RU2616188C1 - Method of multistage filtration for auto support systems - Google Patents

Method of multistage filtration for auto support systems Download PDF

Info

Publication number
RU2616188C1
RU2616188C1 RU2015153074A RU2015153074A RU2616188C1 RU 2616188 C1 RU2616188 C1 RU 2616188C1 RU 2015153074 A RU2015153074 A RU 2015153074A RU 2015153074 A RU2015153074 A RU 2015153074A RU 2616188 C1 RU2616188 C1 RU 2616188C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
filter
coordinates
estimates
state
Prior art date
Application number
RU2015153074A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Степанович Верба
Владимир Иванович Меркулов
Андрей Сергеевич Пляшечник
Петр Алексеевич Садовский
Дмитрий Александрович Соколов
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
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 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2015153074A priority Critical patent/RU2616188C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2616188C1 publication Critical patent/RU2616188C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/505Systems of measurement based on relative movement of target using Doppler effect for determining closest range to a target or corresponding time, e.g. miss-distance indicator
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: signal coordinates of observation status is input to the multi-stage filter, which is a series of serially connected incremental dimension filters (n≥2) each of which forms the estimates used in the following as the measurement filter, according to the corresponding algorithm.
EFFECT: provision of support unstalled intense maneuvering targets with high precision estimation of derivatives of the third and fourth order with a small number of measuring instruments used.
6 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронным системам сопровождения интенсивно маневрирующих целей, в частности к следящим дальномерам и угломерам бортовых РЛС.The invention relates to electronic systems for tracking intensely maneuvering targets, in particular to tracking rangefinders and goniometers of airborne radars.

Расширение номенклатуры сверхманевренных (СМЛА) и гиперзвуковых (ГЗЛА) летательных аппаратов приводит к усложнению процесса наведения, что проявляется в значительном усложнении алгоритмов траекторного управления перехватчиков [1, 2], связанному с необходимостью учета в законе управления высоких производных координат относительного и абсолютного движения перехватчика и цели [3]. В связи с этим следящие системы бортовых РЛС должны формировать оценки производных координат состояния высоких (до четвертого) порядков.The expansion of the nomenclature of super-maneuverable (LSA) and hypersonic (GZLA) aircraft complicates the guidance process, which is manifested in a significant complication of the algorithms for trajectory control of interceptors [1, 2], associated with the need to take into account the high derivatives of the coordinates of the relative and absolute motion of the interceptor and goals [3]. In this regard, tracking systems of airborne radars must form estimates of the derived coordinates of the state of high (up to the fourth) orders.

Необходимо отметить, что в ряде радиолокационных систем, в частности - в угломерных системах, оценивание высоких производных затруднено в виду того, что непосредственно измеряются только углы (бортовые пеленги) [4]. Ниже предлагается способ многоступенчатой фильтрации, позволяющий оценивать высокие производные фазовых координат с высокой точностью, даже при малом числе непосредственно наблюдаемых координат.It should be noted that in a number of radar systems, in particular, in goniometric systems, the estimation of high derivatives is difficult in view of the fact that only angles (side bearings) are directly measured [4]. Below we propose a multi-stage filtering method that allows one to estimate high derivatives of phase coordinates with high accuracy, even with a small number of directly observed coordinates.

Обычно для решения задач фильтрации используется фильтр Калмана, который в общем случае позволяет для системыTypically, to solve filtering problems, a Kalman filter is used, which generally allows for the system

Figure 00000001
Figure 00000001

при наличии наблюденийin the presence of observations

Figure 00000002
Figure 00000002

сформировать оптимальные по критерию минимума суммарной дисперсии ошибок оценки по правилу [5]to form optimal estimates by the criterion of the minimum of the total variance of error errors according to the rule [5]

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь x(k) и

Figure 00000005
- соответственно n-мерные векторы координат состояния оцениваемого процесса и их оценок; хэ - вектор экстраполяции оценок
Figure 00000005
, Ф - переходная матрица состояния системы; z(k) - m-мерный (m≤n) вектор измерений; Н - матрица формирования наблюдений, Кф - матрица коэффициентов усиления невязки; D - ковариационная матрица ошибок фильтрации; Dи и Dx - соответственно ковариационные матрицы шумов измерений ξи (2) и возмущений ξх (1), k - номер шага, Dэ - матрица ошибок экстраполяции.Here x (k) and
Figure 00000005
- respectively, n-dimensional vectors of the state coordinates of the process being evaluated and their estimates; x e - vector extrapolation estimates
Figure 00000005
, Ф is the transition matrix of the state of the system; z (k) is the m-dimensional (m≤n) measurement vector; H is the matrix of the formation of observations, K f is the matrix of the gain of the residual; D is the covariance matrix of filtering errors; D and and D x are the covariance matrices of measurement noise ξ and (2) and perturbations ξ x (1), k is the step number, D e is the extrapolation error matrix, respectively.

Из (3) следует, что в фильтре Калмана число обратных связей, формируемых в невязке (z(k)-H(k)хэ(k)), определяется числом используемых измерителей, что предопределяет его недостаток: склонность к потере устойчивости (появлению расходимости) либо ухудшение точности формирования оценок высоких производных процесса (1)-(7), при использовании малого числа измерителей.From (3) it follows that in the Kalman filter the number of feedbacks formed in the residual (z (k) -H (k) x e (k)) is determined by the number of meters used, which determines its disadvantage: a tendency to buckling (occurrence divergences) or deterioration in the accuracy of forming estimates of high derivatives of the process (1) - (7), when using a small number of meters.

Данный недостаток можно скомпенсировать, применив несколько последовательно соединенных фильтров с нарастающей размерностью.This disadvantage can be compensated by applying several series-connected filters with increasing dimension.

Задачей изобретения является разработка способа формирования оценок координат состояния, обеспечивающего высокую точность оценивания высоких производных и устойчивость фильтрации при малом числе измеряемых координат.The objective of the invention is to develop a method for forming estimates of the coordinates of the state, providing high accuracy in estimating high derivatives and filtering stability with a small number of measured coordinates.

Поставленная задача достигается тем, что сигнал наблюдений координат состояния подается на вход многоступенчатого фильтра, представляющего собой серию последовательного соединенных фильтров нарастающей размерности (n≥2), каждый из которых формирует оценки, используемые в следующем фильтре в качестве измерений, что определяет возрастание в них числа обратных связей и соответственно повышение устойчивости и точности оцениваемых производных.The problem is achieved in that the signal of observation of the state coordinates is fed to the input of a multi-stage filter, which is a series of sequentially connected filters of increasing dimension (n≥2), each of which forms estimates used in the next filter as measurements, which determines the increase in their number feedbacks and, accordingly, increasing the stability and accuracy of the estimated derivatives.

Технический результат, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении точности и устойчивости формирования оценок высоких производных при малом числе первичных измерителей в перспективных следящих системах.The technical result that can be obtained from the use of the invention is to ensure the accuracy and stability of the formation of estimates of high derivatives with a small number of primary meters in promising tracking systems.

Принципы функционирования предложенного способа поясняются на примере трехступенчатого фильтра четвертого порядка при условии, что используется один измеритель. Его функциональная схема приведена на фигуре 1, где:The principles of operation of the proposed method are illustrated by the example of a three-stage filter of the fourth order, provided that one meter is used. Its functional diagram is shown in figure 1, where:

Ф1 - первая ступень многоступенчатого фильтра, формирующая оценки

Figure 00000006
и передающая их на вторую ступень в качестве измерений;F1 - the first stage of a multi-stage filter, forming estimates
Figure 00000006
and transmitting them to the second stage as dimensions;

Ф2 - вторая ступень многоступенчатого фильтра, формирующая оценки

Figure 00000007
и передающая их на вторую ступень в качестве измерений;F2 - the second stage of a multi-stage filter, forming estimates
Figure 00000007
and transmitting them to the second stage as dimensions;

Ф3 - третья ступень многоступенчатого фильтра, формирующая оценки

Figure 00000008
и передающая их потребителю.F3 - the third stage of a multi-stage filter, forming estimates
Figure 00000008
and transmitting them to the consumer.

Эффективность предложенного способа многоступенчатой фильтрации была проверена на примере формирования оценок угла и его производных вплоть до четвертого порядка при наличии одного измерителя (угла).The effectiveness of the proposed multi-stage filtering method was tested on the example of forming estimates of the angle and its derivatives up to the fourth order in the presence of one meter (angle).

Для сравнения был использован в качестве прототипа классический фильтр Калмана четвертого порядка при использовании одного измерителя, полученный на основе (2)-(7).For comparison, a fourth-order classical Kalman filter was used as a prototype when using a single meter, obtained on the basis of (2) - (7).

В приложении к рассматриваемой задаче в прототипе была использована модель состоянияIn the application to the problem in question, a prototype model was used state

Figure 00000009
Figure 00000009

при использовании одного измерителяwhen using one meter

Figure 00000010
Figure 00000010

Где х1, х2, х3, х4 - координаты состояния оцениваемого процесса, ΔT - дискрет времени.Where x 1 , x 2 , x 3 , x 4 are the coordinates of the state of the process being evaluated, ΔT is the time discrete.

На основе (8) и (9) по алгоритму (3)-(5) формируются оценки по правилуBased on (8) and (9), according to algorithm (3) - (5), estimates are formed according to the rule

Figure 00000011
Figure 00000011

Здесь

Figure 00000012
и хэ1, хэ2, хэ3, хэ4 - соответственно оценки координат состояния оцениваемого процесса х1, х2, х3, х4 и их экстраполяции; κф1, κф2, κф3, κф4 - компоненты матрицы усиления невязки Кф, М - знак операции математического ожидания возможных значений координат состояния. Где вычисляются по правилу (6)-(7), при известной дисперсии DK ошибок измерений (9). Упрощенная структура такого фильтра, использованного в качестве прототипа, приведена на фигуре 2.Here
Figure 00000012
and x e1 , x e2 , x e3 , x e4 , respectively, estimates of the coordinates of the state of the evaluated process x 1 , x 2 , x 3 , x 4 and their extrapolation; κ f1 , κ f2 , κ f3 , κ f4 are the components of the residual gain matrix K f , M is the sign of the mathematical expectation of possible values of the state coordinates. Where are calculated according to rule (6) - (7), with the known variance DK of measurement errors (9). The simplified structure of such a filter, used as a prototype, is shown in figure 2.

Анализ (10)-(12) показывает, что в данном фильтре имеется только одна отрицательная обратная связь, что будет приводить в ряде случаев к потере устойчивости и снижению точности формирования оценок координат состояния.Analysis (10) - (12) shows that in this filter there is only one negative feedback, which will lead in some cases to a loss of stability and a decrease in the accuracy of forming estimates of the state coordinates.

Необходимо, однако, отметить, что при сопровождении сверхманевренных (СМЛА) и гиперзвуковых (ГЗЛА) летательных целей, движущихся по сложным пространственным траекториям даже в первом фильтре, в котором оценивается только измеряемая координата и ее производная (фигура 1), как правило, происходит срыв сопровождения, обусловленный выходом невязки за пределы линейных участков пеленгационных (дискриминационных) характеристик (фигура 3).It should be noted, however, that when accompanied by super-maneuverable (LSMS) and hypersonic (GZLA) flying targets moving along complex spatial trajectories even in the first filter, in which only the measured coordinate and its derivative are estimated (Figure 1), as a rule, a breakdown occurs accompaniment due to the discrepancy beyond the linear sections of direction-finding (discriminatory) characteristics (figure 3).

Наиболее радикальным способом устранения этого недостатка является использование в качестве первой ступени адаптивного α, β - фильтра, алгоритм функционирования которого определяется соотношениямиThe most radical way to eliminate this drawback is to use an adaptive α, β filter as the first stage, the functioning algorithm of which is determined by the relations

Figure 00000013
Figure 00000013

В (13):

Figure 00000014
- оценки координат х1, х2 на k-м шаге; хэ11(k) - экстраполяция координаты x11(k); Δх(k) - невязка измерений; α(k), β(k) - коэффициенты усиления невязки, ΔT - дискрет времени; D1 и D2 - дисперсии ошибок фильтрации x11(k) и х12(k); Δх0 - порог, определяющий начало адаптации х1; Δxmax - максимальное значение ошибки сопровождения, определяемое шириной линейного участка дискриминационной характеристики.In (13):
Figure 00000014
- estimates of coordinates x 1 , x 2 at the kth step; x e11 (k) - extrapolation of the coordinate x 11 (k); Δх (k) is the residual of measurements; α (k), β (k) - residual gain, ΔT - time discrete; D 1 and D 2 - variance of filtering errors x 11 (k) and x 12 (k); Δx 0 is the threshold that determines the beginning of adaptation x 1 ; Δx max - the maximum value of the tracking error, determined by the width of the linear section of the discriminatory characteristics.

В качестве второй ступени предлагается использовать фильтр Калмана четвертого порядка (2)-(5), использующего измерения

Figure 00000015
, сформированные в первой ступени:As the second stage, it is proposed to use a fourth-order Kalman filter (2) - (5) using measurements
Figure 00000015
formed in the first step:

Figure 00000016
Figure 00000016

Функциональная схема предлагаемого двухступенчатого фильтра, определяемого соотношениями (13)-(17), приведена на фигуре 4.The functional diagram of the proposed two-stage filter, determined by relations (13) - (17), is shown in figure 4.

Анализ способа (13)-(17) формирования оценок позволяет сделать следующие заключения:The analysis of the method (13) - (17) of the formation of estimates allows us to draw the following conclusions:

- полученный закон отличается от прототипа (10)-(12) тем, что в нем производится многоступенчатая фильтрация, когда в качестве первой ступени используется адаптивный α, β - фильтр, а качестве второй - четырехмерный фильтр Калмана, что позволяет повысить точность и устойчивость формирования оценок за счет увеличения количества обратных связей во второй ступени;- the obtained law differs from the prototype (10) - (12) in that it performs multi-stage filtration when the adaptive α, β filter is used as the first stage, and the fourth-dimensional Kalman filter is used as the second stage, which improves the accuracy and stability of the formation estimates by increasing the number of feedbacks in the second stage;

- для использования алгоритма не требуется дополнительных измерений по сравнению с прототипом;- to use the algorithm does not require additional measurements compared to the prototype;

- предложенный алгоритм формирования оценок не накладывает принципиальных ограничений на возможность его реализации.- the proposed algorithm for forming estimates does not impose fundamental restrictions on the possibility of its implementation.

Проверка эффективности предложенного способа многоступенчатой фильтрации осуществлялась по результатам имитационного моделирования системы углового сопровождения интенсивно маневрирующей цели, движущейся по законуThe effectiveness of the proposed method of multi-stage filtration was checked according to the results of simulation modeling of the angular tracking system of an intensely maneuvering target moving according to the law

Figure 00000017
Figure 00000017

при условии, что используется моноимпульсный угломер [4], с линейным участком пеленгационной характеристики 2Δxmax=0.2рад (фигура 3), формирующий измерениеprovided that a monopulse goniometer is used [4], with a linear portion of the direction-finding characteristic 2Δx max = 0.2rad (figure 3), which forms a measurement

Figure 00000018
Figure 00000018

где ϕц - текущий пеленг цели; а

Figure 00000019
- его первая, вторая, третья и четвертая производные, ξи - шум измерений с известной дисперсией Dи.where ϕ C - the current bearing of the target; but
Figure 00000019
- its first, second, third and fourth derivatives, ξ and - measurement noise with a known dispersion D and .

Достоинством модели (18) является ее адекватность реальным условиям перемещения цели в широком поле условий применения, поскольку манипулируя

Figure 00000020
можно получить законы изменения ϕц практически любой сложности.The advantage of model (18) is its adequacy to the real conditions of moving the target in a wide field of application conditions, since by manipulating
Figure 00000020
you can get the laws of change ϕ C virtually any complexity.

В качестве показателя точности формирования оценок использованы ошибки оценивания пеленга цели, ее первой, второй и третьей производных:As an indicator of the accuracy of the formation of estimates, the errors of estimating the bearing of the target, its first, second and third derivatives are used:

Figure 00000021
Figure 00000021

В процессе исследования моделировались: отслеживаемый процесс (18), измерения (19), шумы измерения, адаптивный α, β - фильтр (13) со вторым фильтром (14)-(17). Для сравнения для тех же условий моделировался одноступенчатый фильтр Калмана (10)-(12).During the study, the following was modeled: monitored process (18), measurements (19), measurement noise, adaptive α, β - filter (13) with a second filter (14) - (17). For comparison, a single-stage Kalman filter (10) - (12) was simulated for the same conditions.

На фигурах 5 и 6 отображены полученные в ходе моделирования зависимости относительных ошибок оценивания по углу (фигура 5а), его первой производной (фигура 5б), второй производной (фигура 6а), третьей производной (фигура 6б) от времени, где различным линиям соответствуют различные фильтры: 1 - классический фильтр Калмана (10)-(12); 2 - адаптивный α, β - фильтр (13); 3 - двухступенчатый фильтр (13)-(17).Figures 5 and 6 show the dependences of the relative errors of angle estimation obtained during modeling (Figure 5a), its first derivative (Figure 5b), the second derivative (Figure 6a), and the third derivative (Figure 6b) versus time, where different lines correspond to different lines filters: 1 - classic Kalman filter (10) - (12); 2 - adaptive α, β - filter (13); 3 - two-stage filter (13) - (17).

Поскольку при использованных условиях в классическом фильтре Калмана происходит срыв сопровождения (Δx>Δxmax, фигура 5а), для него показаны условные переходные процессы, которые имели бы место при отсутствии срыва.Since under the conditions used in the classical Kalman filter there is a breakdown of tracking (Δx> Δx max , figure 5a), conditional transients that would occur if there were no breakdown are shown for it.

Проведенное моделирование позволяет сделать следующие заключения:The simulation allows us to draw the following conclusions:

- фильтр Калмана четвертого порядка, рассмотренный в качестве прототипа, не обеспечивает бессрывного сопровождения интенсивно маневрирующих целей, в законе изменения пространственного положения которых содержатся производные высокого порядка, а соответственно не может быть использован для их оценивания;- a fourth-order Kalman filter, considered as a prototype, does not provide continuous tracking of intensely maneuvering targets, the law of which changes the spatial position of which contain high-order derivatives, and therefore cannot be used to evaluate them;

- предложенный способ многоступенчатой фильтрации позволяет обеспечить бессрывное сопровождение интенсивно маневрирующих целей с высокоточным оцениванием производных третьего и четвертого порядка при малом числе используемых измерителей.- the proposed method of multi-stage filtering allows for continuous tracking of intensely maneuvering targets with high-precision estimation of derivatives of the third and fourth order with a small number of meters used.

ЛитератураLiterature

1. Меркулов В.И. Динамичность авиационных комплексов и бортовые радиоэлектронные системы. - М.: Радиотехника. - 2010, №1. - С. 88-96.1. Merkulov V.I. The dynamism of aviation systems and on-board electronic systems. - M .: Radio engineering. - 2010, No. 1. - S. 88-96.

2. Ильчук А.Р., Меркулов В.И., Самарин О.А., Юрчик И.А. Влияние интенсивного маневрирования целей на показатели эффективности системы первичной обработки сигналов в бортовых РЛС. Радиотехника. - 2003, №6.2. Ilchuk A.R., Merkulov V.I., Samarin O.A., Yurchik I.A. The effect of intensive maneuvering targets on the performance indicators of the primary signal processing system in airborne radars. Radio engineering. - 2003, No. 6.

3. Верба B.C., Меркулов В.И., Соколов Д.А. Сопровождение интенсивно маневрирующих целей инерционным угломером в системах одноразового применения. Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2014, №3. - С. 13-18.3. Willow B.C., Merkulov V.I., Sokolov D.A. Maintenance of intensively maneuvering targets with an inertial goniometer in single-use systems. Information-measuring and control systems. - 2014, No. 3. - S. 13-18.

4. Меркулов В.И. [и др]. Авиационные системы радиоуправления. Т.2. Радиоэлектронные системы самонаведения. / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003. - 390 с.4. Merkulov V.I. [and etc]. Aircraft radio control systems. T.2. Electronic homing systems. / Ed. A.I. Kanaschenkova and V.I. Merkulova. - M .: Radio engineering, 2003 .-- 390 p.

5. Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Канащенков А.И. и др. Авиационные системы радиоуправления. Т. 1. Принципы построения систем радиоуправления. Основы синтеза и анализа. / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003. - 390 с.5. Merkulov V.I., Drogalin V.V., Kanaschenkov A.I. and other Aviation systems of radio control. T. 1. The principles of building radio control systems. Fundamentals of synthesis and analysis. / Ed. A.I. Kanaschenkova and V.I. Merkulova. - M .: Radio engineering, 2003 .-- 390 p.

Claims (16)

Способ многоступенчатой фильтрации для систем автосопровождения, обеспечивающий бессрывное сопровождение интенсивно маневрирующих целей с высокоточным оцениванием производных третьего и четвертого порядка при малом числе используемых измерителей, заключающийся в том, что сигнал наблюдений координат состояния подается на вход многоступенчатого фильтра, представляющего собой серию последовательно соединенных фильтров нарастающей размерности (n≥2), каждый из которых формирует оценки, используемые в следующем фильтре в качестве измерений, согласно алгоритму:A multi-stage filtering method for auto tracking systems that provides continuous tracking of intensively maneuvering targets with high-precision estimation of third and fourth order derivatives with a small number of meters used, which means that the signal for observing the state coordinates is fed to the input of a multi-stage filter, which is a series of series-connected filters of increasing dimension (n≥2), each of which forms the estimates used in the next filter as rhenium, according to the algorithm:
Figure 00000022
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000028
Figure 00000029
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000033
Figure 00000034
Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000035
Здесь: x1(k), x2(k), x3(k), x4(k) - координаты состояния оцениваемого процесса;
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- оценки координат х1(k), х2(k) на k-м шаге, формируемые в первой ступени фильтра;
Figure 00000038
,
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
- оценки координат х1(k), х2(k), х3(k), х4(k) на k-м шаге, формируемые во второй ступени фильтра; хэ11(k) - экстраполяция координаты x11(k) в первой ступени фильтра; хэ21(k), хэ22(k), хэ23(k), хэ24(k) - экстраполяция координат х1(k), х2(k), х3(k), х4(k) во второй ступени фильтра; α(k), β(k) - коэффициенты усиления невязки в первой ступени фильтра; D1 и D2 - дисперсии ошибок фильтрации x11(k) и x12(k); D11, D21, D3l, D41, D12, D22, D32, D42 - дисперсии ошибок фильтрации х21(k), х22(k), х23(k), х24(k); Δх0 - порог, определяющий начало адаптации х1; Δxmax - максимальное значение ошибки сопровождения, определяемое шириной линейного участка дискриминационной характеристики; ΔT - дискрет времени.
Here: x 1 (k), x 2 (k), x 3 (k), x 4 (k) are the coordinates of the state of the process being evaluated;
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- estimates of coordinates x 1 (k), x 2 (k) at the kth step, formed in the first stage of the filter;
Figure 00000038
,
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
- estimates of coordinates x 1 (k), x 2 (k), x 3 (k), x 4 (k) at the kth step, formed in the second stage of the filter; x e11 (k) - extrapolation of the coordinate x 11 (k) in the first stage of the filter; x e21 (k), x e22 (k), x e23 (k), x e24 (k) - extrapolation of coordinates x 1 (k), x 2 (k), x 3 (k), x 4 (k) second stage of the filter; α (k), β (k) - residual gain in the first filter stage; D 1 and D 2 - variance of filtering errors x 11 (k) and x 12 (k); D 11 , D 21 , D 3l , D 41 , D 12 , D 22 , D 32 , D 42 - variance of filtering errors x 21 (k), x 22 (k), x 23 (k), x 24 (k) ; Δx 0 is the threshold that determines the beginning of adaptation x 1 ; Δx max - the maximum value of the tracking error, determined by the width of the linear section of the discriminatory characteristics; ΔT is the time discrete.
RU2015153074A 2015-12-10 2015-12-10 Method of multistage filtration for auto support systems RU2616188C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153074A RU2616188C1 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Method of multistage filtration for auto support systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153074A RU2616188C1 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Method of multistage filtration for auto support systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2616188C1 true RU2616188C1 (en) 2017-04-13

Family

ID=58642470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015153074A RU2616188C1 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Method of multistage filtration for auto support systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2616188C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751378C1 (en) * 2020-03-25 2021-07-13 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for targeting high-speed, highly maneuverable air objects
RU2782955C1 (en) * 2022-04-22 2022-11-07 "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) Adaptive filtering method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5214433A (en) * 1992-06-17 1993-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Two-stage target tracking system and method
US5317319A (en) * 1992-07-17 1994-05-31 Hughes Aircraft Company Automatic global radar/IR/ESM track association based on ranked candidate pairings and measures of their proximity
RU2296348C2 (en) * 2005-04-11 2007-03-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" (ОАО "Корпорация "Фазотрон - НИИР") Tracking measuring device with a maneuver detector and an adaptive forecast correction
EP1836695A1 (en) * 2005-01-13 2007-09-26 Sensis Corporation Method and system for tracking position of an object using imaging and non-imaging surveillance devices
RU2381524C1 (en) * 2008-05-28 2010-02-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Tracking system for mobile objects
RU2549552C2 (en) * 2012-04-19 2015-04-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of tracking aerial target and telescopic sight having tracking range finder for implementing said method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5214433A (en) * 1992-06-17 1993-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Two-stage target tracking system and method
US5317319A (en) * 1992-07-17 1994-05-31 Hughes Aircraft Company Automatic global radar/IR/ESM track association based on ranked candidate pairings and measures of their proximity
EP1836695A1 (en) * 2005-01-13 2007-09-26 Sensis Corporation Method and system for tracking position of an object using imaging and non-imaging surveillance devices
RU2296348C2 (en) * 2005-04-11 2007-03-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" (ОАО "Корпорация "Фазотрон - НИИР") Tracking measuring device with a maneuver detector and an adaptive forecast correction
RU2381524C1 (en) * 2008-05-28 2010-02-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Tracking system for mobile objects
RU2549552C2 (en) * 2012-04-19 2015-04-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of tracking aerial target and telescopic sight having tracking range finder for implementing said method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВЕРБА В.С. и др. Сопровождение интенсивно маневрирующих целей инерционным угломером в системах одноразового применения. Информационно-измерительные и управляющие системы. 2014, N3, с. 13-18. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751378C1 (en) * 2020-03-25 2021-07-13 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for targeting high-speed, highly maneuverable air objects
RU2783038C1 (en) * 2022-03-16 2022-11-08 Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Московский Технический Университет Связи И Информатики" Adaptive filtering method
RU2782955C1 (en) * 2022-04-22 2022-11-07 "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) Adaptive filtering method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Konatowski et al. Comparison of estimation accuracy of EKF, UKF and PF filters
CN106372646B (en) Multi-target tracking method based on SRCK-GMCPHD filtering
US9606848B2 (en) Iterative Kalman filtering
RU2524208C1 (en) Method for radar detection of manoeuvre of ballistic target on passive trajectory section
Raj et al. Kalman filter based target tracking for track while scan data processing
RU2616188C1 (en) Method of multistage filtration for auto support systems
CN105572630A (en) Monopulse target DOA estimation method based on multi-wave potential combined treatment
Roh et al. Trajectory optimization using Cramér-Rao lower bound for bearings-only target tracking
US8933836B1 (en) High speed angle-to-target estimation for a multiple antenna system and method
RU2571363C2 (en) Method of controlling inertial antenna drive providing stable tracking of highly manoeuvrable and high-speed aerial objects
Om et al. Influence analysis of input signal forms on the accuracy of aerodynamic parameter identification in aircraft longitudinal motion
RU2714884C1 (en) Method of determining the course of an object on a linear trajectory using measurements of its radial velocity
RU2679598C1 (en) Method of adaptive maintenance of radar objectives and device for its implementation
RU2406098C1 (en) Method of determining slant distance to moving target using minimum number of bearings
RU2632476C2 (en) Method for detecting maneuver of ballistic object by sampling products of distance and radial speed and device for its implementation
Naidu Fusion of radar and IRST sensor measurements for 3D target tracking using extended Kalman filter
Sönmez et al. Analysis of performance criteria for optimization based bearing only target tracking algorithms
Frew et al. Kernel function evaluation for Gaussian process wind regression
RU2635657C2 (en) Detector of ballistic missile maneuver by fixed sampling of range-radial speed product
Lee et al. Rao-blackwellized unscented particle filter for a handheld unexploded ordnance geolocation system using IMU/GPS
Sychev Precision tracking algorithms of civil aircraft by radar information
Gulati et al. Data association—solution or avoidance: Evaluation of a filter based on RFS framework and factor graphs with SME
RU2751378C1 (en) Method for targeting high-speed, highly maneuverable air objects
Rao et al. Multi-sensor measurements fusion for passive target tracking in underwater
RU2664258C2 (en) Method of aircraft ground targeting by radar data with antenna aperture synthesization