Способ бондаренко а.в. получения радиотехнической информации и радиотехнический комплекс для его осуществления

Изобретение относится к области радиотехнической разведки. Достигаемый технический результат - оперативная оценка наличия и характера траектории полета воздушного объекта. Указанный результат достигается за счет того, что при сопровождении воздушного объекта по первичной радиотехнической информации на четырех приемных постах производят первичную фильтрацию разностно-дальномерной информации о радиотехнической траектории воздушного объекта, при этом движение воздушного объекта принимают прямолинейным и равномерным, а в противном случае - принимают за маневр, составляют модель движения воздушного объекта, матрицу производной функции наблюдения и находят экстраполированное значение вектора состояния и ковариационной матрицы ошибок на приемных постах по первичной фиксации разности времен прихода сигнала от цели, поступившей от одной пары информационных датчиков по новому воздушному объекту, далее производят окончательную фильтрацию информации с получением уточненного вектора параметров траектории каждого воздушного объекта и алгоритмической ковариационной матрицы ошибок параметров наблюдения приемных постов, выдают точную оценку параметров траектории каждого воздушного объекта для четкого отслеживания характера и параметров его полета, при этом на приемных постах фильтрацию разностно-дальномерной информации по воздушному объекту и по времени ее поступления производят определенным образом. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области радиотехнической разведки и может быть использовано для определения местоположения источника рассеянного радиоизлучения радиолокационными станциями воздушных объектов с помощью приемных постов с последовательным сканированием радиоизлучений по частоте.

Известен способ получения радиотехнической информации станциями радиотехнической разведки, входящими в состав многопозиционного комплекса пассивной локации, заключающийся в том, что разнесенными на местности приемными постами последовательно сканируют радиоизлучения от воздушных объектов и данные сканирования направляют на центральный приемный пост, где их преобразуют в единую центральную декартову систему координат с началом в центральном приемном посту, все вновь полученные пеленги и разности времен излучения сигналов от воздушных объектов группируют по радиотехническим признакам, после чего решают задачу отождествления частных трасс полета воздушных объектов и радиотехнических отметок, полученных в результате решения задачи определения местоположения воздушных объектов решением разностно-дальномерной задачи

для приемных постов с последовательным сканированием радиоволн по частоте; где Rn={R1,2, R1,3, R1,4} - разность дальностей прихода сигналов; τn - разности времени прихода сигналов; порядковый номер групп пары i-ых приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты; xi, yi, zi - координаты приемных постов, x, y, z - координаты воздушного объекта, при этом отождествление трасс и радиотехнических отметок производят расчетом попадания отметки воздушного объекта в строб автозахвата при выполнении условия , где d - строб автозахвата, определяемый максимальной скоростью воздушного объекта и ошибками определения его координат, хЭ, yЭ, zЭ - экстраполированные координаты воздушного объекта, причем в процессе трассового сопровождения для снижения воздействия шума и для измерения положения объекта по каждой координате применяют α, β - фильтры, которые обеспечивают оценку положения и скорости при его равномерном прямолинейном движении, далее результаты измерений отождествляют между собой и с построенными ранее траекториями и определяют принадлежность поступивших данных или уже имеющимся траекториям их полета [1].

Однако α, β - фильтры в блоке трассового сопровождения не позволяют получать четкие траектории движения и их координаты в заданный момент времени. В многопозиционных комплексах пассивной локации, где единичные замеры от одного и того же воздушного объекта могут поступать на вторичную обработку от разных позиций, причем нерегулярно во времени и с различной точностью, α, β - фильтры не эффективны.

Известно устройство многопозиционного комплекса пассивной локации, состоящее из четырех информационных датчиков приемных постов станции радиотехнической разведки с последовательным сканированием радиоизлучений, способных измерять в азимутальной плоскости направления движения с излучающими радиоэлектронными средствами и фиксировать момент перехода импульсов от излучающих средств при смене направления движения, приемных постов, способных сканировать по частоте и определять местоположение путем решения разностно-дальномерной задачи на приемных постах с последовательным сканированием радиоволн по частоте, электронного блока автосопровождения в стробе размером , а также из α, β - фильтров в блоке трассового сопровождения [1].

В однопозиционных обзорных радиолокационных станциях, в которых единичные замеры поступают на вторичную обработку регулярно с периодом обзора, а их точность для каждого воздушного объекта неизменна в нескольких соседних периодах обзора, широко используют простейшие фильтры первого порядка (по каждой координате) с постоянными коэффициентами сглаживания α, β (так называемые «α, β-фильтры»). Эти фильтры при соответствующем выборе α, β обеспечивают оценку положения и скорости воздушного объекта при его равномерном прямолинейном движении с минимальной среднеквадратической ошибкой.

Известен способ получения радиотехнической информации станциями радиотехнической разведки, входящими в состав многопозиционного комплекса пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений, заключающийся в том, что синхронизированные между собой по времени и разнесенными на местности четырьмя приемными постами радиоизлучения направляют на центральный приемный пост, где их преобразуют в центральную декартову систему координат с началом в центральном приемном посту, все полученные первичные радиотехнические измерения привязывают к сопровождаемым радиотехническим траекториям на множестве изолированных радиотехнических отметок, сформированным в течении нескольких циклов сканирования, выполняют процедуру обнаружения радиотехнических траекторий, которая состоит из следующих действий: вычисляют координаты x, y, z; определяют размеры стробов d привязки, исходя из максимальной скорости и ошибок определения координат в стробе автозахвата , где x, y, z - координаты воздушного объекта, хЭ, yЭ, zЭ - экстраполированные координаты; производят завязку траекторий путем вычисления начальных параметров возможной траектории нового воздушного объекта - координат, скорости, направления движения, ковариационной матрицы ошибок оценки этих параметров по отметкам, полученным в различных циклах сканирования и содержащихся в стробах привязки; проверяют истинность завязываемых траекторий и производят подтверждение их траекторий; принимают решение об обнаружении в виде (v/m-l) при появлении v отметок в m смежных обзорах, при этом траекторию считают ложной при отсутствии отметок в n смежных обзорах и при отсутствии отметок в l смежных обзорах, а по измерениям, полученным многопозиционным комплексом пассивной локации, производят сопровождение, причем в процессе трассового сопровождения применяют фильтр Калмана, использующий вероятностную модель динамики воздушного объекта [2].

Известно устройство многопозиционного комплекса пассивной локации, состоящее из четырех информационных датчиков приемных постов станции радиотехнической разведки, способных измерить в азимутальной плоскости направление движения воздушных объектов с излучающими радиотехническими средствами, фиксировать момент перехода импульсов от излучающих средств при смене направления движения, сканировать по частоте и определять местоположение путем решения разностно-дальномерной задачи, центрального поста управления электронного блока автосопровождения в стробе , где x, y, z - координаты воздушного объекта, хЭ, уЭ, zЭ - экстраполированные координаты, а также блока трассового сопровождения с фильтром Калмана вероятностного моделирования динамики воздушного объекта [2].

В многопозиционных комплексах пассивной локации, где единичные замеры по одному и тому же воздушному объекту могут поступать на вторичную обработку от разных позиций нерегулярно во времени и с различной точностью, простейшие «α, β-фильтры» неэффективны, поэтому применяют более сложные фильтры Калмана в различных модификациях, хотя их реализация требует более высокой производительности вычислительных средств.

Для каждого момента времени tk+1 фильтр Калмана формирует сглаженную оценку вектора состояния на основе оценки X (полученной по предыдущим k наблюдениям воздушного объекта в моменты tk) и вновь поступившего замера , а именно Ризм(k+1) - корреляционная матрица замера Xизм(k+1); Pk+1 - корреляционная матрица оценки , определяемая рекуррентным соотношением .

Выражения , Pk+1 с учетом модели движения полностью определяют алгоритм калмановской фильтрации при заданных начальных условиях. Результатами фильтрации на каждом шаге являются оптимальная сглаженная оценка вектора состояния и ее корреляционная матрица Pk+1.

Недостатком известного способа получения радиотехнической информации на радиотехническом комплексе является: неполнота полученной приемными постами и обрабатываемой центральным приемным постом информации о движущихся воздушных объектах; неполный состав координатной информации не отождествляется и не объединяется с векторами наблюдения; избыточная информация нерационально используется в алгоритмах траекторного сопровождения.

Происходит задержка в обнаружении трассы, срыв их трассы сопровождения. Снижается показатель непрерывного сопровождения цели. Увеличивается среднеквадратичное отношение ошибок определения координат и параметров движения траекторий сопровождаемых воздушных объектов, что значительно снижает качество сопровождения в существующих многопозиционных комплексах пассивной локации. На этапе сопровождения воздушного объекта по радиотехнической информации не целесообразно производить пересчет наблюдаемых параметров в радиотехнические отметки с последующей фильтрацией результатов решения разностно-дальномерной задачи.

Существующие алгоритмы обработки радиотехнической информации выполняются в два этапа с последующим этапом ее объединения. На первичном этапе ведут обнаружение сигналов, измерение параметров сигналов и наблюдаемых координат. На вторичном этапе обработки ведут привязку отметок, поступивших от одной цели по времени, и вычисление параметров траектории цели. В процессе вторичной обработки решается задача обнаружения и сопровождения трасс целей. Такое деление не учитывает особенности построения многопозиционного комплекса пассивной локации. Излучение радиоэлектронных станций обнаруживается не всеми приемными постами, в этом случае наблюдается неполный вектор наблюдаемой информации, в отсутствии чего невозможно определение всех пространственных координат цели. Неполнота обрабатываемой информации приводит к задержке в обнаружении трассы, срыву трассы с сопровождения, что приводит к снижению показателя непрерывного сопровождения, а также к увеличению среднеквадратического отклонения ошибок определения координат и параметров движения траектории сопровождаемой цели.

Координаты определяются только по минимально необходимому количеству первичных радиотехнических измерений, остальные измерения не учитываются при формировании отметки и в алгоритмах фильтрации.

Для существующих алгоритмов фильтрации необходимо определить момент времени излучения воздушного объекта минимум 4-мя приемными постами за один обзор, чтобы определить координату воздушного объекта и только потом его оценивать.

Отсутствуют методы использования в алгоритмах траекторного сопровождения избыточности первичных радиотехнических измерений от приемного поста. Из-за отсутствия определения приоритетности радиотехнической информации при определении координат (расчета центра тяжести фигуры), а также при последующей фильтрации учета всего вектора наблюдаемой информации происходит ухудшение параметров движения траектории сопровождаемой цели.

Перечисленные факторы приводят к необходимости создания фильтра пеленговой информации в многопозиционных комплексах пассивной локации, который учитывает разновременность и неполноту наблюдаемых параметров.

Технический результат по предлагаемому способу получения радиотехнической информации станциями радиотехнической разведки в составе многопозиционного комплекса пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений от воздушных объектов заключающемуся в том, что синхронизированные между собой по времени и разнесенными на местности каждой парой приемных постов станций радиотехнической разведки через датчики с последовательным сканированием по частоте получают данные пассивного радиоизлучения - разность времени приема радиоизлучения, несущую частоту бортового радиоэлектронного средства и момент времени получения измерения пеленга, данные направляют на центральный приемный пост, преобразуют в единую центральную декартову систему координат с началом в центральном приемном посту и привязывают к имеющимся на сопровождении радиотехническим траекториям, на множестве изолированных радиотехнических отметок, сформированном при сканировании, производят операцию фильтрации результатов решения разностно-дальномерной задачи обнаружения радиотехнической траектории в следующей последовательности: определяют размеры стробов автозахвата , где x, y, z - координаты воздушного объекта, хЭ, уЭ, zЭ - экстраполированные координаты, вычисляют начальные параметры траектории и их подтверждение по решению (v/m-l) об обнаружении при появлении v отметок в m смежных обзорах при отсутствии отметок в l смежных обзорах, устанавливают вектора S(t) состояния траектории, составляют модель движения как S(t+Δt)=FΔt·S(t), где Δt=tk+l-tk - период обзора, FΔt - матрица перехода траектории воздушного объекта при маневрировании, получают матрицу Hn(S) производной функции наблюдения , для каждой пары информационный датчиков вычисляют экстраполированные значения вектора состояния Sk+l=FΔt·S(t) и алгоритмической ковариационной матрицы - вектор экстраполяции разностей дальности, а также матрицу производной функции наблюдения в виде , рассчитывают дисперсионную ошибку экстраполяции в пространстве наблюдаемых параметров , вычисляют отклонение ΔRi, на tk+1 шаге наблюдения, от ожидаемого наблюдения при произведенной экстраполяции , определяют коэффициент усиления , где σ0 - среднеквадратическая ошибка измерения времени прихода сигнала, уточняют значение вектора состояния и алгоритмическую ковариационную матрицу , где Е - диагональная единичная матрица, и производят оценку работы фильтра при сглаживании разности времен прихода сигнала на станции радиотехнической разведки по частному показателю среднеквадратического отклонения ошибки измерения плоскостных координат , где - расстояние от цели до оценки координат в момент времени t, Nреал - количество реализаций (Nреал≥1000), достигается тем, что при сопровождении воздушного объекта по первичной радиотехнической информации на приемных постах производят одновременную первичную фильтрацию отдельных разностей времени прихода сигналов по времени их поступления, при этом движение принимают прямолинейным и равномерным, а в противном случае - принимают за маневр, а формирование начальной оценки приближенного вектора параметров траектории и ковариационной матрицы ошибок на приемных постах производят по первой фиксации разности времен прихода сигнала от цели, поступившей от одной пары информационных датчиков по новому воздушному объекту, далее производят окончательную фильтрацию информации с получением уточненного вектора параметров траектории и алгоритмической ковариационной матрицы ошибок параметров наблюдения приемных постов, выдают точную оценку параметров траектории для четкого отслеживания характера и параметров его полета, при этом на приемных постах фильтрацию разностно-дальномерной информации по воздушному объекту по времени ее поступления производят следующим образом: задают вектор состояния траектории в виде S(t)=(x, y, z, Vx, Vy, Vz), где Vx, Vy, Vz - проекции вектора скорости координат x, y, z, фильтрацию координатной информации производят по зависимости

где Rn={R1,2, R1,3, R1,4} - разность дальностей прихода сигналов; τn - разности времени прихода сигналов; порядковый номер групп пары i-ых приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты Rn=(с·τ1; с·τ2; с·τ3)Т, с* - скорость света (с*≈3·108 м/с); далее с учетом влияния ошибок экстраполяции производят сглаживание ошибок разности времен прихода сигнала, при этом матрицу производной функции наблюдения выражают в виде

где

Операция по предлагаемой фильтрации данных на приемных постах станции радиотехнической разведки позволяет оперативно оценить наличие и характер траектории полета воздушного объекта, четко следить за траекторией его полета, корректировать траекторию полета воздушного объекта до полного ее уточнения по координатам.

Технический результат по предлагаемому радиотехническому комплексу пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений от воздушных объектов, состоящему из приемных постов с информационными датчиками станции радиотехнической разведки, способных измерять в азимутальной плоскости направление движения воздушных объектов с излучающими радиотехническими средствами и фиксировать момент прихода импульсов от излучающих средств при смене направления движения воздушного объекта, сканировать по частоте и определять местоположение воздушного объекта путем решения разностно-дальномерной задачи, и оснащенных электронным блоком автозахвата воздушных объектов в стробе размером , где x,y,z - координаты воздушного объекта, - экстраполированные координаты воздушного объекта, а также блоком трассового сопровождения воздушных объектов с фильтром Калмана динамики воздушных объектов, достигается тем, что фильтр динамики воздушных объектов на каждом из приемных постов составлен из электронного блока установки вектора состояния траектории воздушного объекта S(t)=(х, у, z, Vx, Vy, Vz), где Vx, Vy, Vz - проекции вектора скорости координат x, y, z производящего фильтрацию координатной информации по зависимости

где Rn={R1,2, R1,3, R1,4} - разность дальностей прихода сигналов; τn - разности времени прихода сигналов; порядковый номер групп пары i-ых приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты Rn=(с·τ1; с·τ2; с·τ3)Т, с* - скорость света (с≈3·108 м/с); далее с учетом влияния ошибок экстраполяции производят сглаживание ошибок разности времен прихода сигнала, при этом матрицу производной функции наблюдения выражают в виде , где,

блока вычисления экстраполированного значения вектора состояния Sk+1=FΔt·S(t), блока определения коэффициента усиления k, блока уточнения вектора состояния S(t) и алгоритмической ковариационной матрицы, а также блока оценки работы фильтра при сглаживании разности времен прихода сигнала на станции радиотехнической разведки.

Предлагаемая конструкция фильтра динамики воздушного объекта впервые позволяет оценивать координаты сопровождения его трассы по информации от одной пары приемных постов. Приемные посты станций радиотехнической разведки позволяют оперативно оценивать наличие и характер траектории полета воздушного объекта, четко следить за траекторией его полета. Фильтрация данных на первичных постах позволяет корректировать траекторию полета воздушного объекта до полного ее уточнения.

Представленное изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена блок-схема работы фильтра предлагаемой станции радиотехнической разведки с последовательным сканированием радиоизлучений по частоте, на фиг. 2 - оценка траектории прямолинейного, равномерного движения воздушного объекта и маневрирующего воздушного объекта; на фиг. 3 и на фиг. 4 представлены результаты способов получения радиотехнической информации - пунктирной линией показаны ошибки измерения, сплошной линией - значения оцениваемого показателя предлагаемого способа, пунктирной линией с точкой - способа представленного в прототипе, на фиг. 3 приведены результаты измерения среднеквадратического отклонения ошибки измерения плоскостных координат от времени наблюдения прямолинейного и равномерного движения воздушного объекта, на фиг. 4 - результаты измерения среднеквадратического отклонения ошибки измерения плоскостных координат от времени для маневрирующего объекта, на фиг. 5 - блок-схема устройства многопозиционного комплекса пассивной локации.

Устройство многопозиционного комплекса пассивной локации (фиг. 5) состоит из четырех приемных постов с информационными датчиками 1 станции радиотехнической разведки, способных измерять в азимутальное направление движения воздушного объекта с излучающими радиотехническими средствами и фиксировать момент прихода импульсов от излучающих средств при смене направления движения, сканировать по частоте и определять местоположение путем решения разностно-дальномерной задачи, и оснащенных антеннами 2 с устройством 3 их управления, с приемниками 4 радиотехнических сигналов излучаемых радиоэлектронными средствами, связанными с устройством 5 измерения сдвига принимаемых сигналов по времени и с фильтрами 6 динамики движения, состоящими из связанных: электронного блока 7 измерения вектора наблюдаемых ΔRk+1 параметров на момент времени (t+1) и блока измерения разности времен прихода сигнала в начальный момент времени (t0); блока 8 установки начального вектора состояния траектории воздушного объекта и ковариационной матрицы ошибок , подключенного к блоку 7 измерения разности времен прихода сигнала от воздушного объекта и связанного через блок 7 измерения вектора наблюдаемых ΔRk+1 параметров с отделом блока 8 установки экстраполированного вектора состояния траектории воздушного объекта Sk+1=FΔt·S(t); блока 9 расчета начальной алгоритмической ковариационной матрицы ошибок ; блока 10 моделирования движения воздушного объекта S(t+Δt)=FΔt·S(t), где Δt=tk+l-tk - период обзора, и расчета матрицы перехода FΔt; блока 11 формирования результирующей матрицы производной функции наблюдения в зависимости от количества наблюдаемых параметров , где

блока 12 вычисления отклонения, полученного на шаге tk+1 наблюдения, от наблюдения, ожидаемого при произведенной экстраполяции ; блока 13 определения коэффициента усиления ; блока 14 уточнения оценок параметров траектории воздушного объекта и , последовательно связанных между собой и с устройством 15 вычисления координат (х, у, z) воздушного объекта.

Сущность представленного способа получения радиотехнической информации информационными датчиками с последовательным сканированием по частоте состоит в следующем.

Многопозиционный комплекс пассивной локации составляют из четырех информационных датчиков 1 (фиг. 5) приемных постов 4: V={V1, V2, V3, V4} радиотехнической разведки, которые располагают в точках с координатами (xi, yi, zi)T, где . Каждой парой приемных постов 4 через устройство 5 измерения сдвига принимаемых сигналов во времени t, t+1, … и фильтры 6, в блоке 7 измеряют разность времени прихода сигналов - τn, где порядковый номер групп пары i-ых приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты Rn=(с·τ1; с·τ2; с·τ3)Т, с - скорость света, Т - знак транспонирования.

В разностно-дальномерном многопозиционном комплексе в блоке 7 вектор наблюдаемых параметров связан с вектором независимых измерений линейной зависимостью , где В - матрица размерностью

Координаты радиоизлучающего объекта - (x; y; z)T. Для нахождения координат радиоизлучающего объекта решают систему уравнений:

За среднеквадратическую ошибку измерения времени прихода сигнала принимают величину στ.

Информация из блока 7 поступает в блок 8 обработки данных: разности времен прихода сигнала от воздушного объекта в отделение установки начального вектора состояния траектории воздушного объекта и ковариационной матрицы ошибок и отсюда информация возвращается в блок 7 в отделение измерения вектора наблюдаемых ΔRk+1 параметров на момент времени (t+1) и снова - в блок 8 в отделение установки экстраполированного вектора состояния траектории воздушного объекта Sk+1=FΔt·S(t).

Далее данные из блока 8 после обработки поступают в блок 9 расчета начальной алгоритмической ковариационной матрицы ошибок .

По структурной схеме (фиг. 1) формирования и работы фильтра 6 сигналов при формировании начальных координат траектории воздушных объектов задают движения цели в соответствии с выражением S(t+Δt)=FΔt·S(t), где Δt=tk+l-tk - период обзора в блоке 10 моделирования движения воздушного объекта и расчета матрицы перехода

В блоке 11 формируют результирующую матрицу производной функции наблюдения Hn(S) в зависимости от количества наблюдаемых параметров (Rn) в виде:

где

В блоке 12 производят вычисление отклонения, полученного на шаге tk+1 наблюдения, от наблюдения ожидаемого при произведенной экстраполяции .

Ошибку измерений характеризуют ковариационной матрицей ошибок размерностью N×N:

Ковариационную матрицу ошибок вектора Rn записывают как σ0=B·Qτ·BT с размерностью (N-1)×(N-1):

где σΔR - среднеквадратическая ошибка измерения дальности до воздушного объекта, Т - знак транспонирования.

Ковариационная матрица ошибок наблюдаемых параметров , в зависимости от их количества имеет вид:

Алгоритмическая ковариационная матрица ошибок оценки вектора состояния Sk на начальном этапе с максимально возможной дисперсией по скорости воздушного объекта в пределах априорной неопределенности имеет вид:

где , , - максимально возможная скорость изменения составляющей векторов по координатам x, y, z соответственно.

Элементы верхней части матрицы Qxyz размерностью 3×3 вычисляют по формуле:

где G - обратная матрица производных вектора наблюдаемых параметров:

В блоке 12 экстраполяции на момент времени tk+1 производят следующие вычисления:

1) Так как станции разностно-дальномерного комплекса радиотехнической разведки сканируют пространство по частоте синхронно, то по экстраполированному вектору состояния цели рассчитывают экстраполированную матрицу частных производных

2) Рассчитывают дисперсию ошибки экстраполяции в пространстве наблюдаемых параметров:

- вектор экстраполяции разностей дальности.

3) Устанавливают отклонение ΔRn на tk+1 шаге от наблюдения, ожидаемого при произведенной экстраполяции

Далее в блоке 13 определяют матрицу коэффициентов усиления и в блоке 14 уточняют значение вектора состояния траектории воздушного объекта и значение алгоритмической ковариационной матрицы на шаге k+1 обзора , задающей оценку точности полученной оценки вектора состояния и включающей в себя оценку дисперсий погрешности вычисленного состояния и ковариации

Данные из блока 14 поступают в устройство 15 вычисления координат воздушного объекта (x, y, z).

Структурная схема фильтрации разносно-дальномерной информации, полученной информационными датчиками по предлагаемому способу, имеет вид, представленный на фиг. 1

Рассмотрим два варианта движения воздушного объекта относительно многопозиционного комплекса пассивной локации.

На фиг. 2 представлены трассы воздушного объекта, движущегося прямолинейно и равномерно (вариант 1) и воздушного объекта, совершающего движение с маневром (вариант 2).

Задают следующие условия моделирования: темп обзора частотного диапазона станциями радиотехнической разведки - 5 с.; скорость движения воздушного объекта - 400 м/с, его курсовая скорость - ≤5 м/с; среднеквадратическая ошибка измерения времени прихода сигнала στ=50 нс.

В результате оценки плоскостных координат воздушных объектов при фильтрации предлагаемым способом и способом, представленным в прототипе, были получены результаты, которые представлены на фиг. 3, для прямолинейного движения воздушного объекта и на фиг. 4 - для маневрирующего воздушного объекта.

Представлены графики зависимости ошибки измерения плоскостных координат от времени наблюдения воздушного объекта на фиг. 2 - для прямолинейного движения и на фиг. 4 - для маневрирующего воздушного объекта.

По предлагаемому способу получения радиотехнической информации блок 8 комплекса пассивной локации характеризуется применением новых операций, учитывающих при формировании вектора состояния траектории воздушного объекта неполноту состава радиотехнических измерений, полученные на приемных постах

Блок 11 расчета матрицы производной функции наблюдения Hn(S) отличается тем, что функция наблюдения задается в зависимости от количества наблюдаемых параметров (Rn) без необходимости получения полного вектора наблюдаемых параметров.

Блока 12 вычисление отклонения, полученного на шаге наблюдения, от наблюдения, ожидаемого при произведенной экстраполяции, отличается тем, что ошибка вычисляется непосредственно между полученным измерением разности времени прихода сигналов и экстраполированным его значением на следующий период обзора. В существующих данная операция фильтрации выполняется для результата решения разносно-дальномерной задачи, которая вносит свою ошибку в полученное измерение.

Устройства 17 вычисления уточненных координат (x, y, z) местоположения воздушного объекта отличается применением новых операций, учитывающих особенности построения комплекса и потока измерений, поступающих от станций радиотехнической разведки с последовательным сканированием, в условиях прогнозируемой радиоэлектронной обстановки и позволяет повысить качество сопровождаемой трассы (фиг. 3 и фиг. 4). Среднеквадратическое отклонение ошибки измерения плоскостных координат в предлагаемом способе уменьшилось для прямолинейных участков движения воздушного объекта на 34%, а на участках маневрирования - на 62%.

При построении графиков σxy=ƒ(t) (рис. 3 и рис. 4) предполагается, что модели движения цели относительно многопозиционного комплекса пассивной локации заданы согласно вариантам рис. 2.

Параметры исходных данных при моделировании алгоритмов в блоках представлены в таблице.

Результаты работы предлагаемых фильтров по частному показателю σx, y представлены на рис. 3 и рис. 4, на которых пунктирной линией показаны ошибки измерения, сплошной линией - значения оцениваемого показателя предлагаемого способа.

Из полученных зависимостей установлено, что значения среднеквадратического отклонения ошибки измерений плоскостных координат предложенного способа меньше чем у представленного в прототипе: на прямолинейных участках движения цели - 20…34%, на участках маневра воздушного объекта - 52…77%.

Устойчивость фильтрации по отношению к случайным большим отклонениям измерений (выбросам) обеспечивается операцией стробирования, которая состоит в отборе значений вектора состояния измерений, удовлетворяющих условию , где Δxi - отклонение измеренного значения i-го радиотехнического параметра первичного измерения радиотехнической информации, от соответствующего значения у трассы; r - радиус многомерного шара, являющегося стробом привязки.

В разностно-дальномерном многопозиционном комплексе пассивной локации с последовательным сканированием по частоте не все приемные посты за период работы комплекса фиксируют излучаемый сигнал от воздушного объекта. В этом случае процедура вычисления координатных отметок является трудоемкой, а в большинстве случаев невозможно. Следовательно, на этапе сопровождения траектории нецелесообразно выполнять расчет координат из пространства наблюдаемых параметров путем решения разностно-дальномерной задачи. Кроме того, реализация предлагаемого способа фильтрации измерений воздушных объектов в разностно-дальномерном комплексе возможна только при одновременном синхронном приеме одних и тех же импульсов сигнала бортовой радиолокационной станции воздушного объекта не менее, чем четырьмя станциями радиотехнической разведки.

Для фильтрации измерений в разностно-дальномерном комплексе производится в известных способах по полному и в предлагаемом способе по неполному вектору наблюдаемых параметров.

Предлагаемые способ и радиотехнический комплекс получения радиотехнической информации позволяют проводить качественную фильтрацию и экстраполяцию параметров траектории излучающих воздушных объектов на многопозиционном комплексе пассивной локации уже по первичной радиотехнической информации, получаемый с применением даже одного из постов станций радиотехнической разведки.

Источники информации

1. Смирнов Ю.А. «Радиотехническая разведка» - Москва, 1997. - с. 164, 165, 190-193, 203-205, 211.

2. Черняк B.C., Заславский Л.П., Осипов Л.В. Многопозиционные радиолокационные станции и системы «Зарубежная радиоэлектроника» №1 - 1987 - с. 11, 15-17, 29-33, 42-54 (прототип).

3. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. - М.: «Радио и связь» - 1992 - с. 122-139, 252-285.

1. Способ получения радиотехнической информации станциями радиотехнической разведки в составе многопозиционного комплекса пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений от воздушных объектов, заключающийся в том, что синхронизированными между собой по времени и разнесенными на местности каждой парой приемных постов станций радиотехнической разведки через датчики с последовательным сканированием по частоте получают данные пассивного радиоизлучения от воздушных объектов - разность времени приема радиоизлучения, несущую частоту бортового радиоэлектронного средства воздушного объекта и момент времени получения измерения пеленга, данные направляют на центральный приемный пост, преобразуют в единую центральную декартову систему координат с началом в центральном приемном посту и привязывают к имеющимся на сопровождении радиотехническим траекториям воздушных объектов, на множестве изолированных радиотехнических отметок по воздушному объекту, сформированных при сканировании, производят операцию фильтрации результатов решения разностно-дальномерной задачи обнаружения радиотехнической траектории воздушного объекта в следующей последовательности: определяют размеры стробов автозахвата воздушных объектов, где x, y, z - координаты воздушного объекта, хЭ, уЭ, zЭ - экстраполированные координаты воздушного объекта, вычисляют начальные параметры траектории и их подтверждение по решению (v/m-l) об обнаружении при появлении v отметок в m смежных обзорах при отсутствии отметок в l смежных обзорах, устанавливают векторы S(t) состояния траектории воздушного объекта, составляют модель движения воздушного объекта как S(t+Δt)=FΔt·S(t), где Δt=tk+1-tk - период обзора, FΔt - матрица перехода траектории воздушного объекта при маневрировании, получают матрицу Hn(S) производной функции наблюдения , для каждой пары информационных датчиков, вычисляют экстраполированные значения вектора состояния Sk+l=FΔt·S(t) и алгоритмической ковариационной матрицы Qk+1=FΔt·Qk·(FΔt)T, - вектор экстраполяции разностей дальности, а также матрицу производной функции наблюдения в виде , рассчитывают дисперсионную ошибку экстраполяции в пространстве наблюдаемых параметров , вычисляют отклонение ΔRn, на tk+1 шаге наблюдения, от ожидаемого наблюдения при произведенной экстраполяции , определяют коэффициент усиления , где σ0 - среднеквадратическая ошибка измерения времени прихода сигнала, уточняют значение вектора состояния и алгоритмическую ковариационную матрицу , где Т - знак транспонирования, Е - диагональная единичная матрица, и производят оценку работы фильтра при сглаживании разности времен прихода сигнала на станции радиотехнической разведки по частному показателю среднеквадратического отклонения ошибки измерения плоскостных координат , где - расстояние от цели до оценки координат в момент времени t, Nреал - количество реализаций (Nреал≥1000), отличающийся тем, что при сопровождении воздушного объекта по первичной радиотехнической информации на приемных постах производят одновременную первичную фильтрацию отдельных разностей времени прихода сигналов по времени их поступления, при этом движение воздушного объекта принимают прямолинейным и равномерным, а в противном случае - принимают за маневр, а формирование начальной оценки приближенного вектора параметров траектории воздушного объекта и ковариационной матрицы ошибок на приемных постах производят по первой фиксации разности времен прихода сигнала от цели, поступившей от одной пары информационных датчиков по новому воздушному объекту, далее производят окончательную фильтрацию информации с получением уточненного вектора параметров траектории каждого воздушного объекта и алгоритмической ковариационной матрицы ошибок параметров наблюдения приемных постов, выдают точную оценку параметров траектории каждого воздушного объекта для четкого отслеживания характера и параметров его полета, при этом на приемных постах фильтрацию разностно-дальномерной информации по воздушному объекту по времени ее поступления производят следующим образом: задают вектор состояния траектории воздушного объекта в виде S(t)=(х, у, z, Vx, Vy, Vz), где Vx, Vy, Vz - проекции вектора скорости координат x, y, z, фильтрацию координатной информации по зависимости
где Rn={R1,2, R1,3, R1,4} - разность дальностей прихода сигналов; τn - разности времени прихода сигналов; порядковый номер групп пары i-х приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты Rn=(с·τ1; с·τ2; с·τ3)Т, с* - скорость света (с*≈3·108 м/с); далее с учетом влияния ошибок экстраполяции производят сглаживание ошибок разности времен прихода сигнала, при этом
матрицу производной функции наблюдения выражают в виде , где

2. Устройство радиотехнического комплекса пассивной локации с последовательным сканированием радиоизлучений воздушных объектов, состоящее из приемных постов с информационными датчиками станции радиотехнической разведки, способных измерять в азимутальной плоскости направления движения воздушных объектов с излучающими радиоэлектронными средствами и фиксировать момент перехода импульсов от излучающих средств при смене направления движения воздушного объекта, сканировать по частоте и определять местоположение воздушного объекта путем решения разностно-дальномерной задачи и оснащенных электронных блоков автозахвата в стробе размером , где х, у, z - координаты воздушного объекта, хЭ, уЭ, zЭ - экстраполированные координаты воздушного объекта, а также блока трассового сопровождения воздушных объектов с фильтром Калмана динамики воздушных объектов, достигается тем, что фильтр динамики воздушных объектов на каждом из приемных постов составлен из электронного блока установки вектора состояния воздушного объекта S(t)=(х, у, z, Vx, Vy, Vz), где Vx, Vy, Vz - проекции вектора скорости координат x, y, z, производящего фильтрацию координатной информации по зависимостям

где Rn={R1,2, R1,3, R1,4} - разность дальностей прихода сигналов τn; порядковый номер групп пары i-х приемных постов от источника радиолокационной информации в эти приемные посты Rn=(с·τ1; с·τ2; с·τ3)Т, с* - скорость света (с*≈3·108 м/с); далее с учетом влияния ошибок экстраполяции производят сглаживание ошибок разности времен прихода сигнала, при этом матрицу производной функции наблюдения выражают в виде , где

блока вычисления экстраполированного значения вектора состояния Sk+1=FΔt·S(t), блока определения коэффициента усиления k, блока уточнения вектора состояния S(t) и алгоритмической ковариационной матрицы, а также блока оценки работы фильтра при сглаживании разности времен прихода сигнала на станции радиотехнической разведки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам определения местоположения. Технический результат заключается в усовершенствовании способа определения местоположения в закрытых помещениях.

Изобретения относятся к радиотехнике и могут быть использованы для определения координат источников радиоизлучений в ультракоротковолновом (УКВ) и сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазонах радиоволн, использующих узкополосные сигналы.

Изобретение относится к области локационной техники и может быть использовано в системах поиска объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности определения направления на импульсные излучатели.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения местоположения и скорости априорно неизвестного источника радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - определение за один этап обработки одновременно координат и скорости ИРИ.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - отсутствие ограничений на применение способа по рабочему сектору углового положения источников радиоизлучений (ИРИ) и совокупности полученных реальных измерений; упрощение процесса получения интервальных оценок углового положения ИРИ; повышение адекватности интервальных оценок углового положения ИРИ при сохранении повышенного быстродействия (скорости) обработки сигналов при пеленгации радиосигналов нескольких ИРИ, работающих на одной частоте, с использованием антенных систем (АС), состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов).

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к односигнальной радиопеленгации источника радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - повышение скорости и точности определения азимутальных и угломестных составляющих пеленгов и начальной фазы сигнала ИРИ.

Изобретения относятся к радиотехнике и могут быть использованы для определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС) угломерно-дальномерным способом.

Изобретение относится к области ближней локации и может быть использовано в информационно-измерительных средствах и системах, работающих в режимах активного распознавания слабоконтрастных целей с блестящими точками на фоне широкополосных и распределенных в пространстве помех, а также в условиях работы ретрансляторов, имитирующих сигнал, отраженный от цели.

Изобретение относится к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгации при приеме радиосигналов одного или нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, а также получение интервальных оценок значений пеленгов.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - получение углового спектра нескольких ИРИ, уменьшение времени расчета пеленгов и повышение точности пеленгации.

Изобретение относится к области систем для контроля за возникновением опасных условий, связанных с утечками газа, которые способны определять местонахождение носимых датчиков содержания газа в пределах контролируемой зоны. Система содержит расположенные в пределах контролируемой зоны носимые приемопередатчики, фиксированные приемопередатчики и расширенные фиксированные приемопередатчики, блок определения местонахождения носимых приемопередатчиков на основе измерений параметров сигналов носимым приемопередатчиком и соответствующих известных точек местонахождения фиксированных и расширенных фиксированных приемопередатчиков. По меньшей мере часть из указанных приемопередатчиков могут быть выполнены беспроводными. Использование изобретения позволяет повысить надежность и оперативность контроля за возникновением опасных газовых ситуаций. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехнических систем определения угловых координат источника сигнала. Достигаемый результат - повышение точности пеленгования источника радиоизлучения широкополосного сигнала при сохранении единственности измерения сигналов на выходах пеленгационных каналов. Указанный результат достигается тем, что до приема пеленгуемого сигнала, используя источник тестового сигнала для различных частот калибровки и всех пеленгационных каналов, каждый из которых включает элемент антенной решетки, производят оценку калибровочных коэффициентов, каждый из которых определяет неидентичность амплитудно-фазовых характеристик соответствующего пеленгационного канала, в процессе пеленгования до вычисления пространственных спектров Фурье пеленгуемого сигнала выполняют оценку частоты калибровки, делят сигналы, принятые пеленгационными каналами, на соответствующие, по каналу и частоте, калибровочные коэффициенты. 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте. Технический результат - повышение точности и достоверности определения ПК объекта. Способ характеризуется тем, что радиосигнал, передаваемый ИР, формируют в виде гармонического колебания, модулированного функцией в виде произведения, по крайней мере, двух функций, каждая из которых может быть синусоидальной или косинусоидальной, с заданными частотами первой и последующих функций. В принимающей системе (ПС), содержащей стационарные наземные станции с заданными координатами фазовых центров антенн (ФЦА), на каждой станции осуществляют квадратурный прием радиосигнала с заданной частотой гетеродина и определяют относительное время задержки приема радиосигнала (ОВЗПР) в системе отсчета времени, связанной с ПС. Значения ОВЗПР передают на общую для всех станций подсистему и в ней по заданным ПК ФЦА станций и относительным дальностям от них до объекта, получаемым по скорректированным ОВЗПР, однозначно определяют ПК ФЦА объекта, находящегося в любой точке пространства.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиомониторинга при решении задачи скрытого определения координат источников радиоизлучений (ИРИ), в частности для определения координат ИРИ с борта летательного аппарата (ЛА). Достигаемый технический результат изобретения – повышение точности определения координат ИРИ за счет обеспечения согласования по поляризации между приемной бортовой антенной системой (БАС) и полем приходящей электромагнитной волны. Способ основан на измерении трех ортогональных составляющих вектора напряженности электрического поля в пространстве Ела x, Ела y, Ела z, формировании вспомогательной плоскости, проходящей через центр БАС ЛА с координатами (xла, yла, zла) и перпендикулярной вектору напряженности электрического поля преобразованного в топоцентрическую систему координат, который определяется тремя ортогональными составляющими Ет x, Ет y, Ет z, определении линии положения ИРИ как линии пересечения каждой из вспомогательных плоскостей с поверхностью Земли и вычислении координат ИРИ в точке пересечения линий положения ИРИ, сформулированных в процессе движения ЛА. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в наземных и авиационных радиотехнических системах для всеракурсного определения направления на источники радиоизлучений. Достигаемый технический результат – обеспечение двухмерного всеракурсного пеленгования одновременно в двух ортогональных плоскостях, по азимуту и углу места. Указанный результат достигается за счет того, что способ амплитудного двухмерного пеленгования включает прием излучаемого сигнала с помощью идентичных разнонаправленных антенн, измерение амплитуды принятых сигналов, преобразование измерений в угловой спектр и определение направления на излучатель по его максимуму, при этом прием сигнала осуществляют не менее чем пятью антеннами с симметричными диаграммами направленности, углы ориентации фокальных осей антенн сдвинуты один относительно другого с равномерным перекрытием сектора сферического обзора. Операции, следующие за измерением амплитуд, выполняют как двухмерные, причем диаграммы направленности антенн определяют как функции их главного сечения от угла между фокальными осями и вектором двухмерного пеленга. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах радиолокации, навигации, связи для определения местоположения излучателей и синхронизации. Достигаемый технический результат - расширение области применения способа на класс непрерывных радиосигналов. Указанный результат достигается за счет того, что способ включает прием анализируемого радиосигнала на заданном интервале времени и прием опорного радиосигнала, формирование их корреляционного отклика и определение положения его максимума, при этом прием опорного радиосигнала начинают с запаздыванием на абсолютное значение минимально измеряемой задержки, а завершают с опережением на величину максимально измеряемой задержки соответственно относительно начала и окончания приема анализируемого радиосигнала. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгования в условиях априорной неопределенности относительно поляризационных и пространственных параметров радиосигналов, шумов и помех, когда налагаются ограничения на габаритные размеры пеленгаторной антенной системы. Способ основан на измерении ортогональных компонент Еx1, Еy1, Ez1 и Еx2, Еy2, Еz2 векторов напряженности электрического поля E1 и Е2 принятого аналогового в общем случае эллиптически поляризованного радиосигнала в моменты времени t1 и t2 с помощью триортогональной антенной системы, определении ориентации векторов E1 и Е2 в пространстве и измерении значения азимута θ и угла места β, определяемых ориентацией линии пересечения плоскостей Ω1 и Ω2, проходящих через центр триортогональной антенной системы и к которым перпендикулярны соответствующие векторы E1 и Е2. 8 ил.

Изобретение предназначено для определения местоположения аварийных радиобуев (АРБ), передающих радиосигналы бедствия на частоте 121,5 МГц и в диапазоне частот 406-406,1 МГц. Достигаемый технической результат изобретения - расширение функциональных возможностей системы путем формирования измерительных баз косвенным методом, точного и однозначного определения местоположения аварийных радиобуев, размещенных на судах и самолетах, потерпевших аварию. Указанный результат достигается за счет того, что спутниковая система для определения местоположения судов и самолетов, потерпевших бедствие, содержит два аварийных радиобуя, искусственный спутник Земли (ИЗС), пять приемных антенн, три приемных устройства, два запоминающих устройства, передатчик с антенной, пункт приема информации, содержит также приемное устройство с приемной антенной, два устройства обработки информации, устройство сопряжения с сетями связи, устройство контроля и управления, устройство связи поисково-спасательных организаций, при этом .третье приемное устройство содержит пять приемных антенн, шесть смесителей, пять усилителей первой промежуточной частоты, шесть перемножителей, пять узкополосных фильтров, блок поиска, два гетеродина, обнаружитель фазоманипулированных (ФМн) сигналов, удвоитель фазы, два измерителя ширины спектра, блок сравнения, пороговый блок, линию задержки, ключ, усилитель второй промежуточной частоты, демодулятор ФМн сигналов, фильтр нижних частот, шесть фазометров, три вычитателя, четыре сумматора. 4 ил.

Изобретение относится к области локационной техники и может быть использовано в системах поиска и обнаружения объектов. Достигаемый технический результат – увеличение точности определения дальности импульсных излучателей. Указанный результат достигается в устройстве обнаружения импульсных излучателей за счет использования второго постоянного запоминающего устройства, при этом группа выходов блока определения временного интервала соединена с первой группой входов второго постоянного запоминающего устройства, вторая группа входов и группа выходов которого соединены с датчиком базового расстояния между приемниками и с второй группой входов вычислителя, кроме того, блок определения временного интервалов содержит счетчик, линию задержки на установку счетчика, блок последовательно соединенных интегральных линий задержек, элемент ИЛИ, блок параллельных элементов совпадения, причем вход элемента ИЛИ является первым входом блока определения временного интервала, первые входы элементов совпадения и вход линии задержки на установку счетчика является вторым входом блока определения временных интервалов, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с линией задержки на установку счетчика, и входом блока соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а группа выходов соединена с группой входов блока параллельных элементов совпадения, группа выходов которого, а также группа выходов счетчика являются группой выходов блока определения временного интервала. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиопеленгации. Достигаемый технический результат – пространственное разрешение сигналов при уменьшении их уровней за счет уменьшения собственных шумов в каналах системы пеленгации. Указанный результат достигается тем, что устройство для определения направлений на источники радиоизлучений состоит из антенной решетки, имеющей К антенных элементов, коммутатора, контроллера, генератора, блока вычисления ковариационной матрицы, блока определения ковариационной матрицы с коррекцией шумовой составляющей, блока вычисления пространственного спектра, блока оценки направления на источники радиоизлучения и К каналов пеленгования, каждый из которых состоит из малошумящего усилителя, перемножителя, усилителя промежуточной частоты, аналого-цифрового преобразователя. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехнической разведки. Достигаемый технический результат - оперативная оценка наличия и характера траектории полета воздушного объекта. Указанный результат достигается за счет того, что при сопровождении воздушного объекта по первичной радиотехнической информации на четырех приемных постах производят первичную фильтрацию разностно-дальномерной информации о радиотехнической траектории воздушного объекта, при этом движение воздушного объекта принимают прямолинейным и равномерным, а в противном случае - принимают за маневр, составляют модель движения воздушного объекта, матрицу производной функции наблюдения и находят экстраполированное значение вектора состояния и ковариационной матрицы ошибок на приемных постах по первичной фиксации разности времен прихода сигнала от цели, поступившей от одной пары информационных датчиков по новому воздушному объекту, далее производят окончательную фильтрацию информации с получением уточненного вектора параметров траектории каждого воздушного объекта и алгоритмической ковариационной матрицы ошибок параметров наблюдения приемных постов, выдают точную оценку параметров траектории каждого воздушного объекта для четкого отслеживания характера и параметров его полета, при этом на приемных постах фильтрацию разностно-дальномерной информации по воздушному объекту и по времени ее поступления производят определенным образом. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Наверх