Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго



Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго
Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго

Владельцы патента RU 2677586:

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

Изобретение относится к области определения координат летательных аппаратов различного назначения и может быть использовано в военной технике. Достигаемый технический результат - разработка способа определения координат летательных аппаратов при наличии минимально необходимого объема информации, а также оценка точности позиционирования объекта. Указанный результат достигается за счет того, что на первом и втором измерительных пунктах измеряют дальность и углы места R112, где индексы обозначают номер измерительного пункта с соответствующими координатами (ХГ1; hГ1; YГ1), (ХГ2; hГ2; YГ2), преобразуют измеренные величины в прямоугольные координаты объекта измерений (ХГО; hГO, YГО), при этом измеренная величина R1=const геометрически определяет сферу радиуса R1 с центром в первом измерительном пункте, измеренная величина ε1 определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε1 и вершиной в первом измерительном пункте, измеренная величина ε2 определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε2 и вершиной во втором измерительном пункте, осуществляет обработку внешнетраекторной информации путем решения геометрической задачи пересечения прямого кругового конуса и сферы с центром в первом измерительном пункте и прямого кругового конуса с вершиной во втором измерительном пункте, точки пересечения указанных геометрических фигур определяют положение объекта измерений, причем алгебраическое решение геометрической задачи сводится к поиску корней системы двух квадратных уравнений, описывающих две окружности, принадлежащие горизонтальной плоскости

с последующим определением аппликаты летательного аппарата по зависимости hГО=hГ1+R1sin ε1. 2 ил.

 

Изобретение относится к области обнаружения и определения координат различных объектов (летательных аппаратов различного назначения, снарядов, ракет) и может быть использовано в военной технике.

В настоящее время известны различные способы определения координат объектов с использованием способов передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков (патент Российской Федерации №2436232) [1], способ триангуляции целей (патент Российской Федерации №2423720) [2]. Недостатками данных способов являются сложность обработки информации от пунктов обнаружения объектов, использование только активного радиолокационного диапазона электромагнитных волн, большое число измеряемых параметров.

Способ автоматизированного определения координат беспилотных летательных аппаратов (патент Российской Федерации №2523446) [3], заключается в применении камер кругового обзора, видеомонитора, ЭВМ и лазерного дальномера для подсветки летательного аппарата. Камеры кругового обзора размещают симметрично и направляют в разные стороны, так чтобы вести наблюдение на 360° по горизонту в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Появление летательного аппарата фиксируется автоматически как помеха, возникающая на кадре видеопоследовательности относительно предыдущего, а полученные данные обрабатываются на ЭВМ, где рассчитываются угловые координаты летательного аппарата относительно центра углоизмерительного устройства, которое с помощью поворотных механизмов направляет лазерный дальномер на летательный аппарат для измерения дальности до него. Измеренная дальность поступает на устройство обработки и отображения информации, где происходит определение прямоугольных координат объекта (XГО; hГО; YГО).

Способ определения координат летательных аппаратов на основе использования двух дирекционных углов и одного угла места (патент Российской Федерации №260149) [4], заключается в измерении указанных параметров с двух пунктов сопряженного наблюдения, с последующим пересчетом величин (α1, α2, ε2) в координаты объекта.

Общим недостатком данных способов определения координат летательных аппаратов является определенная избыточность информации о положении объекта, неполное использование данных измерений и как следствие немаксимальная точность, а также отсутствие способов оценки точности координат и их коэффициента корреляции.

Задачей, стоящей перед настоящим изобретением, является разработка способа получения координат измеряемого объекта при наличии минимально необходимого для получения результата объема информации, оценка точности позиционирования объекта и зависимости координат.

Поставленная задача решается следующим образом.

В настоящее время дальномерно-пеленгационный метод определения координат объектов широко распространен в практике оптических и радиолокационных измерений (рис. 1). Он основан на измерении угловых координат объекта в горизонтальной (азимут А или дирекционный угол α) и вертикальной плоскостях (угол места ε), а также дальности до него R (рис. 1). В простейшем случае организации таких измерений достаточно одного измерительного пункта с известными координатами (XГ, hГ; YГ), чтобы по величинам (α, ε, R) однозначно определить пространственные координаты летательного аппарата по зависимостям

С целью повышения надежности получения траекторией информации количество измерительных пунктов увеличивают до двух-четырех единиц. При этом на каждом из них проводятся аналогичные измерения трех сферических координат объекта (αi, εi, Ri). В этом случае возникает некоторая избыточность информации, определяемая разностью между числом регистрируемых параметров и числом степеней свободы объекта равном трем. В случае двух измерительных пунктов синхронно регистрируется шесть параметров (α1, ε1, R1) (α2, ε2, R2), где индекс показывает номер измерительного пункта. Чаще всего вторая тройка чисел используется по аналогии с первой для вычисления координат объекта по зависимостям (1) и служит только для контроля вычислений. В тоже время любая тройка чисел из шести измеренных параметров (α1, ε1, R1, α2, ε2, R2), позволяет определить координаты объекта. При таком способе обработки большая часть полученной траекторной информации теряется, а возможности измерительной техники используются не в полной мере. В случае получения неполной информации с измерительных средств использовать канонические зависимости дальномерно-пеленгационного способа (1) не представляется возможным. Поэтому возникает необходимость разработки способа определения положения объекта при неполных измерениях, одним из которых является случай регистрации трех величин - α1, ε2, R2 или α2, ε1, R1. Все дальнейшие выкладки для определенности выполнены для первого случая, а второй вариант можно получить из первого путем замены индексов «1» на «2» и «2» на «1».

Необходимо отметить, что при использовании тройки чисел α1, ε1, R2 имеет место совершенно иная геометрическая картина измерений. Здесь в отличие от рассматриваемого случая на первом измерительном пункте должны быть определены две величины (α1; ε1), а дальность до объекта измерения R2 определяется со второго измерительного пункта. В исследуемом варианте производства внешнетраекторных измерений на первом измерительном пункте регистрируются направление на исследуемый объект α1, а на втором - угол места ε2 и дальность до него R2. Данное обстоятельство требует решения принципиально иной геометрической задачи.

Математически задача формулируется следующим образом. Пусть известны географические координаты первого измерительного пункта ИП-1 (XГ1; hГ1; YГ1), с которого измерены угол места объекта ε1 и дальность до него R1, а также географические координаты второго измерительного пункта ИП-2 (XГ2; hГ2; YГ2), с которого измерен места объекта ε2. Необходимо найти географические координаты объекта (XГО; hГО; YГО) (рис. 2). Геометрически данная задача представляет собой поиск точек пересечения сферы и прямого вертикального кругового конуса с одним центром и другого прямого вертикального круглого конуса.

Геометрическим местом точек пересечения сферы и прямого вертикального круглого конуса с единым центром является окружность радиуса r1, лежащая в горизонтальной плоскости, на высоте от ИП-1. Аппликата точки пересечения может быть найдена по зависимости

Радиус окружности, получаемой в сечении горизонтальной плоскости (1) на высоте hГО, можно найти по зависимости, очевидной из построения

Таким образом, уравнение окружности Окр1, лежащей в горизонтальной плоскости (1), полученной пересечением сферы и конуса, имеет вид

Горизонтальная плоскость (1) пересекает второй конус по окружности Окр2 радиуса r2, центр которой в плане совпадает с ИП-2. Радиус окружности r2 можно найти по зависимости

а ее уравнение имеет вид

Искомыми координатами объекта будут точки пересечения двух окружностей Окр1 и Окр2, лежащих в плоскости (1). Найдем решение задачи пересечения двух окружностей вида

С этой целью раскроем скобки

Вычтем из первого уравнения системы второе, получим

.

Отсюда

или

где

Заменим в системе (6) второе уравнение на выражение (7), получим

Упростим данное выражение

Приведем подобные слагаемые

Найдем решение полученного квадратного уравнения и ординату объекта

Неизвестную абсциссу x1,2 определяют из выражения (7)

Исходными данными для расчетов являются 9 величин: arg(XГ1; hГ1; YГ1, XГ2; hГ2; YГ2; YГ2; ε1; R1; ε2), а решением - три величины (XГО; hГО; YГО).

Так как итоговая зависимость результатов расчетов от аргументов достаточно сложная, то для оценки точности координат целесообразно использовать метод линеаризации. В условиях рассматриваемого способа срединную ошибку координаты XГО можно найти по следующей зависимости:

где Е[XГО], D[XГО] - срединная ошибка и дисперсия определения координаты XГО объекта;

- частная производная координаты XГО по дальности до объекта с первого измерительного пункта. Она показывает, насколько изменится расчетное значение XГО при изменении R1 на единицу;

Е[ε1], E[R1], E[ε2] - срединные ошибки измерений углов места и дальности до объекта с измерительных пунктов.

Аналитические зависимости для расчета срединных ошибок координат hГО и YГО имеют вид аналогичный (8)

По этой же причине частные производные, входящие в выражения (8)-(9), целесообразно определять по формулам численного дифференцирования по трем точкам

или по двум точкам

Другие частные производные, входящие в выражения (8) и (9), целесообразно определять по аналогичным зависимостям.

Так как искомые координаты объекта зависят от одних и тех же величин arg, то по отношению друг к другу выходные параметры XГО; hГО; YГО будут являться зависимыми случайными величинами. Парный коэффициент корреляции KXY можно найти по формуле

Поскольку все аргументы являются некоррелированными, т.е. , то второе слагаемое в последней формуле можно отбросить, тогда ковариационная матрица системы случайных величин (XГО; hГО; YГО) будет иметь вид

Таким образом, предлагаемый способ определения положения объекта засечкой с двух измерительных пунктов по двум углам места и дальности, позволяет определять положение летательного аппарата дальномерно-пеленгационным способом организации измерений в оптическом и радиолокационном диапазонах электромагнитных волн при наличии минимально необходимой информации и оценивать его точность.

Источники информации

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

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

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

4. Шишков С.В. Способ определения координат летательных аппаратов на основе использования двух дирекционных углов и одного угла места. - М.: ФИПС Патент на изобретение №2601494, 20.04.2015 г.

Способ определения положения летательного аппарата, заключающийся в том, что на первом и втором измерительных пунктах измеряют дальность и углы места R112, где индексы обозначают номер измерительного пункта с соответствующими координатами (ХГ1; hГ1; YГ1), (ХГ2; hГ2; YГ2), отличающийся тем, что преобразуют измеренные величины в прямоугольные координаты объекта измерений (ХГО; hГO, YГО), при этом измеренная величина R1=const геометрически определяет сферу радиуса R1 с центром в первом измерительном пункте, измеренная величина ε1 определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε1 и вершиной в первом измерительном пункте, измеренная величина ε2 определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε2 и вершиной во втором измерительном пункте, осуществляет обработку внешнетраекторной информации путем решения геометрической задачи пересечения прямого кругового конуса и сферы с центром в первом измерительном пункте и прямого кругового конуса с вершиной во втором измерительном пункте, точки пересечения указанных геометрических фигур определяют положение объекта измерений, причем алгебраическое решение геометрической задачи сводится к поиску корней системы двух квадратных уравнений, описывающих две окружности, принадлежащие горизонтальной плоскости

с последующим определением аппликаты летательного аппарата по зависимости hГО=hГ1+R1sin ε1.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к устройству и способу управления мобильным роботизированным устройством сети роботизированных устройств. Устройство содержит процессор, блок памяти, сенсоры местоположения, сенсоры окружающей среды, модуль управления приводами, детектор изменения параметров задачи мониторинга, сетевой приемник/передатчик, детектор целевого объекта, блок памяти.

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами. Техническим результатом изобретения является повышение динамической точности управления.

Изобретение относится к области комплексного контроля инерциальных навигационных систем управления подвижными объектами и, в частности, к средствам аппаратурно безызбыточного контроля систем ориентации и навигации беспилотных и дистанционно пилотируемых летательных аппаратов повышенной информационной производительности.

Изобретение относится к бортовым устройствам для систем автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА). Техническим результатом является повышение устойчивости процессов управления.

Изобретение относится к бортовому радиоэлектронному оборудованию. Техническим результатом является повышение надежности.
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение при управлении беспилотными летательными аппаратами (БЛА). Технический результат - повышение эффективности управления путем независимого ввода дополнительных поправок в каждый из приводов наведения БЛА и повышение точности наведения.

Группа изобретений относится к способу соединения гофрированного шланга с корпусом. В корпусе выполняют высверленное отверстие с диаметром, меньшим чем наружный диаметр гофрированного шланга, и заправляют или запрессовывают гофрированный шланг в отверстие.

Изобретение относится к технике управления и может применяться для наведения летательных аппаратов (ЛА) на радиоизлучающие воздушные цели с использованием угломерных двухпозиционных радиолокационных систем.

Изобретение относится к средствам управления, а более конкретно - к системам поиска, обнаружения, опознавания и слежения, получившим широкое распространение во многих областях народного хозяйства и в военной технике.

Изобретение относится к области пассивной оптической локации и может быть использовано для обнаружения оптических импульсных сигналов на фоне мощной фоновой засветки и для определения времени прихода оптического сигнала на фоне помех.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям (радиолокаторам), устанавливаемым на летательных аппаратах. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей устройства за счет реализации функции обнаружения малоскоростных и неподвижных целей на фоне поверхности земли.

Изобретение относится к области радиолокационной техники, а именно к способам определения угловых координат измерений произвольного количества точечных близко расположенных целей.

Изобретение относится к области радиопеленгования импульсных радиоизлучателей электромагнитной энергии (например, молниевых разрядов) в приземном волноводе Земля - ионосфера.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для сокращения времени обзора направления. Достигаемым техническим результатом изобретений является сокращение временных затрат на обнаружение подвижных целей и на измерение их координат в условиях действия пассивных помех.

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 области создания портативных навигационных приемников, а также средств автономного контроля навигационных сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к радиотехническим системам, и может быть применено в конструкции радиолокационной системы с использованием вторичного излучения радиоволн.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. .

Изобретение относится к области радиолокации и может применяться для обнаружения, распознавания и классификации радиолокационных сигналов. .

Изобретение относится к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы).

Изобретение относится к области определения координат летательных аппаратов различного назначения и может быть использовано в военной технике. Достигаемый технический результат - разработка способа определения координат летательных аппаратов при наличии минимально необходимого объема информации, а также оценка точности позиционирования объекта. Указанный результат достигается за счет того, что на первом и втором измерительных пунктах измеряют дальность и углы места R1,ε1,ε2, где индексы обозначают номер измерительного пункта с соответствующими координатами,, преобразуют измеренные величины в прямоугольные координаты объекта измерений, при этом измеренная величина R1const геометрически определяет сферу радиуса R1 с центром в первом измерительном пункте, измеренная величина ε1 определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε1 и вершиной в первом измерительном пункте, измеренная величина ε2 определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε2 и вершиной во втором измерительном пункте, осуществляет обработку внешнетраекторной информации путем решения геометрической задачи пересечения прямого кругового конуса и сферы с центром в первом измерительном пункте и прямого кругового конуса с вершиной во втором измерительном пункте, точки пересечения указанных геометрических фигур определяют положение объекта измерений, причем алгебраическое решение геометрической задачи сводится к поиску корней системы двух квадратных уравнений, описывающих две окружности, принадлежащие горизонтальной плоскости с последующим определением аппликаты летательного аппарата по зависимости hГОhГ1+R1sin ε1. 2 ил.

Наверх