Способ определения координат летательных аппаратов с использованием одного дирекционного угла и двух углов места



Способ определения координат летательных аппаратов с использованием одного дирекционного угла и двух углов места
Способ определения координат летательных аппаратов с использованием одного дирекционного угла и двух углов места
Способ определения координат летательных аппаратов с использованием одного дирекционного угла и двух углов места
Способ определения координат летательных аппаратов с использованием одного дирекционного угла и двух углов места

Владельцы патента RU 2645549:

Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" (RU)

Изобретение относится к способу определения положения летательного аппарата. Для определения положения летательного аппарата в декартовой системе координат производят засечки с двух измерительных пунктов с известными координатами одного дирекционного угла и двух углов места с последующей обработкой полученной информации на ЭВМ. Определяют координаты летательного аппарата путем решения геометрической задачи пересечения прямого круглого конуса с вертикальной осью симметрии и центром во втором измерительном пункте с прямой, проходящей через первый измерительный пункт. Обеспечивается повышение точности определения координат летательного аппарата и уменьшение времени обработки информации при их определении. 2 ил.

 

Изобретение относится к области обнаружения и определения координат летательных аппаратов и может быть использовано в военной технике.

Известны различные способы определения координат объектов с использованием способов передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков (патент РФ №2436232) и способ триангуляции целей (патент РФ №2423720) [1, 2]. Недостатками данных способов является сложность обработки информации от пунктов обнаружения объектов, использование только активного радиолокационного диапазона электромагнитных волн.

Способ автоматизированного определения координат беспилотных летательных аппаратов (патент РФ №2523446 - прототип) [3], заключается в с применением камер кругового обзора, видеомонитора, ориентированного в пространстве, ЭВМ и лазерного дальномера для подсветки летательного аппарата, отличающийся тем, что камеры кругового обзора размещены симметрично и направлены в разные стороны, так чтобы вести наблюдение на 360° в оптическом диапазоне электромагнитных волн днем и ночью, и появление летательного аппарата фиксируется автоматически как помеха, возникающая на кадре видеопоследовательности относительно предыдущего, а полученные данные обрабатываются на ЭВМ, где вырабатываются угловые значения местонахождения летательного аппарата по высоте по горизонту относительно центра углоизмерительного устройства, которое с помощью поворотных механизмов направляет лазерный дальномер на летательный аппарат для измерения дальности до него, затем измеренная дальность от летательного аппарата поступает на устройство обработки и отображения информации (ЭВМ), где происходит автоматизирование определение пространственных координат XБЛА, YБЛА, ZБЛА летательного аппарата.

Основными недостатками являются демаскирующая составляющая данного способа, связанная с использования лазерного излучения, что снижает эффективность использования приведенного способа по обнаружению и определению пространственных координат летательных аппаратов в скрытом режиме работы, а также большие ошибки поворотных механизмов в процессе наведения лазерного дальномера и обработки полученной информации.

Как общий недостаток данных способов определения координат летательных аппаратов - не полное использование данных измерений и как следствие - не максимальная точность.

Задачей, стоящей перед настоящим изобретением, является повышение точности определения координат летательных аппаратов и уменьшения времени на обработку полученной информации в пассивном и активном режимах работы.

Поставленная задача решается следующим образом.

В настоящее время пеленгационный метод определения координат объектов широко распространен в практике оптических и радиолокационных внешнетраекторных измерений. Он основан на измерении угловых координат объекта в горизонтальной (азимут или дирекционный угол) и вертикальной (угол места) плоскостях (фиг. 1). В этом случае достаточно двух измерительных пунктов (ИП), чтобы однозначно определить пространственные координаты летательного аппарата.

В результате измерений с двух ИП определяются величины дирекционных углов и углов места (α1; ε1) и (α2; ε2), по которым пересчитываются координаты объекта в прямоугольной геодезической системе координат.

где Б - база, т.е. расстояние между ИП;

АХ - азимут (дирекционный угол) с одного ИП на другой.

Дальнейшие обязательно синхронные измерения этих углов позволяет вычислять координаты объекта, относящиеся к последующим моментам времени.

Но уже в этом случае обращает на себя внимание тот факт, что в совокупности измеряемых параметров, которые составляет четверка чисел, содержится определенная избыточность данных, так как минимальная информация, необходимая для определения положения центра масс объекта (летательного аппарата) в любой СК, должна содержать три независимых измерения. Также об этом говорит то, что число степеней свободы материальной точки равно трем. Это обстоятельство подтверждается и видом указанных выше зависимостей, которые в качестве аргументов содержат лишь три величины (А1, А2, ε1). Обычно четвертый параметр либо совсем отбрасывается, либо в лучшем случае используется для контроля. Однако и в том и другом случае информация теряется.

Из теории известно, что пара чисел (α; ε) геометрически однозначно определяет прямую в пространстве. При наличии двух измерительных пунктов таких прямых можно построить две. Данные прямые пересекаются в точке, где в момент засечки находится объект. Однако при наличии ошибок измерений прямые ИПi-О в общем случае не пересекутся в одной точке, а будут являться скрещивающимися. Истинное положение объекта будет определяться некоторой областью пространства, которая будет тем больше, чем ниже точность измерений величин (Ai, εi). Повышения достоверности результатов можно добиться, увеличивая число ИП, но в этом случае использовать классические зависимости (1) не представляется возможным. Таким образом, необходимо искать иные пути обработки результатов ВТИ.

Минимальная информация, необходимая для определения положения центра масс объекта (летательного аппарата) в любой СК, должна содержать три независимых измерения.

В дальнейшем задача сводится к пересчету тройки исходных величин сферической СК в тройку искомых величин прямоугольной СК. Число возможных сочетаний троек чисел из четырех равно C34=4. Здесь возможны два принципиально разных геометрических подхода к решению задачи определения объекта.

В качестве исходной информации служат величины (α1; ε1; ε2) или (ε1; α2; ε2). Первые две из них (α1; ε1) также определяют линию, проходящую через ИП1 в направлении на объект. Геометрическим местом точек, для которых величина ε2=const, есть прямой круглый конус с вертикальной осью симметрии и вершиной в ИП2. Положение объекта в данном случае будет определяться точкой пересечения прямой и конуса (фиг. 2).

Плоскость и прямой круглый конус в пространстве могут располагаться одним из следующих образов (примем во внимание одну из двух частей конуса).

1. Прямая проходит через вершину конуса и совпадает с его образующей. В этом случае общих точек у этих объектов будет бесконечное множество.

2. Прямая проходит через вершину конуса и не совпадает с его образующей. В этом случае прямая и конус имеют одну общую точку - вершину.

3. Прямая параллельна образующей конуса, лежит вне его и не проходит через вершину. В этом случае общих точек у этих объектов нет.

4. Прямая параллельна образующей конуса, лежит внутри его и не проходит через вершину. В этом случае прямая и конус имеют одну общую точку.

5. Прямая не параллельна образующей конуса его и не проходит через вершину. В этом случае прямая и конус имеют либо две общие точки, либо таких точек нет.

Чаще всего на практике реализуется пятый случай. В том случае, когда точек пересечения две, необходимо вводить дополнительные условия выбора одной из них. В качестве такого может быть использовано условие близости к истинному решению, определенному хотя бы приближенно. В рассматриваемом случае в качестве истинного значения целесообразно использовать решение, полученное первым методом.

После получения четырех положений объекта за окончательное можно принять средневзвешенное значение, где в качестве веса целесообразно принять величины, обратные квадратам срединных ошибок измерений данных величин. Расчет их «вручную» невозможен, поэтому в первом приближении можно ограничиться среднеарифметическим из четырех значений.

Уравнение прямого круглого конуса с вертикальной осью симметрии, проходящей через ИП2 (x2; h2; y2), имеет вид

,

где а - радиус сечения конуса на высоте с от вершины.

Из фиг. 2 следует, что tg ε2=с/а, тогда с=а tg ε2. С учетом этого уравнение конуса перепишем в виде:

.

или

.

Уравнение прямой будет иметь вид

Подставляя величины х, h, y из параметрического уравнения прямой

x=x1+kcosε1cosα1; h=h1+ksinε1; y=y1+kcosε1sinα1

в уравнение конуса, получим

Раскладывая по степеням k, получим

или упрощая

;

;

.

Таким образом, получили квадратное уравнение относительно параметра k, решение которого имеет вид:

Д=b2-4ас; k1,2=(-b±√Д)/2а.

Величина b четная, поэтому решение можно найти через 1/4Д.

Д/4=(b/2)2-ас; k1,2=[-(b/2)±√(1/4Д)]/а.

Определяют положение объекта в ГСК

xГ=x1+kcosε1cosα1; yГ=y1+ksinε1cosα1; yГ=y1+kcosε1sinα1.

Таким образом, способ определения пространственных координат летательных аппаратов на основе использования одного дирекционного угла и двух углов места, позволяющий определить положение летательного аппарата, в данном случае будет определяться точкой пересечения прямой и конуса, что уменьшает время обработки полученной информации от датчиков работающих в оптическом и радиолокационном диапазонах электромагнитных волн.

Источники информации

1. Панов В.П., Приходько В.В. Способ передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков. - ФИПС. Патент на изобретение №2436232, 10.12.2011 г.

2. Безяев B.C. Способ триангуляции целей. - ФИПС. Патент на изобретение №2423720, 10.07.2011 г.

3. Шишков С.В. Способ автоматизированного определения координат беспилотных летательных аппаратов. - ФИПС. Патент на изобретение №2523446, 26.05.2014 г.

Способ определения положения летательного аппарата в декартовой системе координат на основе засечки с двух измерительных пунктов с координатами

1, h1, у1) и (х2, h2, у2) одного дирекционного угла α1 и двух углов места ε1, ε2 с последующей обработкой внешнетраекторной информации на ЭВМ путем решения геометрической задачи пересечения прямого круглого конуса с вертикальной осью симметрии и центром во втором измерительном пункте с прямой, проходящей через первый измерительный пункт, алгебраически сводящейся к поиску корней квадратного уравнения вида относительно параметра k вида

k2[cos2ε1tg2ε2-sin2ε1]+k[2cos ε1cos α1(x1-x2)tg2ε2+2cos ε1sin α1(y1-y2)tg2ε2-

2sin ε1(h1-h2)+(x1-x2)2tg2ε2+(y1-y2)2tg2ε2-(h1-h2)2=0,

и последующим определением искомых координат летательного аппарата (хГ, hГ, уГ) по зависимостям вида: хГ=x1+k cosε1cos α1; hГ=h1+k sin ε1; уГ=y1+k cos ε1sin α1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ с летательного аппарата (ЛА), в частности с беспилотного ЛА.

Изобретение относится к аварийной радиомаяковой системе, предназначенной для установки на летательных аппаратах. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы).

Изобретение относится к области спутникового радиоконтроля и может быть использовано при поиске и локализации позиций земных станций (ЗС) спутниковой связи - источников помех стволам с прямой ретрансляцией спутников-ретрансляторов (СР) на геостационарной орбите.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к управлению курсом передвижения животных. Выполняют измерение скорости, направление движения животного и регистрацию паспортных данных животного при помощи закрепленного транспондера на теле животного (3).

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к средствам диагностики злокачественных новообразований. Устройство позиционирования содержит источник излучения в виде полупроводникового диодного лазера и селективно-спектральную фоточувствительную цифровую видеокамеру, выполненные с возможностью установки над операционным полем, метку, подключенную через блок цифровой обработки сигнала к персональному компьютеру, при этом метка выполнена одноканальной и установлена на источнике излучения, пять анкеров выполнены с возможностью установки на верхний и нижний угол раны и справа, слева и снизу от операционного поля, а одноканальная метка и анкеры подключены к шлюзу и блоку цифровой обработки с образованием системы навигации SDS-TWR.

Изобретение относится к системам дистанционного контроля запусков космических аппаратов. Технический результат состоит в повышении точности определения формы выделенного возмущения.

Изобретение относится к области нелинейной радиолокации и может быть использовано при разработке нелинейных радиолокаторов, осуществляющих поиск объектов, представляющих собой радиоэлектронные устройства и контактирующие металлические поверхности, за счет обнаружения нелинейных свойств элементов, являющихся составной частью таких объектов поиска.

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для спутниковой системы позиционирования.Технический результат состоит в повышении эффективности оценки направления поступления сигналов.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам пассивной радиолокации, состоящей в определении углов пеленга источника радиоизлучения (ИРИ) за счет приема электромагнитных волн, создаваемых ИРИ, пассивной распределенной в пространстве радиолокационной системой и их последующей цифровой обработки.

Способ защиты вертолета от управляемых боеприпасов заключается в поиске с борта вертолета оптического излучения управляемого боеприпаса (УБП), включает отстрел аэрозолеобразующего боеприпаса в направлении полета вертолета и формирование на установленной дистанции аэрозольного облака, подсвечивание его лазерным излучением в диапазоне частот инфракрасного спектра, соответствующих вертолету, определение по оптическому излучению функционирования составных элементов УБП параметров его траектории полета, определение по их значениям величины промаха УБП относительно вертолета и сравнение ее значения с заданным.

Изобретение относится к военной области, а имено к методам индивидуальной защиты летательных аппаратов от ракет, оснащенных головками самонаведения с матричными фотоприемными устройствами.

Изобретение относится к средствам противовоздушной обороны. В способе искажают натурный рельеф местности, распознаваемый системой самонаведения средства нападения, формируя на удалении от зоны расположения обороняемого объекта, включающей в себя по меньшей мере три натурные реперные точки А, В, С, ложную зону, которая включает в себя по меньшей мере три ложные реперные точки А*, В*, С* и которая идентична, на уровне точности устройства распознавания местности системой самонаведения средства нападения, натурной зоне обороняемого объекта.

Изобретение относится к области противодействия управляемому оружию на основе самонаведения на источник оптического излучения. Способ применения ложной тепловой ловушки основан на обнаружении управляемого элемента поражения с тепловой головкой самонаведения, определении текущей скорости полета летательного аппарата, в соответствии с которой регулируют силу тяги и время включения реактивного двигателя тепловой ловушки, поджигают вышибной заряд и термическое вещество тепловой ловушки, выбрасывают тепловую ловушку и стабилизируют ее полет в требуемом направлении, включают в заданное время реактивный двигатель тепловой ловушки и осуществляют ее полет под действием силы тяги реактивного двигателя с требуемой скоростью.
Изобретение относится к боеприпасам, предназначенным для постановки высотных завес и защиты объектов от высокоточных средств поражения. В способе создания комбинированной низкотемпературной помехи для ложной цели или маскировочной завесы снаряжение боеприпасов выполняют в виде тлеющих ленточных или ленточно-спиральных элементов на основе бумаги.

Изобретение относится к способам определения координат летательных аппаратов. Для определения координат летательных аппаратов принимают и формируют информацию в пространственно разнесенных приемниках, одновременно регистрируют информацию на основе двух дирекционных углов и угла места летательного аппарата, обрабатывают ее в ЭВМ определенным образом, определяя координаты летательного аппарата в геодезической системе координат.

Изобретение относится к области защиты летательного аппарата в процессе противодействия управляемому оружию на основе системы самонаведения на источник оптического излучения.

Изобретение относится к способу имитации оптического излучения воздушных целей. Для имитации воздушной цели сбрасывают источник ложного излучения, в котором индуцируют ложное оптическое излучение широкой полосы с помощью набора излучающих светодиодов различного диапазона и/или лазеров, смешивают мультипликативно эти дискретные излучения на нелинейных оптических элементах, выделяют и фильтруют участки спектров, необходимые для имитации конкретной воздушной цели, а ненужные компенсируют или ослабляют с помощью оптических фильтров, затем аддитивно смешивают и рассеивают их на внешней оболочке имитатора.

Изобретение относится к устройствам для систем противоракетной обороны, а также к средствам уничтожения живой силы и техники вероятного противника. Согласно способу поражения цели боевой лазер, выполненный с возможностью сбивать ракету, запускают в полет на ракете и поражают цель излучением лазера.

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в средствах противовоздушной обороны. Зенитная ракетно-пушечная боевая машина (ЗРПБМ) содержит башенную установку с пушечным и ракетным вооружением, зенитные управляемые ракеты (ЗУР) с оптическими и радиолокационными ответчиками, оптико-электронную аппаратуру визирования ЗУР, цифровую вычислительную систему, радиолокационную станцию (РЛС) обнаружения целей, РЛС сопровождения целей и ввода ЗУР миллиметрового диапазона волн (ССЦР) с устройством обработки сигналов и управления, задающий генератор (ЗГ), усилитель мощности (УМ), передающий тракт, приемопередающую основную антенну (OA), с корпусом в виде металлического кольца, в виде фазированной антенной решетки (ФАР) проходного типа с пространственным возбуждением с системой управления лучом (СУЛ), моноимпульсным облучателем (МИО), приемным трактом, малошумящими усилителями (МШУ), приемником промежуточной частоты (ПЧ-приемник), приемную антенну ввода ЗУР (АВР) в виде ФАР проходного типа с пространственным возбуждением с СУЛ, МИО, приемным трактом, МШУ, ПЧ-приемником, примыкающие друг к другу линейные модули с основанием в виде металлической ленты с многопроводной печатной платой, стяжки с закрепленными между собой металлическими пластинами, упоры.

Изобретение относится к боеголовкам стратегических и тактических ракет, выходящим при полете за пределы атмосферы. Баллистическая платформа с анти-противоракетами содержит боеголовку, систему наведения, источник электропитания и ракетные двигатели. При этом дополнительно имеет отсоединяемые штанги, на концах которых имеются анти-противоракеты. Обеспечивается уменьшение вероятности поражения боеголовки. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу определения положения летательного аппарата. Для определения положения летательного аппарата в декартовой системе координат производят засечки с двух измерительных пунктов с известными координатами одного дирекционного угла и двух углов места с последующей обработкой полученной информации на ЭВМ. Определяют координаты летательного аппарата путем решения геометрической задачи пересечения прямого круглого конуса с вертикальной осью симметрии и центром во втором измерительном пункте с прямой, проходящей через первый измерительный пункт. Обеспечивается повышение точности определения координат летательного аппарата и уменьшение времени обработки информации при их определении. 2 ил.

Наверх