Двухдиапазонный следящий угломер

Двухдиапазонный следящий угломер предназначен для измерения угловых координат радиоконтрастных объектов (РКО) и содержит два фильтра отслеживаемых координат для горизонтальной и вертикальной плоскостей, состоящие каждый из канала оценки значения угла визирования (РКО), канала оценки значения угловой скорости линии визирования РКО и канала оценки углового ускорения линии визирования РКО; фильтр угла тангажа, в котором оценивают значения угла тангажа летательного аппарата (ЛА) - носителя угломера, скорости и ускорения изменения угла тангажа; фильтр угла рыскания, в котором оценивают значения угла рыскания ЛА - носителя угломера, скорости и ускорения изменения угла рыскания; фильтр привода антенны горизонтальной плоскости, в котором оценивают значения угла положения антенны угловой скорости и углового ускорения движения антенны в горизонтальной плоскости; два фильтра привода антенны для горизонтальной вертикальной плоскостей, в которых оценивают значения угла положения антенны угловой скорости и углового ускорения движения антенны в этих плоскостях; регулятор, в котором формируют сигналы управления антенной в горизонтальной и вертикальной плоскостях; устройство, в котором формируют оцененные значения пеленгов РКО, скоростей и ускорений изменения пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Оцененные значения пеленгов РКО формируют по алгоритмам адаптивной фильтрации, а

сигналы управления антенной рассчитывают с учетом как ошибок сопровождения по углу, угловой скорости, угловому ускорению, так и значений угловой скорости и ускорения ЛА. Достигаемым техническим результатом является повышение точности и устойчивости следящего угломера в условиях маневрирования как РКО, так и ЛА-носителя угломера. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиотехнических системах (РТС), предназначенных для измерения угловых координат радиоконтрастных объектив (РКО), угловых скоростей и ускорений их линии визирования.

Известны: оптимальное радиолокационное угломерное устройство [1, стр.201-207]; угломер радиолокационной головки самонаведения [2, стр.275-280]; двухдиапазонный следящий измеритель [3]; угломер бортовой радиолокационной станции [4, стр.106-117]; устройство сопровождения РКО по направлению (Monopulse tracking apparatus) [5].

К недостаткам этих угломерных устройств можно отнести либо низкую точность фильтрации при их использовании в широкодиапазонных РТС при нестационарных шумах измерений [1, 2, 4, 5], либо низкую точность и устойчивость при сопровождении высокоманевренных РКО [2, 3, 5].

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) является двухдиапазонный следящий измеритель [3]. Функционально он состоит из канала оценки отслеживаемой координаты, предназначенного для оценивания значения угла визирования РКО, канала оценки скорости изменения отслеживаемой координаты, предназначенного для оценивания значения угловой скорости линии визирования РКО, и блока адаптации к текущим ошибкам экстраполяции. Причем в прототипе полагается, что упомянутые каналы для оценивания угла визирования и угловой скорости линии визирования для горизонтальной и вертикальной плоскостей идентичны и поэтому раздельно не рассматриваются.

Недостатком прототипа является низкая точность и устойчивость при сопровождении современных высокоманевренных РКО. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, прототип имеет астатизм второго порядка, а в таких системах любой маневр РКО с переменным ускорением приводит к появлению нарастающих ошибок сопровождения, приводящих, в конечном счете, к срыву слежения [6, стр.23]. Во-вторых, к таким же последствиям приводят и маневры летательного аппарата (ЛА), на котором установлен измеритель, поскольку в нем не учитываются изменения угла визирования РКО, вызванные изменениями скорости и ускорения ЛА - носителя угломера.

Таким образом, задачей изобретения является повышение точности и устойчивости работы следящего угломера в условиях маневрирования как сопровождаемого РКО, так и ЛА - носителя угломера.

Поставленная задача достигается тем, что двухдиапазонный следящий угломер содержит:

фильтр отслеживаемых координат горизонтальной плоскости (ФОКГП) и фильтр отслеживаемых координат вертикальной плоскости (ФОКВП), состоящие каждый из канала оценки значения угла визирования РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно, канала оценки значения угловых скоростей линии визирования РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно, и канала оценки углового ускорения линии визирования РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

фильтр угла тангажа (ФУТ), в котором оценивают значения угла тангажа ϑ ЛА - носителя угломера, скорости ω_ϑ и ускорения j_ϑ изменения угла тангажа;

фильтр угла рыскания (ФУР), в котором оценивают значения угла рыскания ψ ЛА - носителя угломера, скорости ω_ψ и ускорения j_ψ изменения угла рыскания;

фильтр привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП), в котором оценивают значения угла положения антенны ϕ_г, угловой скорости ω_ϕг и углового ускорения j_ϕг движения антенны в горизонтальной плоскости;

фильтр привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП), в котором оценивают значения угла положения антенны ϕ_в, угловой скорости ω_ϕв и углового ускорения j_ϕв движения антенны в вертикальной плоскости;

регулятор, в котором формируют сигналы управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_ав плоскостях;

вычитающее устройство, в котором формируют оцененные значения пеленгов РКО, скоростей и ускорений изменения пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

На чертеже изображена структурная схема заявленного угломерного устройства, где:

1 - запоминающее устройство (ЗУ);

2 - вычитающее устройство;

3 - первый коммутатор;

4 - фильтр отслеживаемых координат горизонтальной плоскости (ФОКГП);

5 - регулятор;

6 - второй коммутатор;

7 - фильтр отслеживаемых координат вертикальной плоскости (ФОКВП);

8 - фильтр угла тангажа (ФУТ);

9 - фильтр угла рыскания (ФУР);

10 - фильтр привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП);

11 - фильтр привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП).

Первый вход ЗУ 1 предназначен для ввода исходных данных, а его выход, являющийся одновременно и его вторым входом, посредством цифровой магистрали соединен с первыми входами-выходами ФОКГП 4, регулятора 5, ФОКВП 7, ФУТ 8, ФУР 9, ФПАГП 10, ФПАВП 11.

Первые входы первого 3 и второго 6 коммутаторов и вторые входы ФОКГП 4 и ФОКВП 7 предназначены для ввода от измерителей сигнала признака частотного диапазона u_пд.

Второй вход первого коммутатора 3 предназначен для ввода от измерителя первого частотного диапазона (например, от пеленгатора) измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_1иг, а его третий вход - для ввода от измерителя второго частотного диапазона измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_2иг.

Второй вход второго коммутатора 6 предназначен для ввода измеренного значения угла визирования ε_1ив РКО в вертикальной плоскости от измерителя первого частотного диапазона, а его третий вход - для ввода измеренного значения угла визирования ε_2ив РКО в вертикальной плоскости от измерителя второго частотного диапазона.

Выход первого коммутатора 3 соединен с третьим входом ФОКГП 4. Выход второго коммутатора 6 соединен с третьим входом ФОКВП 7.

Первый (оценки угла визирования в горизонтальной плоскости ), второй (оценки угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости ) и третий (оценки углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости ) выходы ФОКГП 4 соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами регулятора 5 и первым, вторым и третьим входами вычитающего устройства 2.

Первый (значения оценки угла визирования в вертикальной плоскости ), второй (значения оценки угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости ) и третий (значения оценки углового ускорения линии визирования в вертикальной плоскости ) выходы ФОКВП 7 соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами регулятора 5 и четвертым, пятым и шестым входами вычитающего устройства 2.

Второй вход ФУТ 8 предназначен для ввода от измерителей измеренного значения угла тангажа ϑ_и, а его первый (значения оценки угла тангажа ), второй (значения оценки скорости изменения угла тангажа ) и третий (значения оценки ускорения изменения угла тангажа ) выходы соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами регулятора 5.

Второй вход ФУР 9 предназначен для ввода от измерителей измеренного значения угла рыскания ψ_и, а его первый (значения оценки угла рыскания ), второй (значения оценки скорости изменения угла рыскания ) и третий (значения оценки ускорения изменения угла рыскания ) выходы соединены соответственно с одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым входами регулятора 5.

Второй и третий входы ФПАГП 10 предназначены для ввода от измерителей измеренных значений соответственно углового положения антенны ϕ_иг и скорости ее движения ω_ϕиг в горизонтальной плоскости, а его первый (значения оценки углового положения антенны в горизонтальной плоскости ), второй (значения оценки угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости ) и третий (значения оценки углового ускорения антенны в горизонтальной плоскости ) выходы соединены соответственно с четырнадцатым, пятнадцатым и шестнадцатым входами регулятора 5 и с седьмым, восьмым и девятым входами вычитающего устройства 2, а его четвертый (экстраполированного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости ϕ_гэ) выход соединен с четвертым входом ФОКГП 4.

Второй и третий входы ФПАВП 11 предназначены для ввода от измерителей измеренных значений соответственно углового положения антенны ϕ_ив и скорости ее движения ω_ϕив в вертикальной плоскости, а его первый (значения оценки углового положения антенны в вертикальной плоскости ), второй (значения оценки угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости ) и третий (значения оценки углового ускорения антенны в вертикальной плоскости ) выходы соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами регулятора 5 и с десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами вычитающего устройства 2, а его четвертый (экстраполированного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости ϕ_эв) выход соединен с четвертым входом ФОКВП 7.

Первый (значения сигнала управления приводом антенны в горизонтальной плоскости u_аг) и второй (значения сигнала управления приводом антенны в вертикальной плоскости u_ав) выходы регулятора 5 соединены соответственно с четвертым входом ФПАГП 10 и четвертым входом ФПАВП 11, а также с приводом антенны.

Выход вычитающего устройства 2 соединен с потребителями информации.

Прежде чем будет описана динамика работы заявленного двухдиапазонного следящего угломера, ниже рассмотрено функциональное предназначение каждого из его составляющих.

ФОКГП 4, реализованный в типовом вычислителе, например в любой ЭВМ семейства “Багет” [7], предназначен для формирования для горизонтальной плоскости оцененных значений - угла визирования РКО, - угловой скорости линии визирования, - углового ускорения линии визирования, а также экстраполированных значений угла визирования ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в соответствии с формулами:

где:

- невязка измерения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

k и k-1 - дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на временной интервал τ ;

ε_0г и ω_0г - начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования, соответственно;

ϕ_эг - экстраполированное значение углового положения антенны в горизонтальной плоскости, подаваемое из ФПАГП 10;

z_1,2г - сигнал, поступающий в ФОКГП 4 с выхода первого коммутатора 3, равный

где ε_1иг - значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона; ε_2иг - значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

значение сигнала признака диапазона u_пд=1, если измерение осуществляет измеритель первого частотного диапазона, и u_пд=2, если поступают измерения от измерителя второго частотного диапазона;

к_ε1г, к_ε2г, к_ε3г - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам

в которых Δε_максг - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

Δε_порг - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

α_εг, β_εг, γ_εг - постоянные коэффициенты;

к_г - коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к_1г и к_2г - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_εг, β_εг, γ_εг, к_г1, к_г2, значения констант Δε_максг, Δε_порг, τ и начальных значений угла визирования ε_0г РКО и угловой скорости линии визирования ω_0г в ФОКГП 4 поступают из ЗУ 1.

К программе функционирования вычислителя, реализующей выполнение формул (1)-(11), особых требований не предъявляется: она может быть написана на любом алгоритмическом языке программистом средней квалификации.

Отмечаем также, что ФОКВП 7, ФУТ 8, ФУР 9, ФПАГП 10, ФПАВП 11, вычитающее устройство 2 и регулятор 5 реализованы также в вычислителе и к программам их функционирования особых требований не предъявляется.

ФОКВП 7 предназначен для формирования для вертикальной плоскости оцененных значений - угла визирования РКО, - угловой скорости линии визирования, - углового ускорения линии визирования, а также экстраполированных значений угла визирования ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв по формулам:

где:

- невязка измерения угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

ε_0в и ω_ε0в - начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, соответственно;

ϕ_эв - экстраполированное значение углового положения антенны в вертикальной плоскости, подаваемое из ФПАВП 11;

z_1,2в - сигнал, подаваемый в ФОКВП 7 из второго коммутатора 6, равный

где ε_1ив - значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона;

ε_2ив - значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

к_ε1в, к_ε2в, к_ε3в - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

в которых Δε_максв - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

Δε_порв - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

α_εв, ε_εв, γ_εв - постоянные коэффициенты;

к_в - коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к_1в и к_2в - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_εв, β_εв, γ_εв, к_1в, к_2в, значения констант Δε_максв, Δε_порв, τ и начальных значений угла визирования РКО ε_0в и угловой скорости линии визирования ω_0в в ФОКВП 7 поступают из ЗУ 1.

ФУТ 8 предназначен для формирования оцененных значений - угла тангажа ЛА - носителя, - скорости изменения угла тангажа; - ускорения изменения угла тангажа, а также ϑ_э и ω_ϑэ - экстраполированных значений угла тангажа и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где ϑ_и - измеренное значение угла тангажа ЛА - носителя;

ϑ₀ и ω_ϑ0 - начальные значения угла тангажа и скорости его изменения, соответственно;

к_ϑ1, к_ϑ2 и к_ϑ3 - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

где Δϑ_макс - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла тангажа;

Δϑ_пор - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла тангажа;

α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ , констант Δϑ_макс, Δϑ_пор, τ и начальных значений угла тангажа ϑ₀ и скорости его изменения ω_ϑ0 в ФУТ 8 поступают из ЗУ1.

ФУР 9 предназначен для формирования оцененных значений - угла рыскания ЛА - носителя, - скорости изменения угла рыскания; - ускорения изменения угла рыскания, а также ψ_э и ω_ψэ - экстраполированных значений угла рыскания и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где ψ_и - измеренное значение угла рыскания ЛА - носителя;

ψ₀ и ω_ψ0 - начальные значения угла рыскания и скорости его изменения, соответственно;

к_ψ1, к_ψ2 и к_ψ3 - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

где Δψ_макс - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла рыскания;

Δψ_пор - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла рыскания;

α_ψ , β_ψ , γ_ψ - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ψ , β_ψ , γ_ψ , констант Δψ_макс, Δψ_пор, τ и начальных значений угла рыскания ψ₀ и скорости его изменения ω_ψ0 поступают из ЗУ 1.

ФПАГП 10 предназначен для формирования для горизонтальной плоскости оцененных значений - углового положения антенны, - угловой скорости движения антенны, - углового ускорения движения антенны, а также ϕ_эг, ω_ϕэг и j_ϕэг - экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где ϕ_0г и ω_ϕ0г - начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, соответственно;

ϕ_иг - измеренное значение угла положения антенны в горизонтальной плоскости;

ϕ _ϕиг - измеренное значение угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости;

К_прг, Т_прг, ξ_прг - коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для горизонтальной плоскости, соответственно;

u_аг - сигнал управления приводом антенны в горизонтальной плоскости, поступающий из регулятора 5;

к_ϕ11г, к_ϕ21г, к_ϕ31г, к_ϕ21г, к_ω22г, к_ω32г - коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

где Δϕ_максг, Δω_максг - константы, определяющие максимально допустимые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в горизонтальной плоскости, соответственно;

Δϕ_порг, Δω_порг - константы, определяющие пороговые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в горизонтальной плоскости, соответственно;

α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ωг, β_ωг, γ_ωг - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ωг, β_ωг, γ_ωг, значения констант Δϕ_максг, Δω_максг, Δϕ_порг, Δω_порг, τ , К_прг, Т_прг, ξ_прг и начальных значений угла положения антенны ϕ_0г и скорости его изменения ω_ϕ0г поступают из ЗУ 1.

ФПАВП 11 предназначен для формирования для вертикальной плоскости оцененных значений - углового положения антенны, - угловой скорости движения антенны, - углового ускорения движения антенны, а также ϕ_эв, ω_ϕэв и j_ϕэв - экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где ϕ_0в и ω_ϕ0в - начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, соответственно;

ϕ_ив, ω_ϕив - измеренные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны, соответственно, в вертикальной плоскости;

К_прв, Т_прв, ξ_прв - коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для вертикальной плоскости, соответственно;

u_ав - сигнал управления приводом антенны в вертикальной плоскости, поступающий из регулятора 5;

к_ϕ11в, к_ϕ21в, к_ϕ31в, к_ϕ12в, к_ϕ22в, к_ϕ32в - коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

где Δϕ_максв, Δω_максв - константы, определяющие максимально допустимые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в вертикальной плоскости, соответственно;

Δϕ_порв, Δω_порв - константы, определяющие пороговые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в вертикальной плоскости, соответственно;

α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ωв, β_ωв, γ_ωв - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ωв, β_ωв, γ_ωв, констант Δϕ_максв, Δω_максв, Δϕ_порв, Δω_порв, τ , K_прв, Т_прв, ξ_прв и начальных значений угла положения антенны ϕ_0в и скорости его изменения ω_ϕ0в в ФПАВП 11 поступают из ЗУ 1.

Регулятор 5 предназначен для формирования сигналов управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_ав плоскостях по формулам

где к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в - постоянные коэффициенты усиления, которые вводятся в регулятор 5 из ЗУ 1.

Вычитающее устройство 2 предназначено для формирования оцененных значений пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, скоростей изменения пеленга РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, ускорений изменения пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях по формулам

Каждый из коммутаторов, первый 3 и второй 6, представляет собой типовое коммутирующее устройство, которое при значении на его первом входе управляющего сигнала признака диапазона u_пд, равного 1, коммутирует сигналы с второго входа на выход, а при значении управляющего сигнала u_пд=2 - с его третьего входа на выход.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В ЗУ 1, после включения питания угломера, вводят и запоминают:

- значения упомянутых выше коэффициентов усиления и констант: к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в, α_εг, β_εг, γ_εг, α_εв, β_εв, γ_εв, α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ , α_ψ ,β_ψ , γ_ψ , α_ωг, β_ωг, γ_ωг, α_ωв, β_ωв, γ_ωв, τ , Δε_максг, Δε_порг, Δε_максв, Δε_порв, Δϑ_макс, Δϑ_пор, Δψ_макс, Δψ_пор, Δϕ_макс, Δϕ_порг, Δϕ_максв, Δϕ_порв, Δω_максг, Δω_порг, Δω_максв, Δω_порв;

- значения коэффициентов передачи К_прг и К_прв, постоянных времени Т_прг и Т_прв, коэффициентов затухания привода антенны ξ_прг и ξ_прв для горизонтальной и вертикальной плоскостей;

- от внешних систем целеуказаний начальные значения: углов визирования РКО ε_0г и ε_0в, угловых скоростей линии визирования РКО ω_ε0г и ω_ε0в, углов положения антенны ϕ_0г и ϕ_0в, угловых скоростей движения антенны ω_ϕ0г и ω_ϕ0в для горизонтальной и вертикальной плоскостей, угла тангажа ϑ₀ и скорости его изменения ω_ϑ0, угла рыскания ψ₀ и скорости его изменения ω_ψ0.

После введения начальных данных в ЗУ 1 осуществляют введение начальных данных в фильтры угломера, для чего выполняют следующее:

1) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКГП 4 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла визирования ε_0г РКО и угловой скорости линии визирования ω_ε0г в горизонтальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (5) и (6), вычисляют экстраполированные значения угла визирования ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в горизонтальной плоскости. Значения ε_эг и ω_εэг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

2) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКВП 7 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла визирования ε_0в РКО и угловой скорости линии визирования ω_ε0в в вертикальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (15) и (16), вычисляют экстраполированные значения угла визирования ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв в вертикальной плоскости. Значения ε_эв и ω_εэв передают в ЗУ 1, где их запоминают;

3) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФУТ 8 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла тангажа ϑ₀ и скорости его изменения ω_ϑ0, где по ним, в соответствии с формулами (26) и (27), вычисляют экстраполированные значения угла тангажа ϑ_э и скорости его изменения ω_ϑэ. Значения ϑ_э и ω_ϑэ передают в ЗУ 1, где их запоминают;

4) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФУР 9 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла рыскания ψ₀ и скорости его изменения ω_ψ0, где по ним, в соответствии с формулами (34) и (35), вычисляют экстраполированные значения угла рыскания ψ_э и скорости его изменения ω_ψэ. Значения ψ_э и ω_ψэ передают в ЗУ 1, где их запоминают;

5) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАГП 10 вводят: начальные значения угла положения антенны ϕ_0г, угловой скорости движения антенны ω_ϕ0г в горизонтальной плоскости, значения коэффициента передачи К_прг, постоянной времени Т_прг, коэффициента затухания привода антенны ξ_прг для горизонтальной плоскости, временного интервала τ , где по ним, в соответствии с формулами (42)-(44), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны ϕ_эг, угловой скорости ω_ϕэг и ускорения j_ϕэг движения антенны в горизонтальной плоскости. Значения ϕ_эг, ω_ϕэг, j_ϕэг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

6) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАВП 11 вводят: начальные значения угла положения антенны ϕ_0в, угловой скорости движения антенны ω_ϕ0в в вертикальной плоскости, значения коэффициента передачи К_прв, постоянной времени Т_прв, коэффициента затухания привода антенны ξ_прв для вертикальной плоскости, временного интервала τ , где по ним, в соответствии с формулами (54)-(56), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны ϕ_эв, угловой скорости ω_ϕэв и ускорения j_ϕэв движения антенны в вертикальной плоскости. Значения ϕ_эв, ω_ϕэв, j_ϕэв передают в ЗУ 1, где их запоминают.

После введения начальных данных в фильтры угломера на каждом последующем k-м такте его работы выполняют следующее:

1) в ФПАГП10

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла положения антенны ϕ_эг, угловой скорости ω_ϕэг и углового ускорения j_ϕэг движения антенны в горизонтальной плоскости, а также значения коэффициента передачи К_прг, постоянной времени Т_прг, коэффициента затухания привода антенны ξ_прг для горизонтальной плоскости, временного интервала τ и констант Δϕ_максг, Δϕ_порг, Δω_максг, Δϕ_порг, α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ωг, β_ωг, γ_ωг;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла положения антенны ϕ_иг;

- через его третий вход от измерителей вводят измеренное значение угловой скорости движения антенны ω_ϕиг в горизонтальной плоскости;

- через его четвертый вход из регулятора 5 вводят сигнал управления антенной в горизонтальной плоскости u_аг;

- по формулам (45)-(50) определяют значения коэффициентов усиления к_ϕ11г, к_ϕ21г, к_ϕ31г, к_ω21г, к_ω22г, к_ω32г;

- по формулам (39)-(44) определяют оцененные значения углового положения антенны угловой скорости углового ускорения движения антенны в горизонтальной плоскости и экстраполированные значения углового положения антенны ϕ_эг, угловой скорости ω_ϕэг и углового ускорения j_ϕэг ее движения,

- значения ϕ_эг, ω_ϕэг и j_ϕэг по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значение ϕ_эг через его четвертый выход подают на четвертый вход ФОКГП 4;

- значения и соответственно с его первого, второго и третьего выходов подают на седьмой, восьмой и девятый входы вычитающего устройства 2 и на четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый входы регулятора 5;

2) в ФПАВП 11

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла положения антенны ϕ_эв, угловой скорости ω_ϕэв и углового ускорения

j_ϕэв движения антенны в вертикальной плоскости, а также значения коэффициента передачи К_прв, постоянной времени Т_прв, коэффициента затухания привода антенны ξ_прв для вертикальной плоскости, временного интервала τ и констант Δϕ_максв, Δϕ_порв, Δω_максв, Δω_порв, α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ωв, β_ωв, γ_ωв;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла положения антенны ϕ_ив;

- через его третий вход от измерителей вводят измеренное значение угловой скорости движения антенны ω_ϕив в вертикальной плоскости;

- через его четвертый вход из регулятора 5 вводят сигнал управления антенной в вертикальной плоскости u_ав;

- по формулам (57)-(62) определяют значения коэффициентов усиления к_ϕ11в, к_ϕ21в, к_ϕ31в, к_ω21в, к_ω22в, к_ω23в;

- по формулам (51)-(56) определяют оцененные значения углового положения антенны угловой скорости углового ускорения движения антенны в вертикальной плоскости и экстраполированные значения углового положения антенны ϕ_эв, угловой скорости ω_ϕэв и углового ускорения j_ϕэв ее движения,

- значения ϕ_эв, ω_ϕэв и j_ϕэв по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значение ϕ_эв через его четвертый выход подают на четвертый вход ФОКВП 7;

- значения исоответственно с его первого, второго и третьего выходов подают на десятый, одиннадцатый и двенадцатый входы вычитающего устройства 2 и на семнадцатый, восемнадцатый и девятнадцатый входы в регулятора 5;

3) в ФОКГП 4 совместно с первым коммутатором 3 выполняют следующее:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКГП 4 вводят экстраполированные значения угла визирования ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала τ и констант α_εг, β_εг, γ_εг, Δε_максг, Δε_порг, к_г1, к_г2;

- на второй вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_1иг;

- на третий вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной ПЛОСКОСТИ ε_2иг;

- в зависимости от значения сигнала признака диапазона u_пд, подаваемого от измерителей на первый вход первого коммутатора 3, на его выходе, согласно логике формулы (7) формируют сигнал z_1,2г, который подают на третий вход ФОКГП 4;

- согласно логике формулы (11) определяют значение коэффициента к_г;

- по формулам (8)-(10) определяют значения коэффициентов усиления к_ε1г, к_ε2г, к_ε3г,

- по формуле (6) определяют значение невязки измерения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости Δz_г;

- по формулам (1)-(3) определяют оцененные значения угла визирования РКО, угловой скорости линии визирования углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости;

- по формулам (4), (5) определяют экстраполированные значения угла визирования ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в горизонтальной плоскости;

- значения ε_эг и ω_εэг по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значения соответственно с первого, второго и третьего выходов ФОКГП 4 подают на первый, второй и третий входы вычитающего устройства 2 и на второй, третий и четвертый входы регулятора 5;

4) в ФОКВП 7 совместно со вторым коммутатором 6 выполняют следующее:

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКВП 7 вводят экстраполированные значения угла визирования ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала τ и констант α_εв, β_εв, γ_εв, Δε_максв, Δε_пopв, к_в1, к_в2;

- на второй вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_1ив;

- на третий вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_2ив;

- в зависимости от значения сигнала признака диапазона u_пд, подаваемого от измерителей на первый вход второго коммутатора 6, на его выходе согласно логике формулы (18) формируют сигнал z_1,2в, который подают на третий вход ФОКВП 7;

- согласно логике формулы (22) определяют значение коэффициента к_в;

- по формулам (12)-(14) определяют значения коэффициентов усиления к_ε1в, к_ε2в, к_ε3в;

- по формуле (17) определяют значение невязки измерения угла визирования РКО в вертикальной плоскости Δz_в;

- по формулам (12)-(14) определяют оцененные значения угла визирования РКО, угловой скорости линии визирования углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости;

- по формулам (15), (16) определяют экстраполированные значения угла визирования ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв в вертикальной плоскости;

- значения ε_эв и ω_εэв по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значения соответственно с первого, второго и третьего выходов ФОКВП 7 подают на четвертый, пятый и шестой входы вычитающего устройства 2 и на пятый, шестой и седьмой входы регулятора 5;

5) в ФУТ 8

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла тангажа ϑ_э, скорости изменения угла тангажа ω_ϑэ, а также значения временного интервала τ и констант Δϑ_макс, Δϑ_пор, α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла тангажа ϑ_и;

- по формулам (28)-(30) определяют значения коэффициентов усиления к_ϑ1, к_ϑ2, к_ϑ3;

- по формулам (23)-(25) определяют оцененные значения угла тангажа скорости и ускорения изменения угла тангажа;

- по формулам (26), (27) определяют экстраполированные значения угла тангажа ϑ_э и скорости его изменения ω_ϑэ;

- значения ϑ_э и ω_ϑэ по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значения и соответственно с первого, второго и третьего выходов ФТ 8 подают на восьмой, девятый и десятый входы регулятора 5;

6) в ФУР 9

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла рыскания ψ_э, скорости изменения угла рыскания ω_ψэ, а также значения временного интервала τ и констант Δψ_макс, Δψ_пор, α_ψ , β_ψ , γ_ψ ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла рыскания ψ_и;

- по формулам (36)-(38) определяют значения коэффициентов усиления к_ψ1, к_ψ2, к_ψ3;

- по формулам (31)-(33) определяют оцененные значения угла рыскания скорости и ускорения его изменения;

- по формулам (34), (35) определяют экстраполированные значения угла рыскания ψ_э и скорости его изменения ω_ψэ;

- значения ψ_э и ω_ψэ по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значения и соответственно с первого, второго и третьего выходов ФР 9 подают на одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы регулятора 5;

7) в регуляторе 5

- из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят значения констант к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в;

- по формулам (63), (64) определяют значения сигналов управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_aв плоскостях, которые через его первый и второй выходы соответственно подают на четвертый вход ФПАГП 10 и четвертый вход ФПАВП 11, а также на привод антенны;

8) в вычитающем устройстве 2 по формулам (65) определяют оцененные значения пеленгов РКО и скоростей изменения пеленгов РКО и ускорений изменения пеленгов РКО и в горизонтальной и вертикальной плоскостях, которые выдают потребителям информации.

Заявленное устройство обладает, по сравнению с прототипом, более высокой точностью и устойчивостью сопровождения любых современных высокоманевренных РКО в условиях маневрирования как сопровождаемого РКО, так и ЛА - носителя угломера. Высокая точность сопровождения обеспечивается тем, что оцененные значения пеленгов РКО формируются по алгоритмам адаптивной фильтрации [8, стр. 48-58] посредством расчета коэффициентов усиления невязок в фильтрах по формулам (8)-(10), (19)-(21), (28)-(30), (36)-(38), (45)-(50), (57)-(62). Высокая устойчивость сопровождения обеспечивается использованием сигналов управления антенной u_аг (63), u_ав (64), в которых учитываются как ошибки сопровождения по углу, угловой скорости и угловому ускорению, так и сигналы, пропорциональные угловой скорости и ускорению ЛА.

Использование изобретения позволит реализовать устойчивое сопровождение любых современных РКО по направлению и обеспечить формирование оценок их пеленгов, скоростей и ускорений их изменения с высокой точностью в любых условиях применения.

Реализация заявленного устройства не предъявляет дополнительных требований к пеленгаторам, приводам антенны, измерителям, а также к принципам построения вычислителей, их быстродействию и объему памяти их ЗУ.

Использованная литература

1. Максимов М.В., Меркулов В.И. Радиоэлектронные следящие системы. - М.: Радио и связь, 1990.

2. Меркулов В.И., Ленин В.Н. Авиационные системы радиоуправления. - М.: Радио и связь, 1997.

3. Двухдиапазонный следящий измеритель. Патент на изобретение РФ №2181899.

4. Антипов В.Н., Исаев С.А., Лавров А.А., Меркулов В.И. Многофункциональные радиолокационные комплексы истребителей. - М.: Воениздат, 1994.

5. Патент США№ 5014064, кл. G 01 S 13/00 или 342-152, 07.05.1991.

6. Канащенков А.И., Меркулов В.И., Самарин О.Ф. Облик перспективных бортовых радиолокационных систем. Возможности и ограничения. - М.: ИПРЖР, 2002.

7. Багет. Семейство ЭВМ для специальных применений. - М.: КБ

“Корунд-М”, 2000.

8. Меркулов В.И., Перов А.И., Саблин В.Н. и др. Радиолокационные измерители дальности и скорости. Т.1 - М.: Радио и связь, 1999.

Двухдиапазонный следящий угломер, содержащий запоминающее устройство (ЗУ), через первый вход которого в него вводят начальные данные, а выход, являющийся одновременно и его вторым входом, посредством цифровой магистрали соединен с первыми входами-выходами: фильтра отслеживаемых координат горизонтальной плоскости (ФОКГП), регулятора, фильтра отслеживаемых координат вертикальной плоскости (ФОКВП), фильтра угла тангажа (ФУТ), фильтра угла рыскания (ФУР), фильтра привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП), фильтра привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП), первый коммутатор, первый вход которого соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, второй вход первого коммутатора соединен с измерителем первого частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования радиоконтрастного объекта (РКО) в горизонтальной плоскости, третий вход первого коммутатора соединен с измерителем второго частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, выход первого коммутатора соединен с третьим входом ФОКГП, второй коммутатор, первый вход которого соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, второй вход второго коммутатора соединен с измерителем первого частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования РКО в вертикальной плоскости, третий вход второго коммутатора соединен с измерителем второго частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования РКО в вертикальной плоскости, выход второго коммутатора соединен с третьим входом ФОКВП, второй вход ФОКГП соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, первый выход ФОКГП, предназначенный для вывода оцененного значения угла визирования в горизонтальной плоскости, второй выход ФОКГП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости, и третий выход ФОКГП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости, соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами регулятора и первым, вторым и третьим входами вычитающего устройства, второй вход ФОКВП соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, первый выход ФОКВП, предназначенный для вывода оцененного значения угла визирования в вертикальной плоскости, второй выход ФОКВП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, и третий выход ФОКВП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения линии визирования в вертикальной плоскости, соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами регулятора и четвертым, пятым и шестым входами вычитающего устройства, второй вход ФУТ соединен с измерителем для ввода измеренного значения угла тангажа, первый выход ФУТ, предназначенный для вывода оцененного значения угла тангажа, второй выход ФУТ, предназначенный для вывода оцененного значения скорости изменения угла тангажа, третий выход ФУТ, предназначенный для вывода оцененного значения ускорения изменения угла тангажа, соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами регулятора, второй вход ФУР соединен с измерителем для ввода измеренного значения угла рыскания, первый выход ФУР, предназначенный для вывода оцененного значения угла рыскания, второй выход ФУР, предназначенный для вывода оцененного значения скорости изменения угла рыскания, третий выход ФУР, предназначенный для вывода оцененного значения ускорения изменения угла рыскания, соединены соответственно с одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым входами регулятора, второй вход ФПАГП соединен с измерителем для ввода измеренного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости, третий вход ФПАГП соединен с измерителем для ввода измеренного значения угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, первый выход ФПАГП, предназначенный для вывода оцененного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости, второй выход ФПАГП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, третий выход ФПАГП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения антенны в горизонтальной плоскости, соединены соответственно с четырнадцатым, пятнадцатым и шестнадцатым входами регулятора и с седьмым, восьмым и девятым входами вычитающего устройства, четвертый выход ФПАГП, предназначенный для вывода экстраполированного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости, соединен с четвертым входом ФОКГП, второй вход ФПАВП соединен с измерителем для ввода измеренного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости, третий вход ФПАВП соединен с измерителем для ввода измеренного значения угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, первый выход ФПАВП, предназначенный для вывода оцененного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости, второй выход ФПАВП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, третий выход ФПАВП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения антенны в вертикальной плоскости, соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами регулятора и с десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами вычитающего устройства, четвертый выход ФПАВП, предназначенный для вывода экстраполированного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости, соединен с четвертым входом ФОКВП, первый выход регулятора, предназначенный для вывода значения сигнала управления приводом антенны в горизонтальной плоскости, соединен с четвертым входом ФПАГП и приводом антенны, второй выход регулятора, предназначенный для вывода значения сигнала управления приводом антенны в вертикальной плоскости, соединен с четвертым входом ФПАВП и с приводом антенны, выход вычитающего устройства соединен с потребителем информации.