RU2048684C1 - Method for tracking maneuvering aerial target - Google Patents

Method for tracking maneuvering aerial target Download PDF

Info

Publication number
RU2048684C1
RU2048684C1 RU93038324A RU93038324A RU2048684C1 RU 2048684 C1 RU2048684 C1 RU 2048684C1 RU 93038324 A RU93038324 A RU 93038324A RU 93038324 A RU93038324 A RU 93038324A RU 2048684 C1 RU2048684 C1 RU 2048684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
maneuver
target
bearing
filter
smoothing
Prior art date
Application number
RU93038324A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93038324A (en
Inventor
В.М. Барашков
Е.Л. Гайдук
М.Ф. Кручинецкий
В.М. Леонов
Original Assignee
Войсковая часть 99727
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Войсковая часть 99727 filed Critical Войсковая часть 99727
Priority to RU93038324A priority Critical patent/RU2048684C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2048684C1 publication Critical patent/RU2048684C1/en
Publication of RU93038324A publication Critical patent/RU93038324A/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: computer-aided digital systems for detecting and processing radar information. SUBSTANCE: method involves digital radar measurement of aerial target coordinate rates, smoothing down of current parameters of target path accompanied by variation of filter gain depending on stored maneuver probability. Novelty is setting of filter gain at the moment of target entrance into probable maneuver region depending on stored maneuver probability. EFFECT: improved tracking accuracy due to compensation for dynamic component of tracking error caused by target maneuver. 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в автоматизированных цифровых системах обнаружения и обработки радиолокационной информации. The invention relates to radar and can be used in automated digital systems for the detection and processing of radar information.

Известны способы и устройства сопровождения маневрирующей воздушной цели, основанные на дискретных радиолокационных измерениях координат и текущей оценке (сглаживание и экстраполяции) параметров ее траектории (координат и скоростей их изменения) [1] [2] В предположении, что за время наблюдения цель совершит только один преднамеренный маневр большой интенсивности, при обнаружении маневра память рекуpрентного сглаживающего фильтра минимизируют. В этом случае, хотя динамическая ошибка сглаживания, обусловленная несоответствием гипотезы о степени полинома, описывающего истинную траекторию маневрирующей цели, линейной гипотезе ее движения, компенсируется, случайная составляющая ошибки сглаживания приобретает максимальное для данной точности измерения координат значение, и суммарная ошибка возрастает. Known methods and devices for tracking a maneuvering air target based on discrete radar measurements of coordinates and current estimation (smoothing and extrapolation) of its trajectory parameters (coordinates and rates of change) [1] [2] Under the assumption that during the observation time only one deliberate maneuver of high intensity; when a maneuver is detected, the memory of the recurrent smoothing filter is minimized. In this case, although the dynamic error of smoothing due to the inconsistency of the hypothesis about the degree of the polynomial that describes the true trajectory of the maneuvering target and the linear hypothesis of its movement is compensated, the random component of the smoothing error acquires the maximum value for the given coordinate measurement accuracy, and the total error increases.

Из известных способов сопровождения маневрирующей воздушной цели наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, при котором маневр выявляют на основе анализа величины отклонения текущих значений параметров сопровождаемой траектории от их измеренных значений и сравнения этого отклонения с пороговым значением, при выявлении маневра сглаживают параметры траектории с коэффициентами усиления фильтра, равными единице [2]
В связи с тем, что при сглаживании параметров траектории учитывается только факт наличия маневра, погрешности сглаживания при таком способе сохраняются достаточно большими.
Of the known methods of tracking a maneuvering air target, the closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a method in which a maneuver is detected based on the analysis of the deviation of the current values of the parameters of the trajectory from their measured values and comparing this deviation with a threshold value, smoothing the maneuver trajectory parameters with filter gains equal to unity [2]
Due to the fact that when smoothing the parameters of the trajectory, only the fact of the presence of a maneuver is taken into account, the errors of smoothing with this method are kept quite large.

Целью изобретения является повышение точности сопровождения низколетящей маневрирующей воздушной цели. The aim of the invention is to improve the accuracy of tracking low-flying maneuvering air targets.

Это достигается тем, что при способе сопровождения низколетящей маневрирующей воздушной цели, основанном на дискретном радиолокационном измерении координат и сглаживании параметров траектории цели с помощью α-β фильтра, на участках прямолинейного движения с коэффициентами усиления фильтра, обусловленными шумом состояния цели, которые определяют из соотношений по пеленгу α

Figure 00000001
, по скорости изменения пеленга β
Figure 00000002
, и изменении коэффициентов усиления фильтра на участках маневра цели, в момент вхождения на участок траектории, на котором по априорной информации о траекторных особенностях возможен маневр, сглаживают сигнал пеленга цели с коэффициентами усиления фильтра, установленными в соответствии с накопленной вероятностью маневра сопровождаемой цели: Рn= 1/(N-n+1), где N количество измерений на участке возможного маневра и n номер цикла сглаживания на участке возможного маневра, из соотношений по пеленгу
α(pn)
Figure 00000003
Figure 00000004
+
Figure 00000005
-1
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
(1) по скорости изменения пеленга β(Pn)
Figure 00000009
Figure 00000010
-
Figure 00000011
, где
a
Figure 00000012
+ 2
Figure 00000013
(2)
r
Figure 00000014
(3) где
Figure 00000015
дисперсия ошибок измерения пеленга;
a
Figure 00000016
- максимальное ускорение цели по пеленгу на маневре;
Ром вероятность правильного обнаружения маневра;
То период обзора РЛС, а в момент обнаружения маневра цели сигнал пеленга однократно сглаживают с коэффициентами усиления фильтра α и β, из соотношения (1) и (2) со значением r из соотношения
r
Figure 00000017
(4) где Рлом вероятность ложного обнаружения маневра, а на последующих циклах сглаживания параметры траектории цели сглаживают с коэффициентами усиления фильтра, которые определяют из соотношений
α
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020

β
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
где
α(n
Figure 00000024
)
Figure 00000025
β(n
Figure 00000026
)
Figure 00000027

n
Figure 00000028
= int
Figure 00000029
где i 0, 1, 2, номер цикла после обнаружения маневра;
αm и βm коэффициенты усиления фильтра в момент обнаружения маневра цели.This is achieved by the fact that with the method of tracking a low-flying maneuvering air target based on discrete radar measurement of coordinates and smoothing the parameters of the target’s trajectory using an α-β filter, in sections of rectilinear motion with filter gains due to the noise of the target’s state, which are determined from the relations bearing α
Figure 00000001
, by the rate of change of bearing β
Figure 00000002
, and changing the filter gains in the areas of the target’s maneuver, at the moment of entering the section of the trajectory where maneuver is possible according to a priori information about the trajectory features, smooth the target bearing signal with filter gains established in accordance with the accumulated probability of the target’s maneuver: P n = 1 / (N-n + 1), where N is the number of measurements in the area of the possible maneuver and n is the number of the smoothing cycle in the area of the possible maneuver, from bearing ratios
α (p n )
Figure 00000003
Figure 00000004
+
Figure 00000005
-1
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
(1) the rate of change of bearing β (P n )
Figure 00000009
Figure 00000010
-
Figure 00000011
where
a
Figure 00000012
+ 2
Figure 00000013
(2)
r
Figure 00000014
(3) where
Figure 00000015
variance of bearing measurement errors;
a
Figure 00000016
- maximum acceleration of the target in the bearing on the maneuver;
R om the probability of the correct detection of the maneuver;
T about the radar survey period, and at the moment of detecting the maneuver of the target, the bearing signal is smoothed out once with filter gains α and β, from relation (1) and (2) with the value r from relation
r
Figure 00000017
(4) where Р scrap is the probability of false detection of the maneuver, and in subsequent smoothing cycles, the parameters of the target path are smoothed with the filter gains, which are determined from the relations
α
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020

β
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Where
α (n
Figure 00000024
)
Figure 00000025
β (n
Figure 00000026
)
Figure 00000027

n
Figure 00000028
= int
Figure 00000029
where i 0, 1, 2, cycle number after detecting the maneuver;
α m and β m filter gains at the time the target maneuver is detected.

Известные способы сопровождения низколетящей маневрирующей воздушной цели не имеют признаков, сходных с признаками, отличающими предложенный способ от прототипа. Наличие вновь введенной последовательности действий позволяет повысить точность сопровождения за счет априорной информации о траектории сопровождения воздушной цели и минимизировать в связи с этим ошибки сопровождения, возникающие с пропуском маневра цели. Следовательно, заявленный способ удовлетворяет критериям "Новизны" и "Изобретательный уровень". Known methods of tracking low-flying maneuvering air targets do not have features similar to those that distinguish the proposed method from the prototype. The presence of a newly introduced sequence of actions makes it possible to increase tracking accuracy due to a priori information about the trajectory of tracking an air target and to minimize tracking errors resulting from missing a target’s maneuver. Therefore, the claimed method meets the criteria of "Novelty" and "Inventive step".

Возможность достижения положительного эффекта от предлагаемого способа с вновь введенными признаками, обусловлена компенсацией влияния динамической ошибки экстраполяции пеленга, определяемой маневром цели, пропущенным обнаружителем маневра, путем изменения коэффициентов усиления фильтра в соответствии с накопленной вероятностью маневра. The possibility of achieving a positive effect from the proposed method with newly introduced features is due to compensation for the influence of the dynamic error of bearing extrapolation, determined by the target maneuver missed by the maneuver detector, by changing the filter gain in accordance with the accumulated probability of maneuver.

На фиг. 1 приведена схема маневрирования цели; на фиг. 2 графики, иллюстрирующие эффективность предложенного способа; на фиг. 3 приведена электрическая структурная схема устройства, для осуществления предложенного способа. In FIG. 1 shows a diagram of maneuvering a target; in FIG. 2 graphs illustrating the effectiveness of the proposed method; in FIG. 3 shows the electrical structural diagram of a device for implementing the proposed method.

Поскольку любая внезапно появившаяся и обнаруженная, например, на корабле-носителе РЛС, низколетящая скоростная воздушная цель будет классифицирована как атакующая, правомерно предположить, что эта цель с высокой вероятностью повернет на корабль, выполняя маневр самонаведения. Другими словами, низколетящая скоростная воздушная цель для поражения корабля в определенный момент времени должна выполнить маневр, в результате которого курсовой параметр цели относительно корабля должен стать равным нулю. В связи с этим предположение об обязательном маневре цели является принципиально обоснованным. В дальнейшем будем рассматривать в качестве воздушной цели противокорабельную крылатую ракету (пкр), выполняющую маневр самонаведения. Since any suddenly appearing and detected, for example, on a radar carrier ship, a low-flying high-speed air target will be classified as an attacking one, it is legitimate to assume that this target will most likely turn onto the ship, performing a homing maneuver. In other words, a low-flying high-speed air target for hitting a ship at a certain point in time must perform a maneuver, as a result of which the target parameter of the target relative to the ship should become zero. In this regard, the assumption of mandatory target maneuver is fundamentally justified. In the future, we will consider an anti-ship cruise missile (PCR) as an air target, performing a homing maneuver.

Способ основан на использовании траекторных особенностей пкр на конечном участке траектории. The method is based on the use of trajectory features of the PCR in the final section of the trajectory.

Траектория пкр (см. фиг. 1) на дистанции от объекта поражения менее 30 км включает в себя три характерных участка траектории: прямолинейный участок до начала выполнения маневра самонаведения пкр; участок возможного маневра самонаведения; прямолинейный участок траектории после завершения маневра самонаведения. The PCR trajectory (see Fig. 1) at a distance from the target of less than 30 km includes three characteristic sections of the trajectory: a straight section before the PCR homing; site of a possible homing maneuver; straight section of the trajectory after the completion of the homing maneuver.

Известно, что маневр самонаведения пкр, например, типа "Гарпун", выполняется на дистанциях от корабля-цели 5, 3,20,2 км. It is known that the self-homing maneuvers of the PKR, for example, of the Harpoon type, are carried out at distances from the target ship of 5, 3.20.2 km.

Можно предположить, что на дистанциях больше 20,2 км вероятность маневра близка к нулю, и необходимость ограничения коэффициентов усиления фильтра обусловлена только наличием шума состояния цели. It can be assumed that at distances greater than 20.2 km, the probability of maneuver is close to zero, and the need to limit the filter gain is due only to the presence of noise in the target state.

При отсутствии априорных данных о применяемом противником способе стрельбы пкр в данной конкретной тактической ситуации, есть основания предполагать, что начало маневра самонаведения равновероятно в любой момент времени при нахождении пкр в интервале удалений от корабля Dmin 5,3 км и Dmax 20,2 км. Ракета преодолевает указанный интервал дальности за
t1=

Figure 00000030
≃ 50 c где V 290 м/с скорость полета пкр.In the absence of a priori data on the enemy’s method of firing PKR in this particular tactical situation, there is reason to believe that the beginning of a homing maneuver is equally probable at any time when the PKR is in the range of distances from the ship of D min 5.3 km and D max 20.2 km . The missile overcomes the specified range interval for
t 1 =
Figure 00000030
≃ 50 s where V 290 m / s flight speed pcr.

Следовательно, можно предполагать, что за время нахождения пкр на удалении от корабля, позволяющем ей начать маневр самонаведения, будет произведено N N

Figure 00000031
+1 + 1 измерений ее координат. Поскольку маневр с равной вероятностью может начаться на любом межобзорном интервале, вероятность события, состоящего в начале маневра на n-м (n 1, 2,) интервале априорно равна
P
Figure 00000032

Если на (n-1)-м измерении координат начало маневра не обнаружено, то накопленная вероятность маневра на n-м измерении определяется соотношением
P
Figure 00000033
=
Figure 00000034

Зависимость дисперсии ускорения пкр на маневре от накопленной вероятности может быть выражена следующим образом:
σ 2 a β=
Figure 00000035
(1+4Pn)(1-Pом) (5) где a
Figure 00000036
максимальное ускорение пкр по пеленгу на маневре (3.5g);
Ром вероятность правильного обнаружения маневра.Therefore, it can be assumed that during the time the PCR is located at a distance from the ship, allowing it to begin homing maneuvers, NN
Figure 00000031
+1 + 1 measurements of its coordinates. Since a maneuver with equal probability can begin on any inter-review interval, the probability of an event consisting at the beginning of a maneuver on the nth (n 1, 2,) interval is a priori
P
Figure 00000032

If the beginning of the maneuver is not detected in the (n-1) -th dimension of coordinates, then the accumulated probability of maneuver in the nth dimension is determined by the relation
P
Figure 00000033
=
Figure 00000034

The dependence of the dispersion of the acceleration of PCR on the maneuver on the accumulated probability can be expressed as follows:
σ 2 a β =
Figure 00000035
(1 + 4P n ) (1-P ohm ) (5) where a
Figure 00000036
maximum PCR acceleration by bearing on the maneuver (3.5g);
Rm is the probability of the correct detection of the maneuver.

Зная дисперсию ускорения пкр (σ a

Figure 00000037
), а также полагая известными значения ошибок измерения пеленга
Figure 00000038
, можно рассчитать оптимальные для текущих соотношений дисперсии ошибок измерений координат, возмущающего пеленг ускорения и период обзора РЛС значения коэффициентов усиления фильтра: по пеленгу
α(Pn)
Figure 00000039
(6) по скорости изменения пеленга β(Pn)
Figure 00000040
где σo 2 дисперсия ошибок оценивания пеленга;
Figure 00000041
дисперсия ошибок измерения пеленга;
Rо коэффициент корреляции ошибок оценивания пеленга и скорости его изменения.Knowing the variance of the acceleration of the PCR (σ a
Figure 00000037
), as well as considering the known values of the errors of bearing measurement
Figure 00000038
, it is possible to calculate the optimal for the current dispersion ratios of measurement errors of coordinates perturbing the acceleration bearing and the radar scan period of the filter gain values: from the bearing
α (P n )
Figure 00000039
(6) the rate of change of bearing β (P n )
Figure 00000040
where σ o 2 the variance of the estimation errors of the bearing;
Figure 00000041
variance of bearing measurement errors;
R about the correlation coefficient of the estimation errors of the bearing and its rate of change.

Значения σo и Rо определены следующими соотношениями
σ 2 o =

Figure 00000042
Figure 00000043
+
Figure 00000044
-1
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047

Ro=
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000050
(7)
Подставляя в соотношение (7) соотношения (2) и (3) получаем дисперсию ошибок оценивания пеленга и коэффициента корреляции ошибок оценивания пеленга и скорости его изменения, и, подставляя в выражение (6), получаем коэффициенты усиления фильтра, определяемые соотношением (1).The values of σ o and R about are defined by the following relations
σ 2 o =
Figure 00000042
Figure 00000043
+
Figure 00000044
-1
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047

R o =
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000050
(7)
Substituting relations (2) and (3) into relation (7), we obtain the variance of the bearing estimation errors and the correlation coefficient of the bearing estimation errors and its rate of change, and substituting into expression (6), we obtain the filter gains determined by relation (1).

Очевидно, что по мере приближения пкр с каждым обзором накопленнaя вероятность маневра увеличивается, что вызывает увеличение дисперсии ускорения пкр и соответственно влечет увеличение коэффициентов усиления фильтров α и β.Obviously, as the PCR approaches with each review, the accumulated probability of maneuver increases, which causes an increase in the dispersion of acceleration p cr and, accordingly, entails an increase in the gain of the filters α and β.

С обнаружением маневра накопленной вероятности маневра присваивают значение "единица", а дисперсию ускорения пкр вычисляют следующим образом:

Figure 00000051
=
Figure 00000052
a 2 β (1-Pлом) (8) где Рлом вероятность ложного обнаружения маневра.With the detection of the maneuver of the accumulated probability, the maneuver is assigned the value "one", and the variance of the acceleration of the PCR is calculated as follows:
Figure 00000051
=
Figure 00000052
a 2 β (1-P scrap ) (8) where P scrap is the probability of a false detection of a maneuver.

При этом r вычисляют из соотношения (4), коэффициенты усиления фильтра приобретают максимальное значение. In this case, r is calculated from relation (4), the filter gains gain a maximum value.

Учитывая кратковременность маневра пкр (1. 3 с), достаточно одного сглаживания с увеличенными коэффициентами усиления (это подтверждают результаты имитационного моделирования). Given the short duration of the PCR maneuver (1. 3 s), one smoothing with increased amplification factors is sufficient (this is confirmed by the results of simulation modeling).

Процедура оценивания вероятности маневра выполняется в промежутке дальности от 20,2 до 5,3 км. The procedure for assessing the probability of maneuver is carried out in the range from 20.2 to 5.3 km.

После обнаружения маневра коэффициентам усиления фильтра по пеленгу присваивают значения, обусловленные только шумом состояния цели, коэффициенты усиления по дальности в течении всего времени сопровождения остаются постоянными, и их значения выбирают в соответствии с шумом состояния цели. After the maneuver is detected, the gain of the filter along the bearing is assigned values determined solely by the noise of the target state, the gain coefficients in range throughout the entire tracking time remain constant, and their values are selected in accordance with the noise of the target state.

На фиг. 3 приведено устройство автоматического сопровождения маневрирующей воздушной цели, реализующее предлагаемый способ. In FIG. 3 shows a device for automatically tracking a maneuvering air target that implements the proposed method.

Оно содержит датчик измеренных координат 1, блок сглаживания 2, блок экстраполяции 3, первый блок задержки 4, блок памяти 5, блок обнаружения маневра 6, блок сравнения 7, второй блок задержки 8, блок 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра. It contains a sensor of measured coordinates 1, a smoothing unit 2, an extrapolation unit 3, a first delay unit 4, a memory unit 5, a maneuver detection unit 6, a comparison unit 7, a second delay unit 8, and a filter gain calculation unit 9.

Устройство автоматического сопровождения маневрирующей воздушной цели состоит из последовательно соединенных датчика 1 измеренных координат, вход которого является входом устройства, выход датчика 1 измеренных координат соединен с 1-м входом блока 2 сглаживания и с 1-м входом блока 6 обнаружения маневра, выход блока 2 сглаживания соединен с входом блока 3 экстраполяции, 1-й выход блока 3 экстраполяции соединен с входом блока 7 сравнения и через блок 4 задержки с 4-м входом блока 2 сглаживания и с 2-м входом блока 6 обнаружения маневра, 2-й выход блока 3 экстраполяции является выходом устройства, выход блока 6 обнаружения маневра соединен с 2-м входом блока 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра и через блок 8 задержки со 2-м входом блока 5 памяти и с 3-м входом блока 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра, выход блока 7 сравнения соединен с 1-м входом блока 5 памяти и 1-м входом блока 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра, выход блока 5 памяти соединен с 2-м входом блока 2 сглаживания, выход блока 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра соединен с 3-м входом блока 2 сглаживания. The device for automatically tracking a maneuvering air target consists of a series-connected sensor 1 of measured coordinates, the input of which is the input of the device, the output of the sensor 1 of the measured coordinates is connected to the 1st input of the smoothing unit 2 and to the 1st input of the maneuver detection unit 6, the output of smoothing unit 2 connected to the input of the extrapolation unit 3, the 1st output of the extrapolation unit 3 is connected to the input of the comparison unit 7 and through the delay unit 4 with the 4th input of the smoothing unit 2 and with the 2nd input of the maneuver detection unit 6, the 2nd output of the extrapolation 3 is the output of the device, the output of the maneuver detection unit 6 is connected to the 2nd input of the filter gain coefficient calculation unit 9 and through the delay unit 8 with the 2nd input of the memory unit 5 and the 3rd input of the filter gain calculation unit 9, the output of the comparison unit 7 is connected to the 1st input of the memory unit 5 and the 1st input of the filter gain calculation unit 9, the output of the memory unit 5 is connected to the 2nd input of the smoothing unit 2, the output of the filter gain calculation unit 9 is connected to 3- m smoothing unit 2 input I am.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Видеосигнал текущего n-го цикла измерения координат сопровождаемой цели с выхода приемного устройства поступает на вход устройства сопровождения и соответственно на датчик 1 измеренных координат. Датчик 1 измеренных координат производит преобразование видеосигнала из аналогового в цифровой вид, выделяет полезный сигнал и измеряет значения координат: пеленга (Пn) и дальности (Dn). Датчик 1 измеренных координат может быть реализован по одной из известных схем автоматического обнаружителя воздушных целей.The video signal of the current n-th cycle of measuring the coordinates of the tracking target from the output of the receiving device is fed to the input of the tracking device and, accordingly, to the sensor 1 of the measured coordinates. The sensor 1 of the measured coordinates converts the video signal from analog to digital, selects a useful signal and measures the coordinates: bearing (P n ) and range (D n ). The sensor 1 of the measured coordinates can be implemented according to one of the known schemes of an automatic detector of air targets.

Значения измеренных координат цели (Пn и Dn) в виде сигнальных кодов подают на 1-й вход блока 2 сглаживания, который реализует следующим образом операцию обработки координат: при n 1 текущая оценка координат цели равна

Figure 00000053
= Mn, где Mn=
Figure 00000054
Пn, D
Figure 00000055
при n 2 текущая оценка параметров траектории цели равна
Figure 00000056
= Mn, V
Figure 00000057
= (Mn-1-Mn)/To где То период обзора РЛС; при n>2 текущая оценка параметров траектории цели равна
Figure 00000058
=
Figure 00000059
+α(M
Figure 00000060
)
Figure 00000061
=
Figure 00000062
+β(M
Figure 00000063
)/T где α и β весовые коэффициенты (коэффициенты усиления фильтра);
Figure 00000064
и
Figure 00000065
экстраполированные на один обзор оценки координат и скорости их изменения.The values of the measured coordinates of the target (P n and D n ) in the form of signal codes are fed to the 1st input of smoothing unit 2, which implements the coordinate processing operation as follows: for n 1, the current estimate of the target coordinates is
Figure 00000053
= M n , where M n =
Figure 00000054
P n , D
Figure 00000055
when n 2, the current estimate of the parameters of the target trajectory is
Figure 00000056
= M n , V
Figure 00000057
= (M n-1 -M n ) / T o where T is the radar survey period; for n> 2, the current estimate of the parameters of the target trajectory is
Figure 00000058
=
Figure 00000059
+ α (M
Figure 00000060
)
Figure 00000061
=
Figure 00000062
+ β (M
Figure 00000063
) / T where α and β are weight coefficients (filter gains);
Figure 00000064
and
Figure 00000065
estimates of coordinates and their rate of change extrapolated to one review.

С блока 2 сглаженные значения координат и скорости их изменения подают на вход блока 3 экстраполяции. From block 2, the smoothed coordinate values and the rate of change are fed to the input of extrapolation block 3.

Блок 3 экстраполяции осуществляет формирование экстраполированных на заданное время оценок параметров траектории:

Figure 00000066
=
Figure 00000067
+V
Figure 00000068
Tэ;
Figure 00000069
=
Figure 00000070
где Тэ заданное значение временных интервалов экстраполяции.Block 3 extrapolation carries out the formation of extrapolated for a given time estimates of the parameters of the trajectory:
Figure 00000066
=
Figure 00000067
+ V
Figure 00000068
T e ;
Figure 00000069
=
Figure 00000070
where T e the specified value of the time intervals of extrapolation.

В данном устройстве Тэ То, Тэ Тцу. При этом экстраполированные на время значения координат с 1-го выхода поступают через блок 4 задержки на 4-й вход блока 2 сглаживания, где их используют для вычисления параметров траектории в следующем цикле, и на 2-й вход блока 6 обнаружения маневра, где их вычитают из измеренных значений пеленга, подаваемых на 1-й вход блока 6 обнаружения маневра из датчика 1 измеренных координат, и полученную разность сравнивают с порогом следующим образом:

Figure 00000071
Пn-
Figure 00000072
> ρ
Значения порога ρ выбирают по соображениям требуемой вероятности ложного обнаружения маневра.In this device, T e T o , T e T tsu . In this case, the coordinate values extrapolated for a while from the 1st output arrive through delay unit 4 to the 4th input of smoothing unit 2, where they are used to calculate the trajectory parameters in the next cycle, and to the 2nd input of the maneuver detection unit 6, where subtract from the measured values of the bearing supplied to the 1st input of the maneuver detection unit 6 from the sensor 1 of the measured coordinates, and the resulting difference is compared with a threshold as follows:
Figure 00000071
P n -
Figure 00000072
> ρ
The threshold ρ is chosen for reasons of the required probability of false detection of the maneuver.

С того же выхода экстраполированные координаты поступают на вход блока 7 сравнения, где сравнивают значения экстраполированной дальности с интервалом дальности возможного маневра от 5,3 до 20,2 км. From the same output, the extrapolated coordinates go to the input of the comparison unit 7, where the values of the extrapolated range are compared with the range of the range of a possible maneuver from 5.3 to 20.2 km.

Экстраполированные на время Тэ значения координат подают на 2-й выход блока 3 экстраполяции (выход устройства) и используют для формирования и выдачи данных целеуказания потребителей.The values of coordinates extrapolated to the time T e are supplied to the 2nd output of extrapolation unit 3 (device output) and used to generate and issue target designation data to consumers.

В блоке 7 сравнения вырабатывается сигнал логической единицы, если значения экстраполированной дальности лежит в интервале возможного манера, который с выхода блока 7 сравнения поступает на 1-й вход блока 5 памяти, запрещая при этом выдачу коэффициентов усиления фильтра в блок 2 сглаживания, в тоже время этот же сигнал поступает на 1-й вход блока 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра и инициирует выдачу коэффициентов усиления в блок 2 сглаживания. Если значения экстраполированной дальности не лежат в пределах интервала дальности возможного маневра, то вырабатывается сигнал логического нуля, запрещающий выдачу коэффициентов усиления из блока 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра и инициирующий выдачу коэффициентов усиления из блока 5 памяти. In the block 7 comparison produces a signal of a logical unit, if the values of the extrapolated range lies in the range of a possible manner, which from the output of the block 7 comparison goes to the 1st input of the block 5 memory, while prohibiting the issuance of the gain of the filter in block 2 smoothing, at the same time the same signal is fed to the 1st input of the filter gain coefficient calculation unit 9 and initiates the output of the gain factors to the smoothing unit 2. If the values of the extrapolated range do not lie within the range of the range of a possible maneuver, then a logical zero signal is generated that prohibits the output of the gain from the filter gain calculation unit 9 and initiates the output of the gain from the memory unit 5.

В блоке 5 памяти хранятся коэффициенты усиления фильтра, значения которых обусловлены шумом состояния цели. In memory block 5, filter gains are stored, the values of which are determined by the noise of the target state.

В блоке 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра коэффициенты усиления вычисляют в случае прихода сигнала логической единицы и отсутствия сигнала об обнаружении маневра по соотношениям (1), (2) и (3), а в случае прихода сигнала "обнаружен маневр" по соотношениям (1), (2) и (4). In block 9 for calculating the filter gains, the gains are calculated in the case of the arrival of a logical unit signal and the absence of a signal to detect maneuver by the relations (1), (2) and (3), and in the case of the arrival of the signal “maneuver was detected” by the relations (1) , (2) and (4).

В блоке 6 вырабатывается сигнал "обнаружен маневр" и поступает в блок 9 вычисления коэффициентов усиления фильтра, этот же сигнал поступает на блок 8 задержки и задержанный на один период обзора поступает на блоки 5 и 9 памяти и вычисления коэффициентов усиления фильтра. In block 6, a “maneuver detected” signal is generated and is sent to block 9 for calculating the filter gain, the same signal is sent to block 8, and delayed by one review period, it is sent to blocks 5 and 9 of the memory and for calculating filter gains.

Эффективность предложенного способа оценена методом имитационного моделирования при следующих исходных данных:
Дальность пуска пкр типа "гарпун" 100 км;
Перегрузка пкр на маневре 4 g;
Продолжительность маневра 4 с;
Период обзора РЛС 2с;
Маневр начинается в интервале между 13 и 14 обзорами.
The effectiveness of the proposed method was evaluated by simulation using the following initial data:
The launch range of the harpoon type PKR is 100 km;
PCR overload on 4 g maneuver;
Maneuver duration 4 s;
Radar 2c review period;
The maneuver begins between 13 and 14 reviews.

На фиг. 2 приведена зависимость нормированной ошибки экстраполяции координаты на один обзор от номера измерения где:
1 предлагаемый способ;
2 известный способ.
In FIG. 2 shows the dependence of the normalized error of the extrapolation of the coordinate for one review from the measurement number where:
1 proposed method;
2 known method.

При осуществлении предлагаемого способа точность экстраполяции координаты увеличивается в два раза. When implementing the proposed method, the accuracy of the extrapolation of the coordinate is doubled.

Claims (1)

СПОСОБ СОПРОВОЖДЕНИЯ МАНЕВРИРУЮЩЕЙ ВОЗДУШНОЙ ЦЕЛИ, основанный на дискретном радиолокационном измерении координат, сглаживании параметров траектории цели с помощью α-β -фильтра на участках прямолинейного движения с коэффициентами усилителя фильтра, обусловленными шумом состояния цели, которые определяют из соотношений: по пеленгу
Figure 00000073

где j текущий цикл сглаживания;
по скорости изменения пеленга
Figure 00000074

и изменении коэффициентом усиления фильтра на участках маневра цели, отличающийся тем, что в момент вхождения на участок траектории, накотором по априорной информации о траекторных особенностях цели возможен маневр, сглаживают сигнал пеленга цели с коэффицциентами усиления фильтра, установленными в соответствии с накопленной вероятностью маневра сопровождаемой цели,
Pn (N n + 1),
где N количество измерений на участке возможного маневра;
n номер цикла сглаживания на участке сглаживания на участке возможного маневра из соотношений по пеленгу (1)
Figure 00000075

по скорости изменения пеленга (2)
Figure 00000076

Figure 00000077

Figure 00000078

где σ 2 β дисперсия ошибок измерения пеленга;
aβ максимальное ускорение цели по пеленгу на маневре;
Pо . м вероятность правильного обнаружения маневра;
Tо период обзора РЛС,
а в момент времени обнаружения маневра цели сигнал пеленга однократно сглаживают с коэффициентами усиления фильтра a и b из соотношений (1) и (2), со значением r из соотношения
Figure 00000079

где Pл . о . м вероятность ложного обнаружения маневра, а на последующих циклах сглаживания параметры траектории сглаживают с коэффициентами усиления фильтра, значения которых соответствуют последующим номерам текущего цикла сглаживания, которые определяют из соотношения
Figure 00000080

Figure 00000081

Figure 00000082

Figure 00000083

Figure 00000084

где i 0, 1, 2, номер цикла после обнаружения маневра;
Figure 00000085
установленная память фильтра, обусловленная шумом состояния цели;
αm и βm коэффициента усиления фильтра в момент маневра цели.
METHOD FOR SUPPORTING A MANEUVING AIR TARGET based on discrete radar coordinate measurement, smoothing target path parameters using an α-β filter in sections of rectilinear motion with filter amplifier coefficients due to target state noise, which are determined from the relations:
Figure 00000073

where j is the current smoothing cycle;
by bearing change rate
Figure 00000074

and a change in the filter gain in the areas of the target’s maneuver, characterized in that at the moment of entering the section of the trajectory, which can be maneuvered according to a priori information about the path features of the target, the target bearing signal is smoothed out with filter gain coefficients set in accordance with the accumulated probability of the target’s maneuver ,
P n (N n + 1),
where N is the number of measurements on the site of a possible maneuver;
n number of the smoothing cycle in the smoothing area in the area of possible maneuver from bearing ratios (1)
Figure 00000075

by bearing change rate (2)
Figure 00000076

Figure 00000077

Figure 00000078

where σ 2 β variance of bearing measurement errors;
a β maximum acceleration of the target by bearing on the maneuver;
P about . m probability of correct detection of maneuver;
T about the radar review period,
and at the time of detection of the target’s maneuver, the bearing signal is smoothed out once with the filter gains a and b from relations (1) and (2), with the value r from the relation
Figure 00000079

where P L. about . m is the probability of a false detection of a maneuver, and in subsequent smoothing cycles, the trajectory parameters are smoothed out with filter gains, the values of which correspond to the subsequent numbers of the current smoothing cycle, which are determined from the relation
Figure 00000080

Figure 00000081

Figure 00000082

Figure 00000083

Figure 00000084

where i 0, 1, 2, cycle number after detecting the maneuver;
Figure 00000085
the installed filter memory due to the noise of the target state;
α m and β m filter gain at the time of maneuver of the target.
RU93038324A 1993-03-27 1993-03-27 Method for tracking maneuvering aerial target RU2048684C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93038324A RU2048684C1 (en) 1993-03-27 1993-03-27 Method for tracking maneuvering aerial target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93038324A RU2048684C1 (en) 1993-03-27 1993-03-27 Method for tracking maneuvering aerial target

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2048684C1 true RU2048684C1 (en) 1995-11-20
RU93038324A RU93038324A (en) 1996-05-27

Family

ID=20145657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93038324A RU2048684C1 (en) 1993-03-27 1993-03-27 Method for tracking maneuvering aerial target

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2048684C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110200228A1 (en) * 2008-08-28 2011-08-18 Saab Ab Target tracking system and a method for tracking a target
RU2499278C1 (en) * 2012-07-19 2013-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС) Method of tracking path of moving ship
RU2631766C1 (en) * 2016-10-10 2017-09-26 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (АО "НПП "Рубин") Three-dimensional adaptive alpha-beta filter
CN108037490A (en) * 2017-11-30 2018-05-15 中煤航测遥感集团有限公司 Ground Penetrating Radar Linear Positioning Accuracy Measurement Methods and system
RU2703277C1 (en) * 2018-08-20 2019-10-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Device for determining duration of tracking interval
RU2815305C1 (en) * 2023-09-15 2024-03-13 Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения Method and device for supporting maneuvering targets in survey doppler radar

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации, М.; Радио и связь, 1986, с.169 - 172. *
2. Цифровая обработка радиолокационной информации, М.: Сов. радио, 1967, с.317 - 324. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110200228A1 (en) * 2008-08-28 2011-08-18 Saab Ab Target tracking system and a method for tracking a target
US9213087B2 (en) * 2008-08-28 2015-12-15 Saab Ab Target tracking system and a method for tracking a target
RU2499278C1 (en) * 2012-07-19 2013-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС) Method of tracking path of moving ship
RU2631766C1 (en) * 2016-10-10 2017-09-26 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (АО "НПП "Рубин") Three-dimensional adaptive alpha-beta filter
CN108037490A (en) * 2017-11-30 2018-05-15 中煤航测遥感集团有限公司 Ground Penetrating Radar Linear Positioning Accuracy Measurement Methods and system
CN108037490B (en) * 2017-11-30 2020-07-24 中煤航测遥感集团有限公司 Method and system for detecting positioning accuracy of ground penetrating radar
RU2703277C1 (en) * 2018-08-20 2019-10-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Device for determining duration of tracking interval
RU2815305C1 (en) * 2023-09-15 2024-03-13 Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения Method and device for supporting maneuvering targets in survey doppler radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0399180B1 (en) Method and apparatus for search and tracking of targets
EP1980873A2 (en) History or image based methods for altitude determination in a radar altimeter
JP5551169B2 (en) All-digital line-of-sight (LOS) processor architecture
EP1610152A1 (en) Tracking of a moving object for a self-defence system
US8106814B2 (en) Method of estimating the elevation of a ballistic projectile
US7768448B2 (en) Enhanced line-of-sight (LOS) processing for all-digital LOS processor
US6668218B1 (en) Method and system for target localization
RU2048684C1 (en) Method for tracking maneuvering aerial target
KR102011959B1 (en) Method and Apparatus for Processing Radar Received Signal for Detecting Interference Signals in Pulse Compression Process
US7187320B1 (en) Matched maneuver detector
CN107219519B (en) Method for fitting trajectory curve of continuous-firing gun
US4444110A (en) Arrangement for generating a firing signal for overflight-flying bodies
US6487519B1 (en) System and method for time-to-intercept determination
RU2684440C1 (en) Method of obtaining objects detected by several systems
CN116299206A (en) Self-adaptive STC control method based on accurate estimation of unit clutter spectrum
US3438034A (en) Devices for treating signals
RU2392639C1 (en) Method for measurement of missile initial speed and device for its implementation
US4152700A (en) Radar extractor having means for estimating target location with a range cell
RU2250476C2 (en) Measuring of a shell's initial speed mode and device for its realization
RU2615784C1 (en) Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares
CN112904312A (en) Anti-interference method and device for laser radar
RU2634786C1 (en) Method for determining noisy object maneuver
SE509699C2 (en) Ignition device for tanks
RU2710202C1 (en) Method for radar detection of a trajectory of a target
EP1360450B1 (en) A system and method for time-to-intercept determination