Устройство слежения по углу места

 

Использование: в радиолокационной технике в качестве системы слежения за целью по углу места при работе бортовой радиолокационной станции как в режиме обзора (сопровождение целей на "проходе"), так и при непрерывном сопровождении целей при использовании фазированных антенных решеток. Сущность изобретения: устройство слежения по углу места содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый сумматоры 13, 15, 10, 17, 1, первый, второй усилители 14, 12, первый, второй блоки задержки 16, 11, первый, второй функциональные делители 4, 5, первый, второй, третий блоки умножения 3, 9, 9, вычислитель синуса 2, вычислитель конуса 8, вычислитель тангажа 7. Первый вход первого сумматора 13 подключен к выходу блока измерения угла места, первый и второй входы пятого сумматора 1 соединены соответственно с выходом датчика угла тангажа и с выходом датчика угла атаки. Второй вход первого блока умножения 3 подключен к выходу датчика скорости. Второй вход второго блока умножения 9 соединен с выходом измерителя дальности. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в качестве системы слежения за целью по углу места при работе бортовой радиолокационной станции как в режиме обзора (сопровождение целей на "проходе" (СНП)), так и при непрерывном сопровождении цели при использовании фазированных антенных решеток.

Наибольшее распространение получили системы слежения за координатой цели по углу места, основанные на методе скользящего сглаживания.

α-Фильтры системы с астатизмом 1-го порядка, обладая хорошими фильтрующими свойствами, имеют значительные ошибки, что особенно ярко проявляется при сопровождении целей при больших превышениях (принижениях) и на малых дальностях.

Прототипом предлагаемого изобретения являются α-β фильтры системы с астатизмом 2-го порядка. При применении их значительно уменьшаются динамические ошибки, и в то же время подчеркиваются флюктуационные ошибки, что особенно ярко проявляется при сопровождении целей "на проходе", когда за оценку угла места принимается угловое положение строки развертки антенны, на которой произошло обнаружение (измерение координат) цели.

На чертеже представлена структурная схема устройства по углу места.

Оно содержит первый 13, второй 15, третий 10, четвертый 17, пятый 1 сумматоры, первый 14, второй 12 усилители, первый 16, второй 11 блоки задержки, первый 4, второй 5 функциональные делители, первый 3, второй 9, третий 6 блоки умножения, вычислитель синуса 2, вычислитель косинуса 8, вычислитель тангажа 7.

Устройство слежения по углу места работает следующим образом.

На первом сумматоре 13 вычисляется сигнал ошибки между измеренным значением угла места и экстраполированным к моменту измерения значением угла места, полученным на выходе четвертого сумматора 17. Сигнал ошибки через усилитель 14 поступает на первый вход второго сумматора 15, на его второй вход с выхода четвертого сумматора 17 поступает экстраполированное значение угла места, на выходе второго сумматора 15 образуется сглаженное значение угла места, которое поступает на входы вычислителей косинуса 8 и тангажа 7, а через первый блок задержки 16 значения угла места поступает на первый вход сумматора 17, на второй вход которого с выхода второго усилителя 12 поступает вычисленное значение приращения угла места за время между измерениями. Для его вычисления на выходе третьего сумматора 10 образуется сигнал производной угла места, который через второй блок задержки 11 поступает на вход усилителя 12.

Введение блоков 1-9, предназначенных для вычисления производной угла места, позволяет компенсировать динамические ошибки, обусловленные ею, сузить полосу системы, уменьшить флюктуационные ошибки и тем самым увеличить точность сопровождения цели по углу места.

Входы сумматора 1 соединены с датчиками углов тангажа и атаки. С выхода сумматора 1 сигнал разности этих углов поступает на вход вычислителя синуса 2, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения 3, второй вход которого соединен с датчиком скорости истребителя.

На выходе блока 3 образуется сигнал вертикальной скорости истребителя, который поступает на первый вход первого функционального делителя 4, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения 9, входы которого соединены с измерителем дальности и выходом вычислителя косинуса 8. На выходе блока 4 образуется сигнал составляющей производной угла места, обусловленной собственным движением истребителя.

На выходе второго функционального делителя 5 поступают сигналы с измерителей скорости сближения и дальности, выходы блока 5 и вычислителя тангажа 7 соединены с входами блока умножения 6, на выходе блока 6 образуется сигнал составляющей производной угла места, обусловленной кинематическими изменениями траектории.

Выходы первого функционального делителя и третьего блока умножения 6 соединены с входами третьего сумматора 10.

Введение блоков, обеспечивающих вычисление производной угла места, позволяет иметь при сопровождении ту же полосу, что и известные системы, и уменьшить динамические ошибки.

Выведем выражение для вычисления производной угла места Dsin ε_в Н_ц-Н_и, (1) где D дальность до цели; ε_в угол места, угол между линией визирования и горизонтальной плоскостью; Н_ц высота цели; Н_и высота истребителя.

Продифференцировав выражение (1), получим Dcosε_b+sinε_b V_цу-V_иу где ε_в производная сближения; скорость сближения; V_цу, V_иу проекции скорости цели и истребителя на вертикаль земной системы координат.

Предположим, что цель летит горизонтально V_цу 0, тогда tgε_b- (2) V_иу=V_и(sinV-α) где V угол тангажа,
α- угол атаки.

В уравнении (2) вычисленное значение производной учитывает собственное движение истребителя, кинематическое изменение относительного движения, произвольное движение цели в горизонтальной плоскости.

Учитывая, что вертикальный маневр используется в ближнем воздушном бою или как средство ухода от ракет, угрожающих безопасности цели, а также то, что в дальних ракетных боях используется в основном маневр типа "отворот" или "змейка" в горизонтальной плоскости, при построении структуры системы сопровождения цели по углу места будет использоваться гипотеза произвольного движения в горизонтальной плоскости.

Отсюда, можно получить структуру устройства системы слежения за углом места
=+α(ε^изм_bi+1-)
=+T
= tg + (3) где , , ε^из_bi^м сглаженное, экстра- полированное, измеренное значение угла места;
α- коэффициент сглаживания;
Т время между измерениями.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ПО УГЛУ МЕСТА, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый вход которого подключен к выходу блока измерения угла места, первый усилитель, второй сумматор, первый блок задержки и третий сумматор, выход которого подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, последовательно соединенные четвертый сумматор, второй блок задержки и второй усилитель, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, при этом выходы третьего, второго и четвертого сумматоров являются соответственно выходными экстраполированного значения, сглаженного значения и значения скорости угла места устройства слежения по углу места, отличающееся тем, что, с целью повышения точности слежения по углу места, введены последовательно соединенные датчик угла тангажа, пятый сумматор, второй вход которого подключен к датчику угла атаки, вычислитель синуса и первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу скорости, последовательно соединенные вычислитель косинуса, второй блок умножения и первый функциональный делитель, второй вход которого подключен к выходу первого блока умножения, а выход - к первому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные измеритель дальности, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, второй функциональный делитель, второй вход которого подключен к выходу измерителя скорости сближения, и третий блок умножения, выход которого подключен к второму входу четвертого сумматора, вычислитель тангажа, вход которого соединен с выходом второго сумматора и входом вычислителя косинуса, а выход подключен к второму входу третьего блока умножения.

РИСУНКИ

Рисунок 1