=-β_пΔt; a₇₆=-β_кΔt; где Δt - период дискретизации, и на основе ММ (25) измерений в РЛС ФСК, представляемой в процедуре (11)-(23) матрицами C_k(s_k) и E_k(s_k), размерностями 7×7, ненулевыми элементами которых являются соответственно c₁₁(s_k); c₂₂(s_k); c₃₃(s_k); c₅₅; c₆₆; e₁₁(s_k); e₂₂(s_k); e₃₃(s_k); e₅₅; e₆₆, при отсутствии помех спрогнозированные на основе априорных данных (30)-(36) ФСК корректируются по результатам измерений D(t), V_п(t), ΔV_п(t), V_к(t), ΔV_к(t) и c₁₁(1)=c₁₁, c₂₂(1)=c₂₂, c₃₃(1)=c₃₃; e₁₁(1)=e₁₁, e₂₂(1)=e₂₂, е₃₃(1)=e₃₃, при воздействии только уводящей по скорости помехи корректируются по результатам измерений D(t), V_к(t), ΔV_к(t) и c₁₁(2)=c₁₁, при воздействии только уводящей по дальности помехи корректируются по результатам измерений D^*(t), V_п(t), ΔV_п(t), V_к(t), ΔV_к(t) и с₂₂(3)=c₂₂, C₃₃(3)=c₃₃; e₂₂ (3)=e₂₂, e₃₃(3)=e₃₃, при воздействии уводящих как по скорости, так и по дальности помех корректируются по результатам измерений V_к(t), ΔV_к(t) и

Недостатками данного способа сопровождения ВЦ являются:

низкая достоверность идентификации совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия такого воздействия и оценки радиальных ФСК взаимного перемещения ВЦ и носителя РЛС при различных вариантах воздействия таких помех;

отсутствие возможности комплексирования информации РЛС носителя, его индикатора (обнаружителя) варианта воздействия уводящих помех и РГС пущенных им ракет;

неэффективное использование структурной избыточности комплексной системы наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет» возникающей при пуске и наведении нескольких ракет на ВЦ в интересах повышения надежности этой системы;

неэффективное использование потенциальных возможностей по повышению устойчивости комплексной системы наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет» к срывам автосопровождения ВЦ в РЛС носителя и РГС пущенных ракет.

Цель изобретения - повышение достоверности идентификации совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия их воздействия и оценки радиальных функционально-связанных дальности до ВЦ и скорости сближения носителя РЛС с нею в комплексной системе наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет», повышение надежности и устойчивости к срывам автосопровождения этой системы путем комплексирования информации РЛС носителя, его индикатора (обнаружителя) варианта воздействия уводящих помех и РГС пущенных им ракет.

Для достижения цели в способе сопровождения ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех, заключающемся в том, что сигнал, отраженный от цели, подвергается узкополосной доплеровской фильтрации на основе процедуры БПФ и преобразуется в амплитудно-частотный спектр, составляющие которого обусловлены отражениями сигнала от планера сопровождаемой ВЦ и вращающихся лопаток рабочего колеса КНД ее силовой установки, определяются отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, который соответствует его отражениям от планера ВЦ, и отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, находящийся справа по доплеровской частоте относительно спектральной составляющей сигнала, отраженного от планера ВЦ, дополнительно одновременно с этим вышеописанные процедуры выделения и формирования отсчетов доплеровских частот, независимо друг от друга, осуществляются в нескольких РГС пущенных по ВЦ ракет с последующей передачей сформированных в них отсчетов доплеровских частот по каналам радиокоррекции на борт носителя, где как выделенные в РЛС носителя, так и сформированные и переданные ракетами отсчеты доплеровских частот поступают на вход многоканального фильтра совместных сопровождения ВЦ и первой компрессорной составляющей спектра сигнала и идентификации варианта воздействия уводящих помех, функционирующего в соответствии с процедурой (11)-(23) квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы, основанной на априорных данных в виде ММ системы «ВЦ - РЛС - РГС - индикатор» со ССС, включающей линейную модель (24) динамики радиальных ФСК взаимного перемещения ВЦ, носителя РЛС, и пущенных им по ВЦ ракет,

линейную модель измерений этих фазовых координат в РЛС

линейную модель измерений фазовых координат в РГС первой ракеты

линейную модель измерений фазовых координат в РГС второй ракеты

в общем случае, линейную модель измерений фазовых координат в РГС i-ой ракеты

марковскую модель (26) смены варианта воздействия уводящих помех, марковскую модель (27) индикатора варианта воздействия уводящих помех, модель (28) неуправляемых случайных возмущений и помех, при начальных условиях (29),

где

- измерения ФСК соответственно в РЛС носителя и РГС i-ой ракеты;

- матрицы измерений соответственно РЛС носителя и РГС i-ой ракеты зависящие от варианта воздействия уводящих помех s_k, размерностями 7×7, ненулевыми элементами которых являются соответственно

- матрицы шумов измерения соответственно РЛС носителя и РГС i-ой ракеты зависящие от варианта воздействия уводящих помех s_k, размерностями 7×7, ненулевыми элементами которых являются соответственно

- формирующие стандартные дискретные векторные белые шумы РЛС и РГС i-ой ракеты;

N - количество самонаводящихся на ВЦ ракет, пущенных с борта носителя,

при отсутствии помех спрогнозированные на основе априорных данных (30)-(36) ФСК корректируются по результатам измерений D(t), V_п(t), ΔV_п(t), V_к(t), ΔV_к(t) и при воздействии только уводящей по скорости помехи корректируются по результатам измерений D(t), V_к(t), ΔV_к(t) и при воздействии только уводящей по дальности помехи корректируются по результатам измерений D^*(t), V_п(t), ΔV_п(t), V_к(t), ΔV_к(t) и при воздействии уводящих как по скорости, так и по дальности помех корректируются по результатам измерений D^*(t), V_к(t), ΔV_к(t) и где символом «*» отмечены компоненты вектора ФСК, на искажение которых направлено воздействие уводящих помех, а также измененные элементы матриц компенсирующие соответствующие воздействия, определяется оценка варианта воздействия уводящих помех, определяется оценка безусловного математического ожидания ФСК, определяется оценка безусловной КМ ошибок оценивания ФСК, на основе ММ (24) динамики радиальных ФСК, включающих дальность до цели, планерные и компрессорные составляющие радиальных скоростей и ускорений ВЦ, измеряемых с борта носителя РЛС (РГС), которая в непрерывном времени описывается выражениями (30)-(36), представляемой в процедуре (11)-(23) матрицами A_k и F_k, размерностями 7×7, ненулевыми элементами которых являются соответственно а₁₁=а₂₂=а₃₃=а₅₅=а₆₆=1; a₁₂=a₁₃=-Δt; а₃₄=a₆₇=Δt; a₄₄=1-α_пΔt; a₇₇=1-α_кΔt; а₄₃=-β_пΔt; а₇₆=-β_кΔt; где Δt - период дискретизации, и на основе комплексной ММ (25) совместных измерений в РЛС носителя и в РГС пущенных ракет ФСК, представляемой в процедуре (11)-(23) матрицами C_k(s_k) и E_k(s_k), размерностями 7(N+1)×7(N+1), и формируемой на основе моделей (37)-(40) в соответствии с выражениями

с КМ шумов измерения

при этом матрица коэффициентов усиления в процедуре (11)-(23) формируется в соответствии с выражением

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются:

1. Комплексирование информации РЛС носителя с моделью измерений (37), его индикатора (обнаружителя) варианта воздействия уводящих помех с моделью (27) и РГС пущенных им ракет с моделями (38)-(40).

2. Возникновение эффекта резервирования датчиков информации в комплексной системе наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет», заключающегося в том, что при отказе РЛС или РГС одной из ракет решение задач сопровождения ВЦ и наведения на нее ракет может успешно решаться с использованием оставшихся датчиков информации.

3. Дублирование решения задачи автосопровождения ВЦ в РЛС носителя и РГС ракет, позволяющее продолжать сопровождение ВЦ комплексной системой наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет» при срыве автосопровождения в РЛС или в РГС нескольких ракет при передачи сформированных в ракетах отсчетов доплеровских частот по каналам радиокоррекции на борт носителя.

Данные признаки являются существенными и в известных технических решениях не обнаружены.

Применение всех новых существенных признаков позволит повысить достоверность идентификации совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия их воздействия и оценки радиальных функционально-связанных дальности до ВЦ и скорости сближения носителя РЛС с нею в комплексной системе наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет», повысить надежность и устойчивость к срывам автосопровождения этой системы путем комплексирования информации РЛС носителя, его индикатора (обнаружителя) варианта воздействия уводящих помех и РГС пущенных им ракет.

На фиг. 1 приведена блок-схема, поясняющая реализацию предлагаемого способа комплексирования информации РЛС носителя и РГС ракет, пущенных им по ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех.

Способ комплексирования информации РЛС носителя и РГС ракет, пущенных им по ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех, осуществляется следующим образом.

На вход известного блока 1 БПФ, используемого в [1], на промежуточной частоте с выхода приемника РЛС поступает сигнал S(t), отраженный от ВЦ, который подвергается узкополосной доплеровской фильтрации на основе процедуры БПФ и преобразуется в амплитудно-частотный спектр, составляющие которого обусловлены отражениями сигнала от планера сопровождаемой ВЦ и вращающихся частей КНД ее силовой установки, одновременно с этим на входы новых блоков 11, 12, 13 БПФ первой, второй и i-ой ракет, аналогичных блоку 1, на промежуточной частоте с выходов соответствующих приемников РГС поступают сигналы S₁(t), S₂(t), S_i(t), отраженные от ВЦ, которые также как и в РЛС подвергаются узкополосной доплеровской фильтрации на основе процедуры БПФ и преобразуются в амплитудно-частотные спектры, составляющие которых обусловлены отражениями сигнала от планера сопровождаемой ВЦ и вращающихся частей КНД ее силовой установки.

В известном формирователе 2 измерений РЛС, используемом в [1], и аналогичных ему новых формирователях 14, 15, 16 измерений РГС первой, второй и i-ой ракет во-первых, определяются отсчеты доплеровских частот соответствующие максимальным амплитудам спектральных составляющих спектров сигналов S(t), S₁(t), S₂(t), S_i(t), которые соответствуют отражениям от планера ВЦ, во-вторых, данные отсчеты доплеровских частот преобразуются в значения скоростей, как (где λ, λ₁, λ₂, λ_i - рабочие длины волн соответственно РЛС, РГС первой, второй и i-ой ракет), в-третьих, поступающие на входы измерения дальностей в непрерывном времени D^(b)(t), D⁽¹⁾(t), D⁽²⁾(t), D⁽ⁱ⁾(t) преобразуются в дискретные отсчеты дальностей D^(b)(k+1), D⁽¹⁾(k+1), D⁽²⁾(k+1), D⁽ⁱ⁾(k+1), в-четвертых, определяются отсчеты доплеровских частот соответствующие максимальным амплитудам спектральных составляющих спектров сигналов S(t), S₁(t), S₂(t), S_i(t), находящихся справа по доплеровской частоте относительно спектральных составляющих сигналов, отраженных от планера ВЦ, в-пятых, данные отсчеты доплеровских частот преобразуются в значения скоростей, как

В результате на выходе блоков 2, 14, 15, 16 формируются измерения при этом сформированные в ракетах измерения по каналам радиокоррекции дополнительно передаются на борт носителя, где как сформированные в РЛС носителя, так и сформированные и переданные ракетами измерения поступают на вход нового формирователя комплексных измерений 17, функционирующего в соответствии с (41), сформированные в нем комплексные измерения поступают на вход нового многоканального фильтра 9 совместных сопровождения ВЦ и первой компрессорной составляющей спектра сигнала и идентификации варианта воздействия уводящих помех, функционирующего в соответствии с процедурой (11)-(23) квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы, структурная схема которой и описание приводятся в [3], работающего на основе априорных данных (24)-(29) в виде ММ системы «ВЦ - РЛС- РГС - индикатор» со ССС, включающей (блок 10 памяти бортовой ЦВМ) линейную модель (30)-(36) динамики радиальных ФСК 3 взаимного перемещения ВЦ, носителя РЛС, и пущенных им по ВЦ ракет, представленную матрицами (A_k, F_k), новую линейную модель (25), (37)-(43) комплексных измерений ФСК в РЛС носителя и РГС пущенных им ракет 4, представленную блочными матрицами (C_k(s_k), E_k(sk)), марковскую модель (26) смены варианта воздействия уводящих помех 5, представленную переходными вероятностями q_k(⋅), марковскую модель (27) индикатора варианта воздействия уводящих помех 6, представленную переходными вероятностями π_k+1(⋅), модель (28) неуправляемых случайных возмущений и помех 7 при начальных условиях 8, также поступающих на вход многоканального фильтра 9.

Сформированные на выходе многоканального фильтра 9 оценки варианта воздействия уводящих помех, безусловного математического ожидания ФСК взаимного перемещения ВЦ, носителя РЛС, и пущенных им по ВЦ ракет при совместном или раздельном воздействии уводящих по дальности и скорости помех или при отсутствии их воздействия, безусловной КМ ошибок оценивания ФСК поступают на выход канала сопровождения ВЦ в РЛС, а также передаются по каналам радиокоррекции пущенным ракетам.

Результаты сравнительного моделирования предлагаемого способа комплексирования информации РЛС носителя и РГС ракет, пущенных им по ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех на основе многоканального фильтра совместных сопровождения ВЦ и первой компрессорной составляющей спектра сигнала и идентификации варианта воздействия уводящих помех, функционирующего в соответствии с процедурой квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы с комплексированием информации измерителей, и известного способа сопровождения ВЦ из класса «самолет с ТРД» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех [2] на основе процедуры квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы без комплексирования информации измерителей свидетельствуют с доверительной вероятностью 0,99 о снижении среднеквадратического отклонения ошибки фильтрации на 16±0,1%, о повышении вероятности правильной идентификации варианта воздействия уводящих помех на 10±0,1%, о повышении вероятности безотказной работы комплексной системы наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет» на 17±0,1% и о снижении вероятности срыва автосопровождения ВЦ в этой системе на 14±0,1%.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволит повысить достоверность идентификации совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия их воздействия и оценки радиальных функционально-связанных дальности до ВЦ и скорости сближения носителя РЛС с нею в комплексной системе наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет», повысить надежность и устойчивость к срывам автосопровождения этой системы путем комплексирования информации РЛС носителя, его индикатора (обнаружителя) варианта воздействия уводящих помех и РГС пущенных им ракет.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Богданов А.В., Васильев О.В., Докучаев Я.С. Способ сопровождения воздушной цели из класса «самолет с турбореактивным двигателем» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех. Патент на изобретение №2665031, 2018 (аналог).

2. Мужичек С.М., Филонов А.А., Скрынников А.А., Федотов А.Ю., Ткачева О.О., Викулова Ю.М., Корнилов А.А., Макашин С.Л. Способ сопровождения воздушной цели из класса «самолет с турбореактивным двигателем» при воздействии уводящих по дальности и скорости помех. Патент на изобретение №2713635 от 05.02.20 (прототип).

3. Бухалев, В.А. Оптимальное сглаживание в системах со случайной скачкообразной структурой / В.А. Бухалев. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013, страницы 117-120.

Изобретение относится к области цифровой обработки радиолокационных сигналов и может быть использовано в радиолокационной станции (РЛС) носителя и радиолокационных головках самонаведения (РГС) его управляемых ракет для одновременного формирования при сопровождении воздушной цели (ВЦ) из класса «самолет с турбореактивным двигателем (ТРД)» достоверных оценки совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или отсутствия их воздействия и оценки радиальных функционально-связанных координат (ФСК) взаимного перемещения ВЦ, носителя РЛС, и пущенных им по ВЦ ракет при различных вариантах воздействия таких помех. Технический результат - повышение достоверности оценивания радиальных функционально-связанных дальностей до ВЦ и скоростей сближения носителя РЛС и пущенных им ракет с нею, варианта воздействия с ее стороны уводящих помех в комплексной системе наблюдения «РЛС носителя - индикатор - РГС ракет», повышение надежности и устойчивости этой системы к срывам автосопровождения. Способ заключается в идентификации совместного или раздельного воздействия уводящих по дальности и скорости помех или его отсутствия с одновременным формированием достоверных безусловных оценок дальности до ВЦ и скоростей сближения носителя РЛС и пущенных им ракет с нею при комплексировании информации РЛС носителя, его индикатора варианта воздействия уводящих помех и РГС ракет на основе узкополосной доплеровской фильтрации сигналов, отраженных от цели, в РЛС носителя и РГС пущенных им ракет с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье. В способе формируют отсчеты доплеровских частот, обусловленные отражениями сигнала от планера и лопаток рабочего колеса первой ступени компрессора низкого давления силовой установки ВЦ. Передают сформированные в ракетах отсчеты доплеровских частот по каналам радиокоррекции на борт носителя. Далее обрабатывают как выделенные в РЛС носителя, так и переданные ракетами отсчеты доплеровских частот, а также показания индикатора в многоканальном фильтре совместных сопровождения ВЦ и первой компрессорной составляющей спектра сигнала, и идентифицируют вариант воздействия уводящих помех в соответствии с процедурой квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы на основе априорных данных в виде математической модели (ММ) системы «ВЦ - РЛС носителя - РГС ракет - индикатор» со случайной скачкообразной структурой (ССС), включающей линейную модель динамики радиальных ФСК, линейную модель их комплексных измерений в РЛС носителя и РГС пущенных им ракет, марковскую модель смены варианта воздействия уводящих помех, марковскую модель индикатора варианта воздействия уводящих помех, модель неуправляемых случайных возмущений и помех при начальных условиях. На выходе фильтра формируют оценки варианта воздействия уводящих помех, безусловных математического ожидания ФСК и ковариационной матрицы ошибок их оценивания. 1 ил.

Способ комплексирования информации радиолокационной станции и радиолокационных головок самонаведения ракет, пущенных носителем по воздушной цели из класса «самолет с турбореактивным двигателем» при совместном или раздельном воздействии уводящих по дальности и скорости помех, заключающийся в том, что сигнал, отраженный от цели, в радиолокационной станции носителя подвергается узкополосной доплеровской фильтрации на основе процедуры быстрого преобразования Фурье и преобразуется в амплитудно-частотный спектр, составляющие которого обусловлены отражениями сигнала от планера сопровождаемой воздушной цели и вращающихся лопаток рабочего колеса компрессора низкого давления ее силовой установки, определяются отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, который соответствует его отражениям от планера воздушной цели, и отсчет доплеровской частоты, соответствующий максимальной амплитуде спектральной составляющей спектра сигнала, находящийся справа по доплеровской частоте относительно спектральной составляющей сигнала, отраженного от планера воздушной цели, отличающийся тем, что одновременно с этим вышеописанные процедуры выделения и формирования отсчетов доплеровских частот, независимо друг от друга, осуществляются в нескольких радиолокационных головках самонаведения пущенных по воздушной цели ракет с последующей передачей сформированных в них отсчетов доплеровских частот по каналам радиокоррекции на борт носителя, где как выделенные в радиолокационной станции носителя, так и сформированные и переданные ракетами отсчеты доплеровских частот поступают на вход многоканального фильтра совместных сопровождения воздушной цели и первой компрессорной составляющей спектра сигнала и идентификации варианта воздействия уводящих помех, функционирующего в соответствии с процедурой квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы, основанной на априорных данных в виде математической модели системы «воздушная цель - радиолокационная станция носителя - радиолокационные головки самонаведения ракет - индикатор» со случайной скачкообразной структурой, включающей линейную модель динамики радиальных функционально-связанных координат взаимного перемещения воздушной цели, носителя радиолокационной станции, и пущенных им по воздушной цели ракет, линейную модель комплексных измерений этих фазовых координат в радиолокационной станции и головках самонаведения ракет, марковскую модель смены варианта воздействия уводящих помех, марковскую модель индикатора варианта воздействия уводящих помех, модель неуправляемых случайных возмущений и помех, при начальных условиях, осуществляется совместное оценивание функционально-связанных координат воздушной цели и варианта воздействия уводящих помех на основе метода двухмоментной параметрической аппроксимации неизвестных условных плотностей вероятности фазовых координат нормальным законом распределения, с помощью нескольких каналов фильтрации, различающихся положенной в их основу гипотезой о варианте воздействия уводящих помех, при этом в каждом канале фильтрации на основе априорных данных о смене вариантов воздействия уводящих помех, представленных соответственно начальными и переходными вероятностями цепи Маркова, прогнозируются вероятности воздействия уводящих помех по каждому варианту на один шаг дискретности вперед, с учетом найденных вероятностей на основе априорных данных о смене вариантов воздействия уводящих помех и динамике функционально-связанных координат взаимного перемещения воздушной цели, носителя радиолокационной станции, и пущенных им по воздушной цели ракет прогнозируются на один шаг дискретности вперед условные математические ожидания функционально-связанных координат при фиксированном варианте воздействия уводящих помех, с учетом найденных вероятностей и математических ожиданий на основе априорных данных о смене вариантов воздействия уводящих помех и динамике функционально-связанных координат прогнозируются на один шаг дискретности вперед условные ковариационные матрицы ошибок оценивания функционально-связанных координат при фиксированном варианте воздействия уводящих помех, по степени согласованности спрогнозированных вероятностей, математических ожиданий функционально-связанных координат и ковариационных матриц ошибок их оценивания с результатами комплексных измерений радиолокационной станции носителя, радиолокационных головок самонаведения пущенных ракет и показаниями индикатора варианта воздействия уводящих помех, представленной функцией правдоподобия, осуществляется оценка апостериорных вероятностей воздействия уводящих помех по каждому варианту, для каждой альтернативной модели измерения, соответствующей различным вариантам воздействия уводящих помех, на основе спрогнозированных математических ожиданий и ковариационных матриц ошибок прогноза с учетом результатов комплексных измерений радиолокационной станции носителя и радиолокационных головок самонаведения пущенных ракет находятся условные апостериорные математические ожидания функционально-связанных координат, для каждой альтернативной модели измерения, соответствующей различным вариантам воздействия уводящих помех, на основе спрогнозированных ковариационных матриц ошибок прогноза с учетом результатов комплексных измерений радиолокационной станции носителя и активных радиолокационных головок самонаведения пущенных ракет находятся условные апостериорные ковариационные матрицы ошибок оценивания функционально-связанных координат, на выходе каналов фильтрации из возможных вариантов воздействия уводящих помех выбирается тот, для которого найденная апостериорная вероятность окажется больше, безусловная по отношению к вариантам воздействия уводящих помех оценка функционально-связанных координат вычисляется на основе апостериорных вероятностей воздействия уводящих помех по каждому варианту и условных апостериорных оценок функционально-связанных координат, как безусловное математическое ожидание, с учетом найденных апостериорных вероятностей воздействия уводящих помех по каждому варианту, условных математических ожиданий функционально-связанных координат, условных ковариационных матриц ошибок их оценивания и безусловных оценок функционально-связанных координат находится безусловная по отношению к вариантам воздействия уводящих помех ковариационная матрица ошибок оценивания функционально-связанных координат.