Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта



Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта
Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта
Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта
Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта
Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта
Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта
Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта

 


Владельцы патента RU 2607358:

Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") (RU)

Изобретение относится к радиолокации. Технический результат изобретения - повышение точности определения модуля скорости баллистического объекта (БО) в наземных радиолокационных станциях (РЛС) с грубыми измерениями угла места, азимута и дальности. Указанный результат достигается тем, что через интервалы времени, равные периоду обзора Т0, в РЛС измеряют дальность, радиальную скорость и высоту БО. Определяют оценку высоты БО в середине интервала наблюдения путем взвешенного суммирования N оцифрованных измерений высоты. Определяют оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за обзор путем взвешенного суммирования N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость. Определяют геоцентрический угол между РЛС и БО в середине интервала наблюдения по формуле где rср - дальность до БО в середине интервала наблюдения, Rз - радиус Земли. Определяют ускорение силы тяжести в середине интервала наблюдения по формуле где g0 - ускорение силы тяжести на поверхности Земли. Определяют значение модуля скорости БО в середине интервала наблюдения на невозмущенной баллистической траектории по формуле 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для определения модуля скорости баллистического объекта (БО) на невозмущенном пассивном участке (ПУТ) баллистической траектории с помощью наземных радиолокационных станций (РЛС) с грубыми измерениями угла места, азимута и дальности.

Известны способы, в которых измеряют скорости изменения декартовых координат (, , ). Для измерения этих скоростей изменения декартовых координат могут использоваться способы оценивания путем оптимального взвешенного суммирования значений декартовых координат (Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. М.: «Сов. радио», 1967, с. 298-306. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М.: «Радио и связь», 1986, с. 151-155), способы численного дифференцирования (Жданюк Б.Ф. Основы статистической обработки траекторных измерений. М.: «Сов. радио», 1978, с. 253-265) и др. Затем вычисляют модуль скорости по формуле:

Недостатком этих способов является низкая точность определения модуля скорости БО с помощью РЛС с грубыми измерениями угла места и азимута. При этом доминирующее влияние на точность определения модуля скорости оказывают ошибки измерения угла места (высоты) БО (Патент RU 2540323).

Наиболее близким заявляемому способу, то есть прототипом, является способ определения модуля скорости БО по выборкам квадратов дальности и высоты (Способ определения модуля скорости баллистической цели в наземной радиолокационной станции. Патент RU 2540323).

В РЛС через интервалы времени, равные периоду обзора Т0, измеряют дальность и высоту БО, производят преобразование измерений дальности и высоты в цифровые сигналы, формируют фиксированную выборку N оцифрованных сигналов высоты, определяют оценку высоты БО в середине интервала наблюдения путем взвешенного суммирования N оцифрованных измерений высоты (блоки 7-12 фиг. 1). Затем определяют геоцентрический угол между РЛС и БО в середине интервала наблюдения по формуле где rcp - дальность до БО в середине интервала наблюдения, Rз - радиус Земли (блок 13 фиг. 1). Определяют ускорение силы тяжести в середине интервала наблюдения по формуле где g0 - ускорение силы тяжести на поверхности Земли (блок 14 фиг. 1). В каждом обзоре перемножают оцифрованные сигналы дальности, то есть определяют квадраты дальности (блок 2 фиг. 1), формируют фиксированную выборку N оцифрованных сигналов квадратов дальности, производят взвешенное суммирование N оцифрованных сигналов квадратов дальности и определяют оценку второго приращения квадрата дальности за обзор (блоки 3-6 фиг. 1). Далее определяют значение модуля скорости БО в середине интервала наблюдения на невозмущенном пассивном участке траектории по формуле (блок 15 фиг. 1).

При высокоточных измерениях дальности (среднеквадратические ошибки (СКО) σr=25 м) точность определения модуля скорости ВО типа ракеты «Скад» с помощью РЛС метрового диапазона «Резонанс-НЭ» с грубыми измерениями угла места и азимута (ошибки измерения угла места и азимута - 1,5 градуса) повышается примерно в 8 раз по сравнению со способом оценивания по выборкам декартовых координат.

Однако при грубых измерениях дальности преимущество способа-прототипа практически утрачивается. Например, при σr=300 м и времени оценивания 30 секунд СКО определения модуля скорости увеличиваются с 19 м/с при σr=25 м до 282 м/с, то есть становятся больше ошибок определения модуля скорости () по выборкам декартовых координат (там же, таблица 1, фиг. 5).

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности определения модуля скорости БО за счет уменьшения влияния ошибок измерения дальности.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта, заключающемся в том, что через интервалы времени, равные периоду обзора Т0, в радиолокационной станции измеряют дальность и высоту БО, производят преобразование измерений дальности и высоты в цифровые сигналы, формируют фиксированную выборку N оцифрованных сигналов высоты БО, производят взвешенное суммирование N оцифрованных сигналов высоты и определяют оценку высоты БО в середине интервала наблюдения, определяют геоцентрический угол между РЛС и БО в середине интервала наблюдения по формуле где rcp - дальность до БО в середине интервала наблюдения, Rз - радиус Земли, определяют ускорение силы тяжести в середине интервала наблюдения по формуле где g0 - ускорение силы тяжести на поверхности Земли. Согласно изобретению в каждом обзоре измеряют радиальную скорость БО, производят преобразование измерений радиальной скорости в цифровые сигналы, перемножают цифровые сигналы радиальной скорости на цифровые сигналы дальности. Затем формируют фиксированную выборку из N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость, производят взвешенное суммирование N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость и определяют оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за обзор. Далее определяют значение модуля скорости БО в середине интервала наблюдения на невозмущенном пассивном участке баллистической траектории по формуле

Для доказательства реализуемости заявленного технического результата в таблице приведены результаты сравнения точности определения модуля скорости БО, типа ракеты «Скад», в РЛС «Резонанс-НЭ» различными способами.

Как видно из таблицы, точность определения модуля скорости в РЛС «Резонанс-НЭ» заявляемым способом по сравнению со способом-прототипом повышается почти в 15 раз при времени оценивания 30 секунд. При этом, в отличие от прототипа, при увеличении ошибок измерения дальности в 12 раз (с σr=25 м до σr=300 м) точность определения модуля скорости уменьшилась только на 10 процентов, а не в 8 раз, как в прототипе.

Значения СКО определения модуля скорости ракеты «Скад» в РЛС «Резонанс-НЭ» (ошибки измерения угла места и азимута σεβ=1,5 градуса, дальности σr=300 м, радиальной скорости ) вычислялись по формуле:

где rcp=330,25 км - дальность БО в середине интервала наблюдения;

εср=6,2° - угол места БО в середине интервала наблюдения;

- радиальная скорость БО в середине интервала наблюдения;

gcp=9,69 м/с2 - ускорение силы тяжести в середине интервала наблюдения;

Vcp=1436 м/с - модуль скорости БО в середине интервала наблюдения (там же, таблица 2, фиг. 5).

Значения СКО измерения угла места, дальности и радиальной скорости РЛС метрового диапазона «Резонанс-НЭ» приведены в альманахе «Вооружение ПВО и РЭС России» (М.: Издательство НО «Лига содействия оборонным предприятиям», 2011, с. 356-361).

Так же, как в прототипе, практически отсутствуют методические ошибки при определении модуля скорости в середине интервала наблюдения на невозмущенном пассивном участке траектории. Заявляемый способ также нельзя использовать на активном участке траектории и при совершении БО маневра на пассивном участке траектории. Для определения времени окончания активного участка траектории можно использовать изобретение «Способ радиолокационного определения времени окончания активного участка баллистической траектории» (патент RU №2509319), а для выявления маневра БО на пассивном участке траектории - изобретение «Способ радиолокационного обнаружения маневра баллистической цели на пассивном участке траектории» (патент RU №2524208).

Сущность заявляемого способа поясняется схемой, приведенной на фигуре 2, где

1 - измеритель дальности (блок);

2 - измеритель высоты (блок);

3 - измеритель угла места (блок);

4 - запоминающее устройство;

5 - блок умножителей (блок);

6 - блок весовых коэффициентов оценки высоты в середине интервала наблюдения (блок);

7 - сумматор;

8 - вычислитель геоцентрического угла (вычислитель);

9 - вычислитель ускорения силы тяжести (вычислитель);

10 - умножитель (блок);

11 - запоминающее устройство;

12 - блок умножителей (блок);

13 - блок весовых коэффициентов оценки первого приращения в середине интервала наблюдения (блок);

14 - сумматор;

15 - вычислитель модуля скорости;

16 - измеритель радиальной скорости (блок).

В блоках 1-9 так же, как в прототипе, определяют оценку высоты БО в середине интервала наблюдения путем взвешенного суммирования N оцифрованных измерений высоты и вычисляют геоцентрический угол между РЛС и БО в середине интервала наблюдения и ускорение силы тяжести.

В отличие от прототипа в схему введен измеритель радиальной скорости (блок 16). В умножителе перемножают оцифрованные сигналы радиальной скорости и дальности. В блоке весовых коэффициентов (13) определяют весовые коэффициенты оценки первого приращения произведения дальности на радиальную скорость в середине интервала наблюдения по формуле: , где i - порядковый номер произведения дальности на радиальную скорость в фиксированной выборке.

На входе сумматора 14 формируется фиксированная выборка сигналов взвешенных произведений дальности на радиальную скорость, а на выходе сумматора получают оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость в середине интервала наблюдения, которую подают на вычислитель модуля скорости. На три других входа вычислителя, так же, как в прототипе, подают оценку высоты БО, значения геоцентрического угла и ускорения силы тяжести. Выход этого вычислителя является выходом устройства определения модуля скорости БО.

К основным признакам, которые отличают изобретение от прототипа, а также характеризуют новизну изобретения, относятся следующие действия с оцифрованными радиолокационными сигналами:

- измерение радиальной скорости и преобразование этих измерений в цифровые сигналы;

- перемножение цифровых сигналов радиальной скорости на цифровые сигналы дальности в каждом обзоре;

- формирование фиксированной выборки из N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость;

- взвешенное суммирование N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость и определение оценки первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за обзор.

Таким образом, повышение точности определения модуля скорости баллистического объекта в середине интервала наблюдения на невозмущенном пассивном участке баллистической траектории в наземных РЛС с грубыми измерениями угла места, азимута и дальности достигается за счет использования фиксированных выборок произведений высокоточных измерений радиальной скорости на измерения дальности.

Способ радиолокационного определения модуля скорости баллистического объекта, заключающийся в том, что через интервалы времени, равные периоду обзора T0 радиолокационной станции, измеряют дальность и высоту баллистического объекта, производят преобразование измерений дальности и высоты в цифровые сигналы, формируют фиксированную выборку N оцифрованных сигналов высоты баллистического объекта, производят взвешенное суммирование N оцифрованных сигналов высоты и определяют оценку высоты баллистического объекта в середине интервала наблюдения, определяют геоцентрический угол между радиолокационной станцией и баллистическим объектом в середине интервала наблюдения по формуле где rcp - дальность до баллистического объекта в середине интервала наблюдения, Rз - радиус Земли, определяют ускорение силы тяжести в середине интервала наблюдения по формуле где g0 - ускорение силы тяжести на поверхности Земли, отличающийся тем, что в каждом обзоре измеряют радиальную скорость баллистического объекта, производят преобразование измерений радиальной скорости в цифровые сигналы, перемножают цифровые сигналы радиальной скорости на цифровые сигналы дальности, формируют фиксированную выборку N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость, производят взвешенное суммирование N оцифрованных сигналов произведений дальности на радиальную скорость и определяют оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за обзор, определяют значение модуля скорости баллистического объекта в середине интервала наблюдения на невозмущенной баллистической траектории по формуле



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для обнаружения когерентно-импульсных неэквидистантных радиосигналов и измерения радиальной скорости движущегося объекта; может быть использовано в радиолокационных системах управления воздушным движением для обнаружения и измерения скорости летательных аппаратов.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах ближней радиолокации для измерения курсовой скорости объекта. Достигаемый технический результат - измерение курсовой скорости объекта при визировании объекта к его курсу под углами больше нуля и меньше 90°.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах ближней радиолокации для измерения курсовой скорости объекта. Достигаемый технический результат - измерение курсовой скорости объекта при угле визирования к курсу больше нуля.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах безопасности для обнаружения и измерения в режиме реального времени параметров траекторий движущихся объектов при контроле больших по площади территорий, акваторий и воздушного пространства.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах ближней радиолокации. Достигаемый технический результат - увеличение точности измерения скорости объекта за счет измерения набега фазы.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях обнаружения и целеуказания, а также в радиолокационных станциях (РЛС) сопровождения для измерения истинного значения радиальной скорости цели.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обработки сигналов двухдиапазонных радиолокационных систем. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия и точности идентификации измерений, приходящих от двухдиапазонных радиолокационных систем.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обработки сигналов двухдиапазонных радиолокационных систем. Достигаемый технический результат - повышение точности обработки измерений дальности до цели и скорости сближения с целью.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при обработке информации, получаемой радиолокаторами с синтезированной апертурой для измерения скорости и азимутальной координаты надводных кораблей.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для вычисления на основе корреляционного принципа скорости движущегося объекта; может использоваться в автоматизированных системах управления воздушным движением для обнаружения и измерения скорости летательных аппаратов.

Изобретение относится к области радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов. Достигаемый технический результат - расширение информативности. Указанный результат достигается за счет того, что заявленный способ заключается в измерении скорости снарядов, определении отклонения снарядов от заданной траектории, формировании в направлении заданной траектории полета снарядов двух равнодоплеровских направлений во взаимно перпендикулярных плоскостях, определении зависимости траектории полета снарядов во времени на основе определения величины отклонения траекторий полета снарядов через равные промежутки времени, при этом величину отклонений определяют относительно равнодоплеровского направления на основе сравнения разности сигналов с выходов соответственно первого и третьего, второго и четвертого доплеровских радиолокаторов с заданными значениями, при этом устройство, реализующее способ, содержит четыре доплеровских радиолокатора, четыре обнаружителя, четыре формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, четыре формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, четыре формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, четыре вычислителя, два устройства сравнения, два блока определения зависимости траекторий полета снарядов от времени. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов и может быть использовано в прицельных системах летательных аппаратов. Достигаемый технический результат - расширение информативности. Указанный результат достигается за счет того, что заявленный способ заключается в измерении скорости снарядов, формировании в направлении заданной траектории полета снарядов равнодоплеровских направлений во взаимно перпендикулярных плоскостях за счет установки на равных расстояниях от заданной траектории полета снарядов во взаимно перпендикулярных плоскостях соответственно первого и второго, третьего и четвертого доплеровских радиолокаторов, определении зависимости траекторий полета снарядов от времени, определении скоростей полета снарядов и времени полета снарядов на основе фиксации моментов появления и пропадания доплеровских сигналов, при этом устройство, реализующее способ, содержит четыре доплеровских радиолокатора, четыре обнаружителя, четыре формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, четыре формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, четыре вычислителя, два устройства сравнения, два блока определения зависимости траекторий полета снарядов от времени и два блока определения зависимости скоростей полета снарядов от времени. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам обработки радиолокационных (РЛ) сигналов в радиолокационных станциях (РЛС) и может быть использовано для измерения скорости полета воздушного объекта (ВО). Достигаемый технический результат – расширение функциональных возможностей. Способ заключается в параллельном приеме и обработке отраженных от ВО сигналов в трех приемных каналах - суммарном, вертикальном разностном и горизонтальном разностном, в каждом из которых РЛ сигнал усиливают, когерентно детектируют, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал с одинаковым номером дальностного канала во всех трех приемных каналах, в каждом из приемных каналов вычисляется спектр сигнала для выделенного канала дальности, осуществляется выбор вертикального или горизонтального разностного канала приема РЛ сигнала в качестве измерительного на основе измерения средних значений амплитуд спектра сигнала на их выходах, вычисление разности этих амплитуд и вращения антенны вокруг оси излучения с излучением зондирующего РЛ сигнала до тех пор, пока разность средних значений амплитуд спектров сигнала не достигнет максимального значения, моноимпульсным методом рассчитывают значение угла прихода сигнала в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, по каждому спектральному отсчету с выхода выбранного разностного канала и суммарного канала методом линейного регрессионного анализа рассчитывают значения радиальной и тангенциальной составляющих скорости полета ВО в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу. РЛС для реализации способа содержит передатчик, три приемных канала - суммарный и два разностных канала в горизонтальной и вертикальной плоскости, каждый из которых содержит усилитель, когерентный детектор, устройство стробирования по дальности, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель спектра сигнала, моноимпульсную антенно-фидерную систему, циркулятор, два измерителя средних значений амплитуд спектра сигнала, блок вычитания, анализатор разности амплитуд, коммутатор, вычислитель и блок управления антенной, определенным образом соединенные между собой. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения путевой скорости транспортных средств с использованием эффекта Доплера для электромагнитных волн. Технический результат - повышение точности измерения скорости достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные генератор СВЧ и направленный ответвитель, последовательно соединенные антенну, циркулятор и смеситель, при этом основной выход направленного ответвителя подсоединен к входу циркулятора, а вспомогательный выход соединен со вторым входом смесителя, а также вычислительный блок, добавлены генератор пилообразного напряжения, коммутирующий блок, первый и второй блок спектральной обработки и блок вычисления взаимной корреляции, при этом генератор пилообразного напряжения соединен со входом генератора СВЧ, коммутирующий блок одним входом соединен с выходом смесителя, а другим - с управляющим выходом генератора пилообразного напряжения, первый вход блока вычисления взаимной корреляции соединен с первым выходом коммутирующего блока через первый блок спектральной обработки, второй вход соединен со вторым выходом коммутирующего блока через второй блок спектральной обработки, а выход соединен с вычислительным блоком. 4 ил.
Наверх