Радиолокационная система целеуказания

Авторы патента:

G01S13/46 - косвенное определение данных о местоположении

РЛС ЦУ состоит из двух станций, одна из которых ведущая, а другая - ведомая. Связь между станциями осуществляется посредством радиолиний управленя. Ведущая станция содержит топопривязчик и последовательно соединенные систему управления антенной и автодальномер, счетно-решающий прибор выдачи целеуказанния и радиолинию управления, при этом первый выход топопривязчика подключен к второму входу СРП выдачи ЦУ. Ведомая станция содержит топопривязчик, датчик наклона и последовательно соединенные радиолинию управления СРП ЦУ и систему управления антенной и автодальномер, причем первый выход токопривязчика и выход датчика наклона подключены к второму и третьему входам СРП ЦУ соответственно. Целью изобретения является повышение вероятности целеуказания при наличии в зоне действия системы нескольких целей. Для этого в РЛС дополнительно введены на ведущей станции последовательно соединенные блок разности, блок определения базы и направления и блок формирования стробов, причем первый и второй входы блока разности подключены к второму выходу токопривязчика и выходу радиолинии управления соответственно, второй выход системы управления антенной и автодальномер соединены с вторым входом блока формирования стробов, выход которого подключен к второму входу радиолинии управления; на ведомой последовательно соединенные блок преобразования координат, блок разности, блок сравнения и блок управления, причем вход блока преобразования координат подключен к выходу системы управления антенной и автодальномеру, второй вход блока разности подключен к второму выходу счетно-решающего прибора целеуказания, второй вход блока сравнения соединен с вторым выходом радиолинии управления, а выходы блока управления и топопривязчика подключены к соответствующим входам радиолинии управления. 3 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в радиолокационных системах целеуказания и идентификации объектов.

Известны радиолокационные системы целеуказания (РЛС ЦУ), содержащие две пространственно совмещенные или разнесенные станции [1] Известна также РЛС ЦУ, содержащая две соединенные посредством радиолинии управления станции, одна из которых ведущая содержит топопривязчик (ТП) и последовательно соединенные систему управления антенной и автодальномер (СУА и АД), счетно-решающие прибор выдачи целеуказания (СРПВЦУ) и радиолинию управления (РЛУ), причем первый выход топопривязчика подключен к второму входу счетно-решающего прибора выдачи целеуказания, а другая ведомая содержит топопривязчик, датчик наклона и последовательно соединенные радиолинию управления, счетно-решающий прибор целеуказания (СРП ЦУ) и систему управления антенной и автодальномер, причем первый выход топопривязчика и выход датчика наклона подключены к второму и третьему входам счетно-решающего прибора целеуказания соответственно [2] Недостатком известной системы ЦУ является снижение вероятности целеуказания по сравнению с заданной при наличии в зоне действия системы нескольких целей.

Причина указанного недостатка заключается в том, что определение размеров зоны осуществляется в ней, исходя лишь из результирующих максимальных ошибок отработки ЦУ по соответствующим координатам без учета возможного попадания в эту зону нескольких (истинных или ложных) целей, их количества, текущего пространственного положения целей относительно ведущей и ведомой станций, взаимного расположения станций друг относительно друга по дальности и направлению, а также других факторов, влияющих на качество (вероятность) выполнения задачи целеуказания.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения вероятности целеуказания при наличии в зоне действия системы нескольких целей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в РЛС ЦУ, содержащую две соединенные посредством РЛУ станции, одна из которых ведущая содержит ТП и последовательно соединенные СУА и АД, СРПВЦУ и РЛУ, причем первый выход ТП подключен к второму входу СРПВЦУ, а другая ведомая содержит ТП, датчик наклона и последовательно соединенные РЛУ, СРП ЦУ и СУА и АД, причем первый выход ТП и выход датчика наклона подключены к второму и третьему входам СРП ЦУ соответственно, дополнительно введены на ведущей станции последовательно соединенные блок разности, блок определения базы и направления и блок формирования стробов, причем первый и второй входы блока разности подключены к второму выходу ТП и выходу РЛУ соответственно, второй выход СУА и АД соединен с вторым входом блока формирования стробов, выход которого подключен к второму входу РЛУ; на ведомой станции последовательно соединенные блок преобразования координат, блок разности, блок сравнения и блок управления, причем вход блока преобразования координат подключен к выходу СУА и АД, второй вход блока разности подключен к второму выходу СРП ЦУ, второй вход блока сравнения соединен с вторым выходом РЛУ, а выходы блока управления и ТП подключены к соответствующим выходам РЛУ.

На фиг. 1 изображена структурная схема заявляемого объекта, на фиг.2 - единая система координат для решения задачи целеуказания, на фиг.3 рисунок, показывающий возможности повышения вероятности целеуказания при осуществлении изобретения.

Конструктивно РЛС ЦУ состоит из ведущей и ведомой станций, содержащих (см. фиг.1) 1 датчик наклона, 2, 7 СУА и АД, 3 СРПВЦУ, 4, 5 РЛУ, 6 - СРП ЦУ, 8, 9 ТП, 10, 11 блоки разности, 12 блок преобразования координат, 13 блок определения базы и направления, 14 блок формирования стробов, 15 блок сравнения, 16 блок управления.

Устройство работает следующим образом (см. фиг.1 и 2).

На ведущей станции по принятым ею радиолокационным сигналам СУА и АД измеряют сферические координаты k-ой

выбранной цели относительно ее точки стояния: дальность R_1k, азимут

_1k, угол места

_1k.

Напряжения или коды, пропорциональные измеренным значениям координат, подаются на вход СРПВЦУ 3, куда из ТП 8 вводятся также прямоугольные координаты точки стояния ведущей станции (x_1ТП,y_1ТП) относительно начала единой системы координат (реперной точки).

СРПВЦУ 3 вырабатываются прямоугольные координаты ЦУ относительно реперной точки:

которые посредством РЛУ 4, 5 передаются на ведомую станцию. СРП ЦУ 6 с помощью ТП 9 преобразуют эти координаты к точке стояния ведомой станции: сначала в прямоугольные x_2k=x_1k-x_2ТП; y_2k=y_1k-y_2ТП; h_2k=h_1k, (2) а затем в сферические

При необходимости в СРП ЦУ 6 производится учет углов наклона и разориентирования, измеряемых датчиком наклона 1 и ТП 9 (см.[2] с.46.49).

СУА 2 и АД 7 отрабатывают полученные данные ЦУ и производят допоиск цели в зоне, размеры которой обеспечивают заданную вероятность целеуказания (обычно ее стремятся сделать близкой к единице). После того, как ведомая станция обнаружит в указанной зоне l-ю цель (

, причем в общем случае при наличии нескольких целей в зоне l

k), СУА 2 и АД 7 измеряют сферические координаты обнаруженной цели относительно точки стояния своей станции: дальность R_2l, азимут

_2l, угол места

_2l Напряжения или коды, пропорциональные измеренным значениям координат, подаются на вход блока преобразования 12, на выходе которого вырабатываются прямоугольные координаты l-ой цели:

Эти координаты в блоке разности 11 вычитаются из соответствующих координат целеуказания x_2k, y_2k, h_2k, поступающих из СРП ЦУ 6, образуя разности

которые, в свою очередь, подаются на вход блока сравнения 15.

На второй вход блока сравнения с выхода блока формирования 14 через РЛУ 4, 5 подаются стробы, размеры которых по соответствующим координатам

x_стр,

y_стр,

h_стр обеспечивают заданную вероятность целеуказания.

Для этого в блоке разности 10 из координат топопривязки ТП 8 вычитаются соответствующие координаты ТП 9, прошедшие РЛУ 4 и 5, а полученные разности

подаются на вход блока определения базы и направления 13. В данном блоке реализуются зависимости

где b₁₂ расстояние (база) между ведущей и ведомой станциями;

₁₂ азимут ведомой станции относительно ведущей.

Эти данные вводятся в блок формирования стробов 14, где совместно с текущими координатами цели, измеренными СУА и АД, и заданными дисперсиями (среднеквадратическими значениями) ошибок их измерения и топопривязки используются для определения и установки требуемых размеров стробов в соответствии с формулами

где r²₁_k = R²₁_k

cos²

_1k квадрат дальности от ведущей станции до k-ой цели в горизонтальной плоскости;
r²₂_k = r²₁_k+b²₁₂+2r_1k

b₁₂

cos(

₁-

₁₂) квадрат дальности от ведомой станции до k-ой станции в горизонтальной плоскости;
h²₂_k = h²₁_k = R²₁_k

sin²

_1k квадрат высоты k-ой цели относительно горизонта;

квадрат косинуса азимута k-ой цели относительно ведомой станции;
R²₂_k = R²₁_k + b²₁₂ + 2R_1kb₁₂cos

_1k

cos

_1k квадрат наклонной дальности от ведомой станции до k-ой цели;

квадрат синуса угла места k-ой цели относительно ведомой станции;

²_R,

²,

²_Т_П дисперсии ошибок измерения дальности, азимута, угла места цели и топопривязки станций.

Формулы (8) получаются, если в (5) вместо одновременных координат подставить последовательно их значения из (4), (2), (1) с учетом очевидных из фиг. 2 геометрических соотношений и применить к полученному выражению известную из теории вероятностей теорему о дисперсии функции несколько независимых переменных в предположении о равноточности станций (см. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М. Физматгиз, 1969, с. 255-262).

В блоке сравнения 15 осуществляется идентификация (отождествление) координат k-ой и l-ой целей путем проверки выполнения условий (стробирования)

и по каждому результату сравнения вырабатываются сигналы 1 или 0 (при положительном или отрицательном результате соответственно), поступающие в блок управления 16.

В блоке управления 16 по одному из правил "3 из 3" или "2 из 2" (при поступлении всех трех или двух единиц соответственно 3"И" или 2"И") формируется признак отождествления k-ой и l-ой целей k

l и вырабатывается сигнал отработки ЦУ, прекращающий выдачу целеуказания через РЛУ.

Из изложенного следует, что заявляемая радиолокационная система благодаря введению в нее новых существенных признаков способна успешно решать задачу целеуказания даже при наличии в зоне ее действия нескольких целей.

Реализация признаков изобретения 1.9 (см.фиг.1) известна и может быть выполнена так же, как и в прототипе (см.[2]).

Вновь введенные признаки (блоки 10.16, а также связи между ними и с другими элементами системы) могут быть реализованы на базе существующих средств аналоговой или цифровой схемотехники. Так, блоки разности 10, 11 могут представлять собой схемы вычитания (сочетание инвертора и сумматора), блоки преобразования координат 12, определения базы и направления 13, формирования стробов 14 могут быть выполнены в форме программируемых (настраиваемых) спецвычислителей, реализующих зависимости вида (4), (7), (8), блок сравнения 15 может быть построен как компаратор, а блок управления 16 как функциональное устройство на комбинационных логических элементах И, ИЛИ, НЕ.

Сравнение известной и предлагаемой РЛС ЦУ показывает, что при наличии в зоне действия системы нескольких целей последняя обеспечивает более высокую вероятность целеуказания.

Действительно вероятность целеуказания по аналогии с [2, с.155,156] [1, с.10,12] можно представить в виде
P_цу=P_цуk

(1-P_цуl), (10)
где P_цу вероятность ЦУ;
P_цуk вероятность попадания в зону ЦУ (стробы

x_стр,

y_стр,

h_стр ) k-ой цели;
(1-P_цуl) вероятность непопадания в зону ЦУ (стробы

x_стр,

y_стр,

h_стр ) l-ой цели.

Размеры зоны ЦУ (стробов) по соответствующим координатам выбираются в обеих системах из необходимости обеспечения заданной и одинаковой вероятности P_цуk _

Отличие состоит в том, что в известной РЛС ЦУ эти стробы выбираются из расчета максимальных и неизменных значений ошибок целеуказания, а в новой системе размеры стробов адаптируются к положению целей и станций в пространстве в соответствии с зависимостями (8).

Поэтому размеры стробов в новой системе оказываются меньше, чем в ранее известной, вероятность попадания в них других целей (P_цуl) уменьшается, а общая вероятность целеуказания (P_цу) увеличивается с

где N_ЦНА>N_ЦА количество целей, попавших в неадаптированные и адаптированные стробы соответственно. Достигаемый при этом выигрыш числено равен отношению вероятностей (1-P_цуl) для новой и известной систем и в геометрической интерпретации выражается отношением объемов неадаптированных и адаптированных стробов ЦУ.

В качестве примера на фиг.3 приведены результаты имитационного моделирования РЛС при наличии в зоне ЦУ двух целей и следующих исходных данных, соответствующих типовым радиолокационным станциям и целям:
дальность (R_1k), м 50

10³
азимут (

_1k), град. 45
высота (h_1k),м 3000
расстояние между целями (r_kl), м 1500
расстояние между ведущей и ведомой станциями (b₁₂), м 5000
азимут ведомой станции относительно ведущей (

₁₂), град. 45
СКО ошибок измерения дальности (

_R), м 150
СКО ошибок измерения углов (

), град. 0,5
СКО ошибок топопривязки станций по координатам (s_ТП), м 150
Из формул (11) видно, что за счет адаптации количество целей в стробах уменьшается с N_ЦНА= 2 до N_ЦА=1, а вероятность целеуказания увеличивается с 0,5 до 1.

Применение заявляемой РЛС ЦУ кроме решения основной задачи позволяет осуществлять с помощью ведущей РЛС координатную поддержку ведомой станции, работающей в пассивном режиме или в условиях помех, для обеспечения ее скрытности, помехоустойчивости и живучести; проводить надежную идентификацию (отождествление) координат целей, наблюдаемых несколькими радиолокационными станциями; производить селекцию истинных и ложных (имитированных) целей, воздействующих на систему РЛС.

Формула изобретения

Радиолокационная система целеуказания, содержащая две соединенные посредством радиолиний управления станций, одна из которых ведущая содержит топопривязчик и последовательно соединенные систему управления антенной и автодальномер, счетно-решающий прибор выдачи целеуказания и радиолинию управления, причем первый выход топопривязчика подключен к второму входу счетно-решающего прибора выдачи целеуказания, а другая ведомая содержит топопривязчик, датчик наклона и последовательно соединенные радиолинию управления, счетно-решающий прибор целеуказания и систему управления антенной и автодальномер, причем первый выход топопривязчика и выход датчика наклона подключены к второму и третьему входам счетно-решающего прибора целеуказания соответственно, отличающаяся тем, что на ведущей станции дополнительно введены последовательно соединенные блок разности, блок определения базы и направления и блок формирования стробов, причем первый и второй входы блока разности подключены к второму выходу топопривязчика и выходу радиолинии управления соответственно, второй выход системы управления антенной и автодальномером соединены с вторым входом блока формирования стробов, выход которого подключен к второму входу радиолинии управления, а на ведомой станции дополнительно введены последовательно соединенные блок преобразования координат, блок разности, блок сравнения и блок управления, причем вход блока преобразования координат подключен к выходу системы управления антенной и автодальномеру, второй вход блока разности подключен к второму выходу счетно-решающего прибора целеуказания, второй вход блока сравнения соединен с вторым выходом радиолинии управления, а выходы блока управления и топопривязчика подключены к соответствующим входам радиолинии управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Похожие патенты:

Подвижный пеленгатор // 2012902

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радионавигации, метеорологии, геодезии для определения местоположения объекта по угломерным данным

Подсистема определения дальности доплеровского радиопеленгатора // 1797083

Подвижный пеленгатор // 2124222

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радионавигации, метеорологии, геодезий

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2283505

Способ определения местоположения источника радиоизлучения // 2319169

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2327186

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2419106

Способ определения местоположения и мощностей источников излучения // 2444740

Изобретение относится к области антенных измерений и может быть использовано для высокоточного определения местоположения и мощностей источников излучения однопозиционной активной или пассивной локационной системой

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2458360

Способ определения местоположений и мощностей источников излучения однопозиционной локационной станцией // 2499273

Предлагаемый способ позволяет определять местоположения и мощности источников излучения по измеренной пространственной корреляционной матрице принимаемых сигналов на апертуре приемной антенной решетки (AP). Достигаемый технический результат - упрощение измерений и сокращение времени измерений за счет исключения операции формирования диаграммы направленности антенны в заданных направлениях, а также повышение информативности получаемых данных за счет оценивания взаимно-корреляционных характеристик сигналов источников. Способ заключается в разбиении контролируемой области пространства на элементы разрешения по местоположению, определении коэффициентов ослабления сигналов за счет распространения от каждого элемента разрешения до приемной AP α ( r → k ) и временных интервалов распространения сигналов от каждого элемента разрешения до каждого элемента AP τkn, где k - номер элемента разрешения, n - номер элемента AP, определении коэффициентов пространственного преобразования сигналов w k n = α ( r → k ) e − j ω τ k n , где ω - несущая частота сигналов источников, j - комплексная единица, измерении пространственной корреляционной матрицы принимаемых сигналов Rxx, составлении для всех компонент zim этой матрицы уравнений вида ς μ = z m i = η → μ T ξ → , где µ=(m-1)N+1, m - номер строки, i - номер столбца, η → μ = [ w m 1 w i 1 * w m 1 w i 2 * … w m 1 w i K * w m 2 w i 1 * w m 2 w i 2 * … w m K w i K * ] T , N - число элементов AP, K - число элементов разрешения, ξ → = [ ξ 1 ξ 2 … ξ K 2 ] T - вектор, компонентами которого являются компоненты корреляционной матрицы излучений элементов разрешения, формировании из составленных уравнений векторно-матричного уравнения измерений, определении из него оценки вектора ξ → , формировании из компонент оценки вектора ξ → оценки корреляционной матрицы излучений элементов разрешения, определении по диагональным компонентам полученной матрицы мощностей и местоположений источников излучения. 1 ил.

Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолоокационной системе // 2515571

Изобретение может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах, а также в системах мобильной связи для определения местоположения объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолокационной системе. Указанный результат достигается за счет того, что осуществляют на каждой позиции излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от цели сигналов, излученных этой позицией, измерение по принятым сигналам дальности от этой позиции до цели, определение координат цели, при этом на каждой позиции дополнительно измеряют скорости изменения дальности, принимают отраженные от цели сигналы, излученные двумя другими позициями, разделяют принятые сигналы по принадлежности к излучившей их позиции, измеряют по принятым сигналам две суммы дальностей и скорости их изменения от этой позиции до цели и от цели до двух других позиций и три попарные разности дальностей и скорости их изменения от первой, второй и третьей позиций до цели, передают сигналы, соответствующие измеренным значениям дальности и скоростям их изменения, суммы и разности дальностей и скорости их изменения на две другие позиции, измеряют три разности сумм расстояний и скорости их изменения между позициями системы, вычисляют уточненные значения дальности и скорости их изменения от первой, второй и третьей позиций до цели по соответствующим формулам. 6 ил.

Способ и устройство определения координат объектов // 2550811

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована для определения местоположения объектов угломерно-дальномерным способом группой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Достигаемый технический результат - обеспечение одновременного эффективного обнаружения и распознавания заданных объектов на основе видеоизображений, поступающих с борта нескольких БПЛА. Технический результат достигается благодаря формированию эталонных вектор-контуров заданных объектов в совокупности с их первыми n членами свертки автокорреляционных функций (АКФ) с последующим распознаванием обнаруженных объектов на основе выборочного (двухэтапного) анализа АКФ и взаимнокорреляционной функции. Устройство определения координат объектов, реализующее способ, содержит M идентичных БПЛА, в составе двигательной установки, автопилота, блока видеонаблюдения, запоминающего устройства, блока навигации БПЛА, контроллера, рулевого привода, первого приемо-передающего модуля, аэродинамических рулей и передающего модуля и наземного пункта управления в составе первого и второго блоков управления, а также выполненных M-канальными первого и второго устройств обработки и отображения информации, второго приемо-передающего модуля, приемного модуля, второго запоминающего устройства и устройства распознавания. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 2 н.п. ф-лы, 21 ил.