RU2498342C1 - Method of intercepting aerial targets with aircraft - Google Patents
Method of intercepting aerial targets with aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498342C1 RU2498342C1 RU2012116619/07A RU2012116619A RU2498342C1 RU 2498342 C1 RU2498342 C1 RU 2498342C1 RU 2012116619/07 A RU2012116619/07 A RU 2012116619/07A RU 2012116619 A RU2012116619 A RU 2012116619A RU 2498342 C1 RU2498342 C1 RU 2498342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- point
- aircraft
- airplane
- plane
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способам наведения летательных аппаратов (ЛА) на воздушные цели, в частности, к способам наведения летательных аппаратов, используемым в системах командного радиоуправления.The present invention relates to methods for aiming aircraft (LA) at air targets, in particular, to methods for aiming aircraft used in command radio control systems.
В современных условиях большое внимание уделяется системам управления многофункциональными самолетами. При наведении на воздушные цели вначале выполняется этап дальнего наведения (ДН) [1, стр. 218, 219].In modern conditions, much attention is paid to multi-functional aircraft control systems. When hovering over air targets, the first stage is the long-range guidance (NAM) [1, p. 218, 219].
Значительную роль на этапе ДН играет процесс управления самолетами по курсу. Способы наведения по курсу предопределяют формирование требуемых значений ψT курса, обусловливающих желаемую траекторию наведения в горизонтальной плоскости. При этом параметры рассогласования, определяющие алгоритмы траекторного управления самолетом в режиме ручного управления, формируются по правилу:A significant role at the stage of NAM is played by the process of controlling the aircraft on the course. Guidance methods for the course predetermine the formation of the required values ψ T of the course, determining the desired guidance path in the horizontal plane. In this case, the mismatch parameters that determine the algorithms of the trajectory control of the aircraft in the manual control mode are formed according to the rule:
в котором ψc - текущее значение курса.in which ψ c is the current value of the course.
Способы наведения самолетов, реализуемые системой дальнего наведения (СДН), должны обеспечивать: минимум времени наведения, максимальную дальность действия, минимальные мгновенные перегрузки ЛА, минимальный расход энергии управляющих сигналов, практическую реализуемость, инвариантность системы управления к условиям применения, сопряжение со способами, используемыми на последующих этапах выполнения боевой задачи. При этом наибольшее значение имеет хорошее сопряжение способов наведения СДН и используемой в дальнейшем системы самонаведения, при которой обеспечивается органичный (без существенных переходных процессов) переход авиационной системы радиоуправления от этапа дальнего к этапу ближнего наведения.Aircraft guidance methods implemented by the long-range guidance system (SDS) should provide: minimum guidance time, maximum range, minimum instantaneous overload of the aircraft, minimum energy consumption of control signals, practical feasibility, invariance of the control system to the conditions of use, interfacing with the methods used on subsequent stages of the combat mission. In this case, a good combination of guidance methods for SDS and the homing system used in the future, which ensures an organic (without significant transient processes) transition of the aircraft radio control system from the long-range to the short-range guidance, is of greatest importance.
Среди известных способов наведения по курсу в СДН самолетами наибольшее применение находят метод маневра, метод перехвата и прямой метод [1, стр. 228-231].Among the known methods of guidance on the course in SDS by airplanes, maneuver method, interception method and direct method are most widely used [1, pp. 228-231].
При прямом методе, называемом также методом погони, требуется все время совмещать продольную ось самолета с направлением на цель. К недостаткам метода относятся: сложность пилотирования самолетом в связи с постоянным изменением курса и крена, увеличенное время полета до встречи.With the direct method, also called the chase method, it is required to combine the longitudinal axis of the aircraft with the direction to the target all the time. The disadvantages of the method include: the difficulty of piloting an airplane due to the constant change in heading and roll, the increased flight time before meeting.
Метод маневра обеспечивает вывод самолета в зону обнаружения цели бортовой РЛС, оптико-электронной станцией или оптическим прицелом под заданным углом ψк на заданном расстоянии до цели. Недостатками метода являются: большое время, затрачиваемое на выход самолета на рубеж захвата, большой расход топлива, что сокращает время на ведение воздушного боя, ограничения на ракурсы перехвата из передней полусферы, обусловленные необходимостью вывода самолета в заднюю полусферу, сложность расчетов траектории и ее выполнения.The maneuver method ensures that the aircraft enters the target detection area of the onboard radar, optoelectronic station or telescopic sight at a given angle ψ to at a given distance to the target. The disadvantages of the method are: the long time it takes to get the aircraft to the capture line, high fuel consumption, which reduces the time for conducting air combat, restrictions on the intercept angles from the front hemisphere, due to the need to take the plane to the rear hemisphere, the complexity of calculating the trajectory and its implementation.
Способ перехвата, который взят в качестве прототипа, представляет собой разновидность способа параллельного сближения [1, стр. 230-231]. Его особенностью является то, что по методу параллельного сближения наводится не сам самолет, а некоторая вспомогательная (фиктивная) точка A, расположенная по вектору скорости Vc на расстоянии Дз от наводимого самолета (фиг. 1). В качестве дальности Дз может использоваться дальность обнаружения бортовой РЛС. Это означает, что в процессе дальнего наведения прямая АОц перемещается параллельно самой себе. Такой прием обеспечивает нахождение самолета в точке Оск на рубеже Дз в тот момент, когда точка A «встретится» в упрежденной точке встречи Оут с целью.The interception method, which is taken as a prototype, is a variation of the parallel approach method [1, pp. 230-231]. Its peculiarity is that according to the method of parallel approach, it is not the aircraft itself that is induced, but some auxiliary (fictitious) point A located along the velocity vector V c at a distance D c from the induced aircraft (Fig. 1). As the range D s can be used the detection range of the airborne radar. This means that in the process of long-range guidance, the direct AO c moves parallel to itself. Such a technique ensures that the aircraft is located at the point O c at the boundary D z at the moment when point A “meets” at the anticipated meeting point O ut with the target.
На чертеже точки Ос, Опу и Оц соответствуют положению самолета, пункта управления (наведения) и цели; Vc и Vц - скорости наводимого самолета и цели; хц , zц и хс, zc - текущие прямоугольные координаты цели и самолета. Оценки координат хц , zц и хс, zc формируются на основании измеренных в РЛС, связанной с пунктом управления, дальностей Дц, Дс и азимутов φц, φс цели и самолета (фиг. 2) с использованием правил:In the drawing, the points O c , O pu and O c correspond to the position of the aircraft, the control point (guidance) and the target; V c and V c - the speed of the induced aircraft and the target; x c , z c and x s , z c - the current rectangular coordinates of the target and the plane. Estimates of the coordinates x c , z c and x c , z c are formed on the basis of the measured in the radar associated with the control point, the ranges D c , D c and azimuths φ c , φ from the target and aircraft (Fig. 2) using the rules:
Используя координаты цели хц, zц и самолета хс, zc и учитывая, что упрежденная дальность Ду равна сумме Дз и расстояния ОсОск, пролетаемого самолетом за время наведения tн (фиг. 1), получают систему уравнений [1, стр.230]: - Using the coordinates of the target x c , z c and the plane x s , z c and taking into account that the anticipated range D y is equal to the sum of D c and the distance O c O c flown by the plane during the guidance time t n (Fig. 1), we obtain the system of equations [1, p. 230]: -
с тремя неизвестными ψТ, tн и Ду. При получении (3) полагалось, что цель и самолет движутся равномерно и прямолинейно со скоростями Vц и Vc и курсовыми углами ψц и ψТ соответственно. Решая эту систему при условии, что прямоугольные координаты определяются по правилам (1), (2), вычисляют ψТ, tн и Ду.with three unknowns ψ Т , t н and Д у . Upon receipt of (3), it was assumed that the target and the plane move uniformly and rectilinearly with velocities V c and V c and course angles ψ c and ψ T, respectively. Solving this system under the condition that the rectangular coordinates are determined according to the rules (1), (2), ψ Т , t н and Д у are calculated.
Из (3) следует, что для реализации способа перехвата необходимо оценивать прямоугольные координаты цели и самолета, скорости самолета и цели и курсовой угол цели ψц. Последнее требует достаточно длительного сопровождения цели.From (3) it follows that to implement the method of interception, it is necessary to evaluate the rectangular coordinates of the target and the aircraft, the speed of the aircraft and the target, and the target angle ψ c . The latter requires a sufficiently long tracking of the target.
Достаточно просто решение системы (3) получается при условии, что самолет наводится на встречных либо догонных курсах. В такой ситуации с учетом (2) из (3) получают [1, стр. 231]:A simple solution to the system (3) is obtained provided that the aircraft is hovering in oncoming or catch-up courses. In this situation, taking into account (2) from (3) get [1, p. 231]:
гдеWhere
Из (4) и (5) следует, что для реализации способа перехвата необходимо оценивать дальности и азимуты цели и самолета, а также скорости Vц и Vc и курсовой угол цели ψц.From (4) and (5) it follows that in order to implement the interception method, it is necessary to evaluate the ranges and azimuths of the target and the aircraft, as well as the speed V c and V c and the target angle ψ c .
Основными достоинствами способа перехвата являются:The main advantages of the interception method are:
высокая экономичность наведения, обусловленная наведением в упрежденную точку практически по прямолинейной траектории;high cost-effectiveness of guidance, due to guidance in a pre-determined point almost along a straight line path;
обеспечение заданного рубежа перехвата при любом ракурсе наведения.providing a predetermined line of interception at any angle of guidance.
Следует также отметить, что данный способ обеспечивает хорошее сопряжение прямолинейного участка траектории самолета с траекторией ракеты [2, стр. 388]. Недостатком известного способа перехвата является низкий уровень ситуационной осведомленности летчика наводимого самолета об ожидаемых результатах процесса наведения на заданную воздушную цель, что затрудняет оценку им тактической ситуации. Кроме того, для реализации способа-прототипа необходимо решение системы нелинейных уравнений (3), что требует выполнения сложной вычислительной процедуры, которая организуется в информационно-вычислительной системе пункта управления (ПУ). При линеаризации уравнений (3) требуемый курс самолета вычисляется с большими ошибками при ракурсах цели, отличных от нулевых.It should also be noted that this method provides a good pairing of a rectilinear section of the trajectory of the aircraft with the trajectory of the rocket [2, p. 388]. The disadvantage of this method of interception is the low level of situational awareness of the pilot of the guided aircraft about the expected results of the guidance process at a given air target, which makes it difficult for them to assess the tactical situation. In addition, to implement the prototype method, it is necessary to solve a system of nonlinear equations (3), which requires the implementation of a complex computational procedure, which is organized in the information-computer system of a control point (PU). In the linearization of equations (3), the required aircraft heading is calculated with large errors at target angles other than zero.
Цель изобретения состоит в повышении ситуационной осведомленности летчика о возможных конечных результатах наведения и в упрощении вычислительной процедуры определения требуемого курса и времени наведения.The purpose of the invention is to increase the situational awareness of the pilot about the possible final guidance results and to simplify the computational procedure for determining the desired course and guidance time.
Технический результат заключается в повышении информативности системы дальнего наведения, основанное на введении процедур формирования данных, характеризующих пространственное положение точки перехвата и времени наведения на воздушную цель, и визуального отображения этих данных на наводимом самолете, в снижении вычислительных затрат в информационно-вычислительной системе ПУ. Кроме того, обеспечивается расширение области применения способа перехвата при наведении не только на воздушные цели, но и на другие виды целей, например, надводные цели.The technical result consists in increasing the information content of the long-range guidance system, based on the introduction of data generation procedures characterizing the spatial position of the intercept point and the time of aiming at an air target, and visual display of these data on the guided aircraft, in reducing the computational cost in the information and computing system of the missile launcher. In addition, it provides an extension of the scope of the interception method when aiming not only at air targets, but also at other types of targets, for example, surface targets.
Для реализации заявленного технического результата в горизонтальной плоскости измеряют полярные координаты цели и самолета, на пункте управления оценивают полярные и прямоугольные координаты цели и самолета, курс цели и скорости самолета и цели, задают вспомогательную точку A, расположенную на линии по вектору скорости Vc самолета на расстоянии Дз, определяют требуемый курс ψT движения самолета, значение которого передают с ПУ на самолет, где измеряют его текущий курс ψс и определяют параметры управления Δψψ=ψT-ψc, осуществляют управление траекторией движения самолета. В отличие от прототипа на ПУ оценивают курс ψñ самолета и задают прямоугольные координаты фиктивной точки ATo implement the claimed technical result, the polar coordinates of the target and the plane are measured in a horizontal plane, the polar and rectangular coordinates of the target and the plane, the target course and the speed of the plane and the target are measured at the control point, the auxiliary point A located on the line along the speed vector V c of the plane a distance h is determined desired rate ψ T of the aircraft, which value is transmitted to the UE on a plane where its measured current rate ψ to determine control parameters and Δψ = ψ ψ T -ψ c, sound control is performed Lenie trajectory of movement of the plane. In contrast to the prototype, on the control panel, the course ψ ñ of the aircraft is estimated and the rectangular coordinates of the fictitious point A are set
za=zc+ДзsinψT z a = z c + D s sinψ T
ха=xc+ДзcosψT x a = x c + D s cosψ T
где ха, za, хс, zc - оценки прямоугольных координат точки A и самолета, рассчитывают угол визирования цели относительно точки A, определяют углы пеленга φа и φц, представляющие собой углы между векторами скоростей Vc и Vц точки A и цели соответственно и линией визирования «точка A - цель», определяют значение требуемого курса ψT движения самолета из условия равенства проекций скоростей точки A и цели на перпендикуляр к линии визирования «точка A - цель», летчик оценивает ожидаемые результаты решения задачи перехвата самолетом воздушной цели с использованием визуального отображения на экране индикатора прогнозируемого положения цели (точки перехвата) в конце этапа дальнего наведения и времени наведения, для чего в вычислительной системе ПУ находят прямоугольные координаты точки перехвата по формулам:where x a , z a , x c , z c are the estimates of the rectangular coordinates of point A and the plane, the angle of sight of the target relative to point A is calculated, the angles of the bearing φ a and φ c , which are the angles between the velocity vectors V c and V c of the point, are determined A and the target, respectively, and the line of sight “point A - target”, determine the value of the required course ψ T of the aircraft motion from the condition that the projections of the velocities of the speeds of point A and the target perpendicular to the line of sight “point A - target” are equal, the pilot estimates the expected results of solving the interception problem airborne target using a visual display on the screen of the indicator of the predicted position of the target (interception point) at the end of the long-range guidance stage and the guidance time, for which the rectangular coordinates of the interception point are found in the control computer system using the formulas:
xyт=xa+VctнcosψT, zут=za+VctнsinψT,x yt = x a + V c t н cosψ T , z ut = z a + V c t н sinψ T ,
либоor
xyт=xц+Vцtнcosψц, zут=zц+Vцtнsinψц,x yt = x c + V c t n cosψ c , z ut = z c + V c t n sinψ c ,
и время наведенияand guidance time
либоor
где xц, zц - оценки прямоугольных координат цели, ψц - курс цели, осуществляют вывод этих данных и передачу их через командную радиолинию управления на систему отображения на самолете.where x c , z c are the estimates of the rectangular coordinates of the target, ψ c is the target's course, this data is output and transmitted via the command radio control line to the display system on the plane.
Перечень фигур:List of figures:
Фиг.1 и Фиг.2 Способ перехвата по прототипу [1, стр. 230-231].Figure 1 and Figure 2, the Interception method of the prototype [1, p. 230-231].
Фиг.3. Геометрия наведения самолета на воздушную цель при использовании предлагаемого способа.Figure 3. The geometry of the aircraft pointing at an air target using the proposed method.
Фиг.4. Обобщенная структурная схема системы радиоуправления.Figure 4. Generalized block diagram of a radio control system.
Фиг.5. Результаты моделирования перехвата для способа прототипа.Figure 5. The results of the simulation of interception for the prototype method.
Фиг.6. Результаты моделирования перехвата для способа прототипа при линеаризованном алгоритме.6. Interception simulation results for the prototype method with a linearized algorithm.
Фиг.7. Результаты моделирования перехвата для способа прототипа при линеаризованном алгоритме с новыми исходными данными для истребителя.7. The results of the simulation of interception for the prototype method with a linearized algorithm with new source data for the fighter.
Фиг.8. Результаты моделирования перехвата для модифицированного способа.Fig. 8. Interception simulation results for the modified method.
Для получения технического результата предлагаемым способом воспользуемся известными уравнениями для метода параллельного сближения, при котором линия АОц, соединяющая точку A и цель Оц, должна перемещаться параллельно самой себе.To obtain a technical result by the proposed method, we use the well-known equations for the parallel approach method, in which the line AO c connecting point A and target O c must move parallel to itself.
Геометрия взаимного положения всех объектов, участвующих в процессе наведении самолета на воздушную цель, показана на фиг.3.The geometry of the relative position of all objects involved in the process of pointing the aircraft at an air target is shown in Fig. 3.
В треугольнике АОутОц углы пеленга φа и φц представляют собой углы между векторами скоростей Vc и Vц соответственно и линией визирования АОц. Угол визирования εц цели из точки A образован лучами АХос и АОц. Соответственно εца - угол визирования точки A относительно цели Оц.In the triangle AO ut O c, the angles of the bearing φ a and φ c are the angles between the velocity vectors V c and V c, respectively, and the line of sight of the AO c . The viewing angle ε c of the target from point A is formed by the beams AX os and AO c . Accordingly, ε Ца is the angle of sight of point A relative to the target О Ц.
Из фиг.3 видно, что прямоугольные координаты точки A равны:From figure 3 it is seen that the rectangular coordinates of point A are equal to:
Углы визирования связаны с прямоугольными координатами соответствующих точек A, Оц и Ос следующими соотношениями (фиг.3):The viewing angles are associated with the rectangular coordinates of the corresponding points A, O c and O with the following ratios (figure 3):
В свою очередь, углы пеленга φа и φц определяются следующими равенствами:In turn, the angles of the bearing φ a and φ c are determined by the following equalities:
Как известно, при методе параллельного сближения точки A и цели проекции скоростей точки A и цели, перпендикулярные к линии визирования АОц, должны быть равными друг другу:As you know, with the method of parallel approach of point A and the target of projection of the speeds of point A and the target, perpendicular to the line of sight of AO c , should be equal to each other:
При подстановке в (9) значений φа и φц из (8) получаем:When substituting in (9) the values of φ a and φ c from (8) we obtain:
В (10) ψТ - требуемый курс самолета при точной реализации модифицированного способа перехвата, когда курс ψс самолета совпадает с его требуемым значением. Отсюда следует, что требуемый курс самолета:In (10), ψ Т is the required aircraft course with the exact implementation of the modified interception method when the ψ course from the aircraft coincides with its required value. It follows that the required course of the aircraft:
В процессе наведения фактический ψc и требуемый ψт курсы могут не совпадать. Поэтому при определении прямоугольных координат точки A в выражения (6-7) вместо ψT необходимо подставлять ψс. Отсюда следует, что модифицированный способ перехвата требует дополнительно оценивать на ПУ курс ψс самолета по результатам первичных измерений полярных координат самолета.In the process of guidance, the actual ψ c and the required ψ t courses may not coincide. Therefore, when determining the rectangular coordinates of point A in expressions (6-7), instead of ψ T, it is necessary to substitute ψ s . It follows that the modified method of intercepting requires an additional assessment of the course ψ from the aircraft using the results of primary measurements of the polar coordinates of the aircraft at the control station.
Если перехват воздушной цели осуществляется при малых углах φа и φц, т.е. на встречных либо догонных курсах, то формула (11) упрощается:If the interception of an air target is carried out at small angles φ a and φ c , i.e. on the oncoming or catch-up courses, then the formula (11) is simplified:
где a=Vц/Vc - коэффициент, характеризующий соотношение скоростей цели и самолета.where a = V c / V c - coefficient characterizing the ratio of the speeds of the target and the plane.
Для нахождения времени наведения tн можно воспользоваться соотношениями, которые связывают прямоугольные координаты точки перехвата, координаты точки A, прямоугольные координаты цели, требуемый курс самолета, курс цели и время наведения (фиг. 3):To find the guidance time t n, you can use the relations that relate the rectangular coordinates of the interception point, the coordinates of point A, the rectangular coordinates of the target, the desired airplane course, target course and guidance time (Fig. 3):
Приравняв одноименные координаты точки перехвата из (13) и (14), находят время наведения:Equating the coordinates of the intercept point of the same name from (13) and (14), the guidance time is found:
либоor
Для вычисления времени наведения tH можно воспользоваться формулой (15) либо (16).To calculate the guidance time t H, one can use formula (15) or (16).
Необходимые для реализации способа перехвата оценки координат и параметров движения цели и самолета формируют с помощью известных алгоритмов оценивания (фильтрации), приведенных в научно-технической литературе, например в [3, стр. 183-217].Necessary for the implementation of the method of intercepting estimates of the coordinates and motion parameters of the target and the aircraft are formed using well-known estimation (filtering) algorithms given in the scientific and technical literature, for example, in [3, p. 183-217].
Оценить прогнозируемые результаты решения задачи перехвата самолетом воздушной цели летчик может, если использовать визуальное отображение на экране индикатора пространственного положения расчетной точки перехвата и указать время наведения. Для этого необходимо выполнить расчеты по формулам (13) - (16) и осуществить процедуру вывода и отображения результатов расчетов.The pilot can evaluate the predicted results of solving the problem of intercepting an air target by an aircraft by using a visual display on the screen of the indicator of the spatial position of the calculated interception point and indicating the guidance time. For this, it is necessary to perform calculations according to formulas (13) - (16) and to carry out the procedure for deriving and displaying calculation results.
Реализация предлагаемого способа наведения обеспечивается системой радиоуправления, пример которой в виде обобщенной структурной схеме представлен на фиг. 4.Implementation of the proposed guidance method is provided by a radio control system, an example of which is shown in FIG. four.
Координаты цели и самолета измеряются на радиолокационном посту (РЛП) 1 и посредством системы передачи данных (СПД) 2 транслируются на ПУ 12, где поступают в вычислительную систему (ВС) 3 и в устройство отображения информации (УОИ) 4. На пункте управления оператор 5 отвечает за общую организацию процесса наведения самолета на выбранную цель. При реализации модифицированного способа наведения оператор осуществляет контроль за процессом наведения. Для обеспечения успешного перехвата цели летчику необходимо знать возможные последствия принимаемых на ПУ решений и требования, предъявляемые к пилотированию им самолета. Применительно к решению конкретной задачи перехвата он должен иметь представление о возможном пространственном положении точки перехвата в момент окончания этапа ДН и продолжительность этапа ДН. Для этого в вычислительной системе 3 выполняются расчеты ее прямоугольных координат и времени наведения согласно выражениям (13) - (16).The coordinates of the target and the aircraft are measured at the radar station (RLP) 1 and through the data transmission system (SPD) 2 are transmitted to the control room 12, where they enter the computer system (AC) 3 and the information display device (UOI) 4. At the control point, operator 5 responsible for the overall organization of the process of pointing the aircraft to the chosen target. When implementing a modified guidance method, the operator controls the guidance process. To ensure successful interception of the target, the pilot needs to know the possible consequences of decisions made at the launcher and the requirements for piloting the aircraft. With regard to solving a specific interception task, he should have an idea of the possible spatial position of the interception point at the time of the end of the stage of the attack and the duration of the stage of the attack. For this, in the computing system 3, the calculations of its rectangular coordinates and guidance time are performed according to expressions (13) - (16).
Кроме этого в ВС 3 осуществляется оценивание координат и параметров движения цели и самолета, а также определение требуемого курса самолета. С помощью командной радиолинии управления (КРУ) 13 значение требуемого курса, координаты точки перехвата и время наведения передаются в бортовую вычислительную систему (БВС) 8 наводимого самолета 14. Датчик курса (ДК) 9 измеряет текущий курс самолета и выдает его значение в БВС 8, где вырабатывается параметр управления, отображаемый на экране индикатора (ЭИ) 10. Летчик 11 по ЭИ 10 оценивает тактическую обстановку, определяет значение параметра управления и пилотирует самолет так, чтобы поддерживать параметр управления, равным нулю.In addition, the aircraft 3 evaluates the coordinates and motion parameters of the target and the aircraft, as well as determines the desired course of the aircraft. Using the command radio control line (KRU) 13, the value of the required course, the coordinates of the interception point and the guidance time are transmitted to the on-board computer system (BVS) 8 of the guided aircraft 14. The course sensor (DK) 9 measures the current course of the aircraft and provides its value in the BVS 8, where a control parameter is generated, which is displayed on the indicator screen (EI) 10. Pilot 11 evaluates the tactical
Для оценки эффективности предлагаемого способа было выполнено моделирование процесса перехвата цели наводимым самолетом с ПУ. Для этого была разработана имитационная модель процесса перехвата.To assess the effectiveness of the proposed method, a simulation of the process of intercepting a target by an induced aircraft with PU was performed. For this, a simulation model of the interception process was developed.
При моделировании полагалось, что воздушная цель движется равномерно и прямолинейно.In the simulation, it was assumed that the air target moves uniformly and rectilinearly.
Для наводимого самолета производные его прямоугольных координат при известных значениях скорости Vc и курса ψс рассчитываются по формулам:For an induced aircraft, the derivatives of its rectangular coordinates for known values of speed V c and course ψ s are calculated by the formulas:
В этом выражении ψс - курс самолета, связанный с его боковым ускорением соотношением [1, стр.176]:In this expression, ψ c is the aircraft heading associated with its lateral acceleration by the ratio [1, p.176]:
В простейшем случае боковое ускорение определяется формулой [1, стр.190]:In the simplest case, lateral acceleration is determined by the formula [1, p. 190]:
где к1 - коэффициент передачи САУ и самолета, как объекта управления.where k 1 is the transmission coefficient of self-propelled guns and aircraft, as a control object.
Так как самолет наводится на цель заявленным способом, то ψТ определяется выражением (14). Параметр управления вырабатывается согласно правилуSince the aircraft is aimed at the target by the claimed method, ψ T is determined by expression (14). The control parameter is generated according to the rule
Δψ=ψТ-ψс,Δ ψ = ψ T -ψ s ,
где ψс - моделируемый курс самолета.where ψ c is the simulated course of the aircraft.
Координаты точки A рассчитывались на основе соотношений (6).The coordinates of point A were calculated based on relations (6).
Модели формирования углов визирования и пеленгов для разработанного способа перехвата описываются соотношениями (7) и (8).Models of forming viewing angles and bearings for the developed method of interception are described by relations (7) and (8).
Модели оценивания координат и параметров движения цели и самолета характеризуют алгоритмы построения их траекторий в информационно-вычислительной системе ПУ, которые основаны на фильтрации результатов косвенных измерений прямоугольных координат цели и самолета соответственно.The models for estimating the coordinates and motion parameters of the target and the aircraft characterize the algorithms for constructing their trajectories in the information and computing system of the control system, which are based on filtering the results of indirect measurements of the rectangular coordinates of the target and the aircraft, respectively.
Моделирование перехвата воздушной цели было проведено в среде Matlab 7.3.0 для трёх вариантов вычисления заданного курса истребителя:Aerial target interception simulation was carried out in Matlab 7.3.0 for three options for calculating a given fighter heading:
1) решалась нелинейная система уравнений (3);1) a nonlinear system of equations (3) was solved;
2) заданный курс истребителя и время наведения находились с помощью линеаризованных уравнений (4) и (5);2) the target course of the fighter and the guidance time were found using the linearized equations (4) and (5);
3) требуемый курс вычислялся с помощью разработанного метода, на основании уравнения (11), а время наведения - в соответствии с одним из равнозначных уравнений (15), (16).3) the required course was calculated using the developed method, based on equation (11), and the guidance time - in accordance with one of the equivalent equations (15), (16).
Вычисление требуемого курса истребителя проводилось с дискретностью пять секунд. Через те же временные интервалы определялись текущие координаты воздушной цели и истребителя. Моделирование всех трёх вариантов проводилось при следующих исходных данных: заданной дальности Дз=30 км, начальном курсе истребителя ψс=270° и начальном курсе цели ψц=90° и угле визирования цели относительно истребителя εсц=-45°.The calculation of the required course of the fighter was carried out with a resolution of five seconds. At the same time intervals, the current coordinates of the air target and the fighter were determined. Simulation of all three options was carried out with the following initial data: a given range of D z = 30 km, the initial course of the fighter ψ c = 270 ° and the initial course of the target ψ c = 90 ° and the angle of sight of the target relative to the fighter ε sc = -45 °.
Начальный курс истребителя ψо задавался обратным курсу цели ψц, поэтому истребитель для выхода на требуемый курс выполняет разворот на угол Δψи=ψТ-ψо.The initial course of the fighter ψ о was set in the opposite direction to the target ψ c , therefore, to reach the desired course, the fighter turns around Δψ and = ψ Т -ψ о .
Результаты моделирования всех описанных вариантов наведения представлены на фиг. 5-8, на которых показаны траектории наведения самолета (пунктирная линия) на движущуюся цель (сплошная линия).The simulation results of all the described guidance options are presented in FIG. 5-8, which show the trajectory of the aircraft pointing (dashed line) to a moving target (solid line).
Результаты первого варианта моделирования перехвата по способу (3) цели показаны на фиг. 5.The results of the first variant of interception simulation by the method (3) of the target are shown in FIG. 5.
Результаты второго варианта моделирования перехвата цели при линеаризации алгоритма наведения (3) показаны на фиг. 6.The results of the second variant of target interception simulation during linearization of the guidance algorithm (3) are shown in FIG. 6.
Результаты второго варианта моделирования перехвата цели с новыми исходными, удовлетворяющим условиям линеаризации, при котором получено (4), данными истребителя показаны на фиг. 7.The results of the second version of the simulation of target interception with new initial ones, satisfying the linearization conditions, at which (4) was obtained, are shown in FIG. 7.
Результаты моделирования третьего варианта (модифицированный алгоритм) перехвата показаны на фиг. 8.The simulation results of the third embodiment (modified algorithm) of interception are shown in FIG. 8.
Как видно из фиг. 6, при наведении истребителя по курсу, вычисляемому в соответствии с уравнением (4), происходит срыв перехвата цели. Это вполне объяснимо, так как при выводе уравнения (4) из системы (3) делается допущение о том, что наведение осуществляется на догонных либо встречных курсах. В связи с этим были изменено начальное положение истребителя таким образом, чтобы оно обеспечивало наведение истребителя с курсом, близким к встречному относительно цели (см. фиг. 7)As can be seen from FIG. 6, when the fighter is guided at the rate calculated in accordance with equation (4), interception of the target occurs. This is understandable, since when deriving equation (4) from system (3), the assumption is made that guidance is carried out on overtaking or oncoming courses. In this regard, the initial position of the fighter was changed so that it provided guidance of the fighter with a course close to the oncoming relative to the target (see Fig. 7)
Как видно из фиг. 8, при наведении истребителя по курсу, вычисляемому в соответствии с уравнением (11) траектории истребителя и цели идентичны их траекториям в первом варианте перехвата. Таким образам, наведение на воздушную цель в соответствии с предлагаемым методом обеспечивает движение истребителя в точном соответствии с системой уравнений (3) с возможностью получения требуемого курса путем несложных вычислений.As can be seen from FIG. 8, when fighter is guided at the heading calculated in accordance with equation (11), the fighter’s paths and targets are identical to their trajectories in the first interception variant. Thus, aiming at an air target in accordance with the proposed method ensures the movement of the fighter in exact accordance with the system of equations (3) with the possibility of obtaining the desired course by simple calculations.
Детальное моделирование процесса перехвата воздушной цели согласно модифицированному методу при произвольных начальных данных показало, что наведение самолета осуществляется с высокой точностью и обладает хорошей устойчивостью.Detailed modeling of the process of intercepting an air target according to the modified method with arbitrary initial data showed that the aircraft is guided with high accuracy and has good stability.
Таким образом, модифицированный метод перехвата по сравнению с известным методом характеризуется повышенной информативностью и простотой вычисления требуемого курса наводимого самолета и времени наведения.Thus, the modified interception method in comparison with the known method is characterized by increased information content and ease of calculating the required course of the induced aircraft and the guidance time.
ЛитератураLiterature
1. Авиационные системы радиоуправления: учебник для военных и гражданских ВУЗов и научно-исследовательских организаций. / В.И. Меркулов, B.C. Чернов, В.А. Гандурин, В.В. Дрогалин, А.Н. Савельев. Под ред. В.И. Меркулова. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008. Стр. 176, 190, 218, 219, 228-231.1. Aviation systems of radio control: a textbook for military and civilian universities and research organizations. / IN AND. Merkulov, B.C. Chernov, V.A. Gandurin, V.V. Drogalin, A.N. Savelyev. Ed. IN AND. Merkulova. - M.: Publishing. VVIA them. prof. NOT. Zhukovsky, 2008. p. 176, 190, 218, 219, 228-231.
2. Справочник офицера Военно-воздушных сил и войск противовоздушной обороны / под ред. И.П. Азаренко. - Минск: командование ВВС и войск ПВО, 2009 г. Стр. 338.2. Reference officer of the Air Force and Air Defense Forces / ed. I.P. Azarenka. - Minsk: command of the Air Force and Air Defense Forces, 2009 338.
3. Кузьмин С.З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - Киев: Издательство КВЩ, 2000. Стр. 183-217.3. Kuzmin S.Z. Digital radar. Introduction to the theory. - Kiev: KVSCh Publishing House, 2000. p. 183-217.
Claims (1)
za=zc+ДзsinψT,
ха=xc+ДзcosψT,
где xa, za, xc, zc - оценки прямоугольных координат точки A и самолета, рассчитывают угол визирования цели относительно точки A, определяют углы пеленга φа и φц, представляющие собой углы между векторами скоростей Vc и Vц точки A и цели соответственно и линией визирования «точка A - цель», определяют значение требуемого курса ψT движения самолета из условия равенства проекций скоростей точки A и цели на перпендикуляр к линии визирования «точка A - цель», летчик оценивает ожидаемые результаты решения задачи перехвата самолетом воздушной цели с использованием визуального отображения на экране индикатора прогнозируемого положения цели в конце этапа дальнего наведения, совпадающей с точкой перехвата, и времени наведения, для чего в вычислительной системе ПУ находят прямоугольные координаты точки перехвата по формулам:
xyт=xa+VctнcosψT, zут=za+VctнsinψT
либо
xyт=xц+Vцtнcosψц, zут=zц+Vцtнsinψц
и определяют время наведения
где xц, zц - оценки прямоугольных координат цели, ψц - курс цели, осуществляют вывод этих данных и передают их через командную радиолинию управления в систему отображения на самолете. The method of intercepting an air target by an aircraft, which consists in measuring the polar coordinates of the target and the aircraft in a horizontal plane, using the control point (PU) to evaluate the polar and rectangular coordinates of the target and the aircraft, the target and the speed of the aircraft and the target, and set a fictitious point A located on the line coinciding with the velocity vector V c plane at a distance of D from the plane determined desired rate value ψ T of the aircraft, the value of which is transmitted to the UE on a plane, where it is measured with the current rate ψ and determining pairs Control meter Δψ = ψ T -ψ c, administers motion trajectory plane, characterized in that the PU to estimate ψ course with the aircraft, the point A is selected by setting rectangular coordinates
z a = z c + Д з sinψ T ,
x a = x c + D s cosψ T ,
where x a , z a , x c , z c are the estimates of the rectangular coordinates of point A and the plane, the angle of sight of the target relative to point A is calculated, the angles of the bearing φ a and φ c are determined, which are the angles between the velocity vectors V c and V c of the point A and the target, respectively, and the line of sight “point A - target”, determine the value of the required course ψ T of the aircraft motion from the condition that the projections of the velocities of the speeds of point A and the target perpendicular to the line of sight “point A - target” are equal, the pilot estimates the expected results of solving the interception problem airborne target aircraft with Using a visual display on the screen of the indicator projected target position in the distal end of step guidance coinciding with the pickup point, and guidance of time for which the computing system PU are rectangular coordinates of the point of interception of the formulas:
x yt = x a + V c t н cosψ T , z ut = z a + V c t н sinψ T
or
x yt = x c + V c t n cosψ c , z ut = z c + V c t n sinψ c
and determine the guidance time
where x c , z c are the estimates of the rectangular coordinates of the target, ψ c is the target's course, these data are output and transmitted via the command radio control line to the display system on the plane.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116619/07A RU2498342C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Method of intercepting aerial targets with aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116619/07A RU2498342C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Method of intercepting aerial targets with aircraft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2498342C1 true RU2498342C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116619/07A RU2498342C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Method of intercepting aerial targets with aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498342C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597309C1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of forming data support aircraft flight path and device for its implementation |
RU2690234C1 (en) * | 2018-07-12 | 2019-05-31 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets |
CN112947593A (en) * | 2020-08-25 | 2021-06-11 | 北京蓝警科技有限公司 | Method and system for intercepting target by using unmanned aerial vehicle |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3131089C2 (en) * | 1981-08-06 | 1985-06-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Reconnaissance and fire control system |
US6128554A (en) * | 1994-12-21 | 2000-10-03 | Societe Anonyme Dite: Eurocopter France | Device for actuating a controlled member for an aircraft, particularly such as a fly-by-wire helicopter |
US6233008B1 (en) * | 1997-06-11 | 2001-05-15 | Samsung Thomson-Csf Co., Ltd. | Target tracking method and device therefor |
RU2299447C1 (en) * | 2005-12-06 | 2007-05-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" | Method for monitoring of airborne radar |
US7541973B2 (en) * | 2005-04-20 | 2009-06-02 | Furno Electric Company Limited | Radar apparatus for combining and displaying data from a plurality of radar antennas |
RU2408845C1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Hidden self-guidance method of aircrafts to air objects |
RU2444756C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Detection and localisation method of air objects |
RU2444753C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Radio monitoring method of air objects |
-
2012
- 2012-04-26 RU RU2012116619/07A patent/RU2498342C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3131089C2 (en) * | 1981-08-06 | 1985-06-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Reconnaissance and fire control system |
US6128554A (en) * | 1994-12-21 | 2000-10-03 | Societe Anonyme Dite: Eurocopter France | Device for actuating a controlled member for an aircraft, particularly such as a fly-by-wire helicopter |
US6233008B1 (en) * | 1997-06-11 | 2001-05-15 | Samsung Thomson-Csf Co., Ltd. | Target tracking method and device therefor |
US7541973B2 (en) * | 2005-04-20 | 2009-06-02 | Furno Electric Company Limited | Radar apparatus for combining and displaying data from a plurality of radar antennas |
RU2299447C1 (en) * | 2005-12-06 | 2007-05-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" | Method for monitoring of airborne radar |
RU2408845C1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Hidden self-guidance method of aircrafts to air objects |
RU2444756C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Detection and localisation method of air objects |
RU2444753C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Radio monitoring method of air objects |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авиация ПВО России и научно-технический прогресс: Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра. /Под ред. Е.А. ФЕДОСОВА. - М.: Дрофа, 2001. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597309C1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of forming data support aircraft flight path and device for its implementation |
RU2690234C1 (en) * | 2018-07-12 | 2019-05-31 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets |
CN112947593A (en) * | 2020-08-25 | 2021-06-11 | 北京蓝警科技有限公司 | Method and system for intercepting target by using unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102506892B (en) | Configuration method for information fusion of a plurality of optical flow sensors and inertial navigation device | |
CN109445449B (en) | A kind of high subsonic speed unmanned plane hedgehopping control system and method | |
RU2458358C1 (en) | Goniometric-correlation method of determining location of surface radio sources | |
CN109597427A (en) | It is a kind of that method and system for planning is attacked with chance based on the bomb of unmanned plane | |
CN110764523B (en) | Proportional-integral pre-pilot attack target method based on anti-saturation smooth transformation | |
RU2498342C1 (en) | Method of intercepting aerial targets with aircraft | |
RU2728197C1 (en) | Method to control a group of unmanned aerial vehicles taking into account the degree of danger of surrounding objects | |
Xie et al. | Application research of high-precision laser beam pointing technology in airborne aiming pod | |
RU2418267C1 (en) | Information-computer system of unmanned fighter | |
Ye et al. | Tracking algorithm for cruise missile based on IMM-singer model | |
RU2660776C1 (en) | Method of aircraft control on- course in goniometric two-position radar system | |
Xu et al. | The application of situation function in differential game problem of the air combat | |
Yang et al. | Design, implementation, and verification of a low‐cost terminal guidance system for small fixed‐wing UAVs | |
RU2586399C2 (en) | Method for combination of guiding aircraft | |
RU2727777C1 (en) | Method of inertial aircraft guidance based on discrepancy between dynamic properties of target and interceptor | |
CN114489101A (en) | Terminal guidance control method and system for unmanned aerial vehicle | |
Yuan et al. | Integrated Design and Research on Detection-Guidance-Control of Anti-micro UAV System | |
Clark | Collision avoidance and navigation of UAS using vision-based proportional navigation | |
Xin et al. | Terminal guidance simulation and flight test for small UCAV | |
RU2170907C1 (en) | Method for aiming in attack of high-speed targets by fighter in flat trajectory and device for its realization | |
Li et al. | RTPN method for cooperative interception of maneuvering target by gun-launched UAV | |
Shi et al. | Research on intercepting strategy of multiple kill vehicle in midcourse defense based on multi-sensors fusion method | |
Awad et al. | Evaluation and enhancing missile performance via real time flight simulation model | |
RU2254542C1 (en) | Method for guidance of flight vehicle on intensively maneuvering target | |
RU97823U1 (en) | AIRCRAFT SIGHTING SYSTEM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200427 |