RU2564552C1 - Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface - Google Patents
Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564552C1 RU2564552C1 RU2014124676/07A RU2014124676A RU2564552C1 RU 2564552 C1 RU2564552 C1 RU 2564552C1 RU 2014124676/07 A RU2014124676/07 A RU 2014124676/07A RU 2014124676 A RU2014124676 A RU 2014124676A RU 2564552 C1 RU2564552 C1 RU 2564552C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- radar
- values
- flight
- coordinate system
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации, в частности к бортовым радиолокационным средствам навигации летательных аппаратов (ЛА), обеспечивающим получение в полете ЛА радиолокационных изображений (РЛИ) земной поверхности и сопоставление этих изображений с заранее подготовленными опорными (эталонными) изображениями.The invention relates to radar, in particular to airborne radar navigation aids (LA), providing in flight LA radar images (RLI) of the earth's surface and the comparison of these images with pre-prepared reference (reference) images.
Сопоставление получаемых в полете (рабочих) радиолокационных изображений с опорными связано с поиском максимума некоторой двумерной функции, отражающей взаимную корреляцию опорного и рабочего радиолокационных изображений. По координатам этого максимума, определенным при изменении взаимного относительного положения рабочего и опорного радиолокационных изображений, формируются оценки координат ЛА.Comparison of the (working) radar images obtained in flight with the reference ones is associated with the search for the maximum of some two-dimensional function, which reflects the mutual correlation of the reference and working radar images. The coordinates of this maximum, determined by changing the relative relative positions of the working and reference radar images, form estimates of the coordinates of the aircraft.
Известен способ, описанный в [1], в соответствии с которым бортовая радиолокационная система (БРЛС), входящая в состав бортовой системы управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), с использованием сканирования антенны просматривает пространство в горизонтальной плоскости:There is a method described in [1], according to which an airborne radar system (radar), which is part of the airborne control system of an unmanned aerial vehicle (UAV), using an antenna scan, looks through the space in the horizontal plane:
перед БПЛА (в режиме приведения БПЛА к радиоконтрастному объекту);in front of the UAV (in the mode of bringing the UAV to a radio-contrast object);
от нулевого положения антенны, совпадающего с плоскостью стрельбы, до крайнего углового положения сектора измерений (в режиме приведения БПЛА к не радио контрастному объекту).from the zero position of the antenna, which coincides with the firing plane, to the extreme angular position of the measurement sector (in the mode of bringing the UAV to a non-radio contrast object).
В процессе обзора формируется массив A(i, j) измерений радиолокационных сигналов, с присвоением каждому элементу массива соответствующего значения угла Ψi поворота антенны и дальности Dj, соответствующей измеряемому отраженному сигналу.During the review process, an array A (i, j) of measurements of radar signals is formed, with assignment to each array element of the corresponding value of the angle of rotation Ψ i of the antenna and the range D j corresponding to the measured reflected signal.
Далее этот массив подвергается корреляционной обработке путем сравнения измеренного массива с последовательно перебираемыми бинарными последовательностями B(i, j) фрагментов заранее подготовленной эталонной карты.Further, this array is subjected to correlation processing by comparing the measured array with sequentially sorted binary sequences B (i, j) of fragments of a previously prepared reference map.
По результатам этой обработки определяется расположение измеренного массива на эталонной карте, продольная ось которой ориентирована вдоль плоскости стрельбы. Смещение ближнего левого участка поверхности, где измеряется отраженный сигнал, относительно левой нижней точки эталонной карты определяет ошибки приведения БПЛА в заданную точку на дистанции проведения измерений.The results of this processing determine the location of the measured array on the reference map, the longitudinal axis of which is oriented along the firing plane. The offset of the near left portion of the surface where the reflected signal is measured relative to the lower left point of the reference map determines the errors in bringing the UAV to a given point at a distance of measurement.
Недостатком данного способа является то, что азимутальное разрешение формируемого радиолокационного изображения определяется шириной диаграммы направленности антенны радиолокационного координатора, что не позволяет осуществлять достаточно точную «привязку» получаемого радиолокационного изображения к эталону. Кроме того, преобразование полярных координат (Ψi, Dj) в прямоугольную (XOZ) осуществляется простым переприсвоением номеров (i, j) массива A(i, j) в номера линейных координат X и Z, что также существенно снижает точность производимых вычислений навигационных ошибок.The disadvantage of this method is that the azimuthal resolution of the generated radar image is determined by the width of the radiation pattern of the antenna of the radar coordinator, which does not allow for a sufficiently accurate "binding" of the resulting radar image to the standard. In addition, the conversion of polar coordinates (Ψ i , D j ) to rectangular (XOZ) is carried out by simply reassigning the numbers (i, j) of the array A (i, j) to the numbers of linear coordinates X and Z, which also significantly reduces the accuracy of navigation calculations mistakes.
Данный способ имеет существенное отличие от предлагаемого, заключающееся в том, что в предлагаемом способе используется БРЛС с синтезированием антенного раскрыва (CAP).This method has a significant difference from the proposed, consisting in the fact that the proposed method uses radar with the synthesis of antenna aperture (CAP).
Известен способ, описанный в [2], в соответствии с которым оценку плановых навигационных ошибок летательного аппарата (ЛА) получают с помощью оценки положения максимума двумерной взаимокорреляционной функции (ВКФ) эталонного (опорного) и рабочего (получаемого в полете) радиолокационных изображений (РЛИ) заданного (опорного) участка местности.There is a method described in [2], according to which the estimate of the planned navigation errors of the aircraft (LA) is obtained by assessing the position of the maximum of the two-dimensional cross-correlation function (CCF) of the reference (reference) and working (obtained in flight) radar images (RLI) specified (reference) area.
До получения рабочего РЛИ с целью сокращения объема расчетов при цифровой обработке сигнала рабочего РЛИ и снижения вероятности неверной выставки антенны по углу места в точке коррекции траектории ЛА при сканировании антенной бортового радиолокационного датчика выполняются процедуры:Before receiving a working radar, in order to reduce the amount of calculations during digital processing of a signal of a working radar and reduce the likelihood of an incorrect exposure of the antenna in elevation at the point of correction of the aircraft trajectory when scanning the antenna of the airborne radar sensor, the following procedures are performed:
- оценки вектора собственной скорости ЛА по известному алгоритму [3];- estimates of the vector of the aircraft’s own speed according to the known algorithm [3];
- оценки средних углов места ярких точек на РЛИ, формируемых в процессе сканирования, по которым определяется средняя высота ЛА относительно этих ярких точек;- estimates of the average elevation angles of bright points on the radar image generated during the scanning process, which determine the average aircraft height relative to these bright points;
- расчетной оценки высоты ЛА над местностью в окрестности приоритетной точки заданного участка местности путем усреднения высот «ярких» точек по множеству парциальных кадров РЛИ.- a calculated estimate of the aircraft altitude above the terrain in the vicinity of the priority point of a given terrain by averaging the heights of the “bright” points over the set of partial radar images.
Эталонное РЛИ рассчитывается в полярной системе координат (присущей радиолокационному датчику) для каждой точки коррекции.The reference radar image is calculated in the polar coordinate system (inherent in the radar sensor) for each correction point.
Эталонное РЛИ представляет собой матрицу Aet мощности сигналов, «отраженных» от элементарных участков местности и расположенных в узлах координатной полярной сетки.The reference radar image is an Aet matrix of the power of the signals “reflected” from elementary areas and located at the nodes of the polar coordinate grid.
Координатная сетка эталонного РЛИ формируется в указанной полярной системе координат в пределах заданных границ строба дальности Rmin и Rmax радиолокационного датчика и границ сектора обзора местности по азимуту Bbeg и Bend.The coordinate grid of the reference radar image is formed in the specified polar coordinate system within the specified range strobe boundaries Rmin and Rmax of the radar sensor and the boundaries of the terrain viewing sector in the azimuth of Bbeg and Bend.
Рабочее РЛИ заданного участка местности формируется с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ) и некогерентной обработки кадров рабочего РЛИ также в полярной системе координат.The working radar image of a given area is formed using the fast Fourier transform (FFT) and incoherent processing of the working radar frame also in the polar coordinate system.
Взаимокорреляционная функция эталонного и рабочего РЛИ, получаемого с использованием CAP, вычисляется по координатам точек эталона относительно каждой точки рабочего РЛИ (относительные положения).The inter-correlation function of the reference and working radar data obtained using CAP is calculated by the coordinates of the points of the standard relative to each point of the working radar data (relative positions).
С учетом возможного рассогласования между двумя РЛИ по углу поворота, при расчете взаимной корреляции производится поиск наиболее вероятного угла поворота эталонного РЛИ. Процедура расчета и поиска максимума ВКФ повторяется для заданного (тестового) набора углов взаимного поворота РЛИ. При этом производится селекция самого большого максимума ВКФ.Given the possible discrepancy between the two radar data according to the angle of rotation, when calculating the cross-correlation, the most probable angle of rotation of the standard radar image is searched. The procedure for calculating and searching for the maximum VKF is repeated for a given (test) set of angles of mutual rotation of the radar image. In this case, the selection of the largest maximum VKF is made.
Затем при заданных параметрах корреляционного сравнения вычисляется взаимный линейный сдвиг двух РЛИ, а также величина взаимного углового сдвига этих РЛИ.Then, with the specified parameters of the correlation comparison, the mutual linear shift of two radar images is calculated, as well as the magnitude of the mutual angular shift of these radar images.
Однако такой способ обладает следующими недостатками.However, this method has the following disadvantages.
1. Азимутальный угловой размер радиолокационных изображений объекта наблюдения, формируемых в системе координат «дальность - азимут», изменяется при изменении дальности до этого объекта. Например, наблюдаемый участок коррекции поперечной протяженностью 1 км при наблюдении с дистанции 5 км имеет угловую ширину 11,42 град, а с дистанции 6 км - 9,53 град.1. The azimuthal angular size of the radar images of the observation object, formed in the coordinate system "range - azimuth", changes when changing the range to this object. For example, the observed correction section with a transverse length of 1 km when observing from a distance of 5 km has an angular width of 11.42 degrees, and from a distance of 6 km - 9.53 degrees.
Таким образом, в условиях наличия неизвестных плановых ошибок вывода ЛА в точку начала обзора заранее заданного (опорного) участка местности (точку формирования РЛИ [2]) возможно получение радиолокационных изображений этого участка, существенно различающихся азимутальных размеров, что затрудняет их последующую взаимокорреляционную обработку с подготовленным радиолокационным эталоном.Thus, in the presence of unknown planned errors of the aircraft’s withdrawal to the start point of the survey of a predetermined (reference) site of the terrain (the point of formation of the radar image [2]), it is possible to obtain radar images of this site, significantly different azimuthal sizes, which complicates their subsequent correlation processing with the prepared radar standard.
2. Смещение реального положения точки формирования рабочего РЛИ относительно расчетного положения, использовавшегося при формировании эталона, приводит к развороту рабочего РЛИ относительно эталонного, что также затрудняет последующую взаимокорреляционную обработку радиолокационных изображений. Например, при поперечном смещении реального положения точки формирования рабочего РЛИ относительно расчетного на 500 м, дальности до объекта наблюдения 5 км и азимутальном отклонении направления визирования заданного участка местности в режиме РСА от направления вектора скорости ЛА 15 град разворот рабочего РЛИ относительно расчетного составит 9,5 град.2. The shift of the real position of the point of formation of the working radar relative to the calculated position used in the formation of the standard leads to a reversal of the working radar relative to the reference, which also complicates the subsequent cross-correlation processing of radar images. For example, with a lateral displacement of the real position of the point of formation of the working radar relative to the calculated one by 500 m, a distance to the object of observation of 5 km and an azimuthal deviation of the direction of sighting of a given area in the SAR mode from the direction of the speed vector of 15 degrees, the turn of the working radar relative to the calculated will be 9.5 hail.
Для устранения этого эффекта известный способ предполагает получение оценок максимума ВКФ с использованием перебора эталонных РЛИ, поворачиваемых на заданные углы.To eliminate this effect, the known method involves obtaining estimates of the maximum VKF using enumeration of the standard radar image, rotated by predetermined angles.
3. Не учитывается возможность изменения параметров полета ЛА в течение времени формирования кадров рабочего РЛИ, в том числе горизонтальных и вертикальной составляющих скорости полета ЛА, высоты полета. Указанные составляющие тесно связаны с величиной доплеровских частот сигналов, отражаемых элементами наблюдаемого участка местности, на основе оценок которых формируется рабочее РЛИ3. The possibility of changing the flight parameters of the aircraft during the formation of the working radar frames, including the horizontal and vertical components of the flight speed of the aircraft, flight altitude, is not taken into account. These components are closely related to the magnitude of the Doppler frequencies of the signals reflected by the elements of the observed area, based on the estimates of which the working radar
Наиболее близким по технической сущности аналогом (прототипом) предлагаемого способа является способ, описанный в [4].The closest in technical essence analogue (prototype) of the proposed method is the method described in [4].
В соответствии с этим способом оценку ошибок счисления плановых навигационных координат летательного аппарата (ЛА) осуществляют в точке коррекции путем сопоставления получаемых в полете (рабочих) радиолокационных изображений с эталонными (опорными) с использованием расчета максимума двумерной функции, отражающей взаимную корреляцию эталонного и рабочего радиолокационных изображений. По положению указанного максимума, найденного при изменении взаимного относительного положения рабочего и эталонного радиолокационных изображений, формируются оценки координат ЛА относительно известного (опорного) участка местности.In accordance with this method, the error estimation of the planned navigational coordinates of the aircraft (LA) is carried out at the correction point by comparing the (working) radar images obtained in flight with the reference (reference) images using the calculation of the maximum of the two-dimensional function that reflects the cross-correlation of the reference and working radar images . Based on the position of the indicated maximum, found when the relative relative positions of the working and reference radar images are changed, estimates of the coordinates of the aircraft relative to the known (reference) site are formed.
Формирование как эталонного (опорного), так и рабочего РЛИ, а также их взаимокорреляционная обработка осуществляются в нормальной земной системе координат (НЗСК) связанной с заданным (опорным - ОУМ) участком местности, а в обеспечение формирования рабочих РЛИ в НЗСК ОУМ в каждой точке коррекции осуществляются:The formation of both the reference (reference) and the working radar images, as well as their inter-correlation processing, is carried out in a normal earth coordinate system (NSC) associated with a given (reference - OUM) terrain, and to ensure the formation of working radar in the NSC CAM at each correction point carried out:
определение величин поправок ΔVx, ΔVy, ΔVz, Δyла к оценкам значений параметров полета (составляющих скорости и высоты полета ЛА в НЗСК), формируемым (счисляемым) бортовым навигационным комплексом (НК), например инерциальной системой ЛА (данные поправки, затем, при формировании кадров рабочих РЛИ, суммируются с текущими счисляемыми значениями параметров полета ЛА, поступающими от НК ЛА, при этом обеспечивается формирование уточненных оценок текущих значений траекторных параметров полета ЛА);determination of the values of corrections ΔV x , ΔV y , ΔV z , Δy la to the estimates of the flight parameters (components of the aircraft’s flight speed and altitude in the NSC) formed by (reckoned) on-board navigation system (NC), for example, an inertial aircraft system (these amendments, then when forming the frames of the working radar sensors, they are summed up with the current calculated values of the flight parameters of the aircraft coming from the aircraft of the aircraft, while the formation of updated estimates of the current values of the trajectory parameters of the flight of the aircraft);
формирование кадров первичных рабочих РЛИ области ОУМ в системе координат «доплеровская частота - наклонная дальность»;the formation of the frames of the primary working radar images of the OUMA region in the coordinate system "Doppler frequency - slant range";
формирование рабочего РЛИ в нормальной земной системе координат ОУМ на основе первичных рабочих РЛИ с учетом определенных ранее величин поправок к текущим значениям траекторных параметров полета, формируемым (счисляемым) бортовым навигационным комплексом ЛА;the formation of a working radar in the normal Earth's OUM coordinate system based on the primary working radar, taking into account the previously determined values of corrections to the current values of the trajectory parameters of the flight, formed (reckoned) by the aircraft navigation system;
взаимокорреляционная обработка эталонного (опорного) и рабочего РЛИ ОУМ в НЗСК ОУМ и определение коррекций (Δxла, Δzла) плановых координат (xла, zла) ЛА относительно заданной точки на ОУМ.cross-correlation processing of the reference (reference) and operational RLM OAM in the NSC OUM and determination of corrections (Δx la , Δz la ) of the planned coordinates (x la , z la ) of the aircraft relative to a given point on the OUM.
При рассмотрении достоинств и недостатков прототипа следует отметить относительную простоту формирования поправок ΔVx, ΔVy, ΔVz к оценкам значений составляющих скорости полета ЛА [3] и трудности получения точных оценок, в том числе точных измерений высоты полета ЛА, возникающих при формировании поправок Δyла, особенно при больших значениях высот полета. Применительно к случаю измерения высоты полета с использованием радиовысотомеров эти трудности определяются наличием изменяющегося рельефа местности, над которой осуществляется полет. Кроме того, при формировании рабочих РЛИ в НЗСК должно использоваться значение высоты полета ЛА не над подстилающей поверхностью, а относительно опорных участков местности (ОУМ), смещенных относительно проекции траектории полета ЛА на горизонтальную плоскость. Получение таких относительных оценок на борту ЛА возможно с использованием предварительно подготовленных данных рельефометрии или моноимпульса бортовой РЛС [5]. Однако результирующая точность таких оценок невелика.When considering the advantages and disadvantages of the prototype, it should be noted the relative simplicity of the formation of the amendments ΔV x , ΔV y , ΔV z to the estimates of the values of the components of the flight speed of the aircraft [3] and the difficulty of obtaining accurate estimates, including accurate measurements of the flight height of the aircraft that arise when forming the amendments Δy la , especially at high flight altitudes. In the case of measuring flight altitude using radio altimeters, these difficulties are determined by the presence of a varying terrain over which the flight is carried out. In addition, when forming the working radar in the NSC, the value of the flight altitude of the aircraft should not be used above the underlying surface, but relative to the reference areas of the terrain (OUM), offset from the projection of the flight path of the aircraft on a horizontal plane. Obtaining such relative estimates on board an aircraft is possible using pre-prepared data of reliefmetry or a single pulse of an airborne radar [5]. However, the resulting accuracy of such estimates is small.
Технический результат изобретения заключается в повышении вероятности правильного определения положения ЛА по радиолокационным изображениям земной поверхности и расширении условий возможного применения бортовых радиолокационных средств ЛА, обеспечивающих возможность навигации ЛА по радиолокационным изображениям земной поверхности.The technical result of the invention is to increase the likelihood of a correct determination of the position of the aircraft from the radar images of the earth's surface and to expand the conditions for the possible use of airborne radar means of the aircraft, allowing navigation of the aircraft on the radar images of the earth's surface.
Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа является то, что оценка плановых навигационных ошибок Δxла, Δzла) навигационной системы летательного аппарата формируется путем определения максимума функционала вида Ф[F[JОП(x, z), JP(x, z/yла))], характеризующего изменение максимального значения функции F(Jоп(x, z), JP(x, z/yла)), типа взаимокорреляционной, отражающей подобие заранее подготовленного в НЗСК опорного РЛИ ОУМ JОП(x, z) и ряда рабочих РЛИ ОУМ {JP(x, z/yла=Yn)},
Кроме того, предлагаемый способ позволяет осуществлять дополнительную коррекцию плановых навигационных координат (xла, zла) ЛА, когда представляется возможной реализация последующего высокоточного измерения высоты его полета, например, при снижении летательного аппарата.In addition, the proposed method allows for additional correction of the planned navigation coordinates (x la , z la ) of the aircraft, when it seems possible to implement the subsequent high-precision measurement of the height of its flight, for example, when reducing the aircraft.
Для определения влияния ошибок оценки высоты полета ЛА на результаты оценивания его навигационных (плановых) координат по ОУМ с использованием БРЛС с CAP, как и в прототипе, будем рассматривать навигацию ЛА в нормальной земной системе координат. Начало этой системы координат для удобства совместим с некоторой опорной точкой (ОТ) на ОУМ (фиг. 1).To determine the effect of errors in estimating the flight altitude of an aircraft on the results of evaluating its navigation (planned) coordinates by OAM using radar with CAP, as in the prototype, we will consider the navigation of aircraft in a normal earth coordinate system. The origin of this coordinate system is for convenience compatible with some reference point (OT) on the OUMA (Fig. 1).
В этой СК ось OY направлена вверх по местной вертикали, проходящей через опорную точку (ОТ) на ОУМ. Ось ОХ перпендикулярна оси OY. Ось OZ дополняет систему координат до правой.In this SC, the OY axis is directed upward along the local vertical passing through the reference point (OT) to the OUMA. The OX axis is perpendicular to the OY axis. The OZ axis complements the coordinate system to the right.
Направление оси ОХ определяется условиями задачи, в которых осуществляется навигация ЛА. В том числе, ось ОХ может быть направлена, например, на север или может принадлежать вертикальной плоскости, которой принадлежат точка старта ЛА и ОТ ОУМ, или совпадать с планируемым (расчетным) азимутальным направлением визирования ОТ опорного участка местности, по которому должна осуществляться коррекция траектории полета ЛА.The direction of the OX axis is determined by the conditions of the problem in which the aircraft is navigated. In particular, the OX axis can be directed, for example, to the north, or it can belong to the vertical plane that belongs to the launch point of the aircraft and from the OUMA, or coincide with the planned (calculated) azimuthal direction of sighting FROM the reference area, along which the trajectory should be corrected flight LA.
В рассматриваемой НЗСК координаты каждого элемента ОУМ, соответствующего i-му элементу формируемого рабочего РЛИ, определяются следующими соотношениями.In the NWCC under consideration, the coordinates of each element of the OUMA corresponding to the ith element of the generated working radar image are determined by the following relations.
где:Where:
xла, zла - оценки текущих плановых координат летательного аппарата в НЗСК, формируемые (счисляемые) по данным бортового навигационного комплекса ЛА;x la , z la - estimates of the current planned coordinates of the aircraft in the NSC, formed (reckoned) according to the onboard navigation system of the aircraft;
Ψ - оценка угла пути ЛА.Ψ is an estimate of the angle of the aircraft path.
Для величин
гдеWhere
Ri - оценка наклонной дальности от ЛА до элемента ОУМ, соответствующего i-му элементу формируемого рабочего РЛИ;R i - assessment of the slant range from the aircraft to the element of the OUMA corresponding to the i-th element of the generated working radar;
hi=Hла-Hi - оценка высоты полета ЛА относительно элемента ОУМ, соответствующего i-му элементу формируемого рабочего РЛИ;h i = H la -H i - assessment of the flight altitude of the aircraft relative to the element of the OUMA corresponding to the i-th element of the generated working radar;
Hла - оценка (счисляемая) абсолютной высоты полета ЛА;H la - estimate (reckoned) of the absolute flight altitude of the aircraft;
Hi - оценка абсолютной высоты элемента ОУМ, соответствующего i-му элементу формируемого рабочего РЛИ;H i - assessment of the absolute height of the element OUMA corresponding to the i-th element of the generated working radar;
Vx - оценка проекции скорости полета ЛА на ось X;V x - estimate of the projection of the flight speed of the aircraft on the X axis;
Vz - оценка проекции скорости полета ЛА на ось Z;V z - estimate of the projection of the flight speed of the aircraft on the Z axis;
λ - длина волны зондирующих сигналов БРЛС.λ is the wavelength of the probing radar signals.
С учетом того, чтоGiven the fact that
из (4) и (5) получимfrom (4) and (5) we obtain
ф f
где:Where:
Приведенные выражения связывают оценки плановых координат элемента ОУМ, соответствующего i-му элементу рабочего РЛИ, формируемого БРЛС ЛА, со значениями траекторных параметров (xла, hi, zла, Vx, Vy, Vz) полета летательного аппарата.The above expressions relate the estimates of the planned coordinates of the OUM element corresponding to the ith element of the operational radar generated by the radar of the aircraft, with the values of the trajectory parameters (x la , h i , z la , V x , V y , V z ) of the flight of the aircraft.
Как известно [6], значения ошибок оценки параметра p=f(q1, q2, …, qN) как функции измеряемых координат q1, q2, …, qN при малых отклонениях Δq1, Δq2, …, ΔqN, могут быть определены с использованием формулы полного дифференциалаAs is known [6], the error values of the parameter estimation p = f (q 1 , q 2 , ..., q N ) as a function of the measured coordinates q 1 , q 2 , ..., q N for small deviations Δq 1 , Δq 2 , ..., Δq N can be determined using the full differential formula
где
Применительно к рассматриваемой задаче оценки значений составляющих скорости полета ЛА могут быть получены с весьма высокой точностью [3]. В связи с этим далее ограничимся рассмотрением влияния на формирование РЛИ только навигационных ошибок ЛА по положению.In relation to the problem under consideration, estimates of the values of the components of the aircraft flight speed can be obtained with very high accuracy [3]. In this regard, we further restrict ourselves to considering the influence on the formation of radar data of only navigation errors of the aircraft in position.
Полагая, что бортовой РЛС также с высокой точностью определяются наклонные дальности и доплеровские частоты отраженных сигналов, для ошибок определения координат элементов формируемого рабочего РЛИ в НЗСК ОУМ с использованием формулы полного дифференциала из (8) и (9) получимAssuming that the airborne radar also determines with high accuracy the oblique ranges and Doppler frequencies of the reflected signals, for errors in determining the coordinates of the elements of the generated operational radar in the NSC OUM using the full differential formula from (8) and (9) we obtain
гдеWhere
- коэффициенты чувствительности плановых координат элементов формируемого в НЗСК рабочего РЛИ (по x и z) к ошибкам оценки текущей относительной высоты полета ЛА;- sensitivity coefficients of the planned coordinates of the elements formed in the NSC of the working radar (x and z) to errors in estimating the current relative flight altitude of the aircraft;
Из (12), (13) текущие поправки к плановым навигационным координатам ЛА, определяемые относительно опорной точки ОУМFrom (12), (13), the current corrections to the planned navigation coordinates of the aircraft, determined relative to the reference point of the OAM
где Δyла=ΔhОТ, ошибка оценки высоты полета ЛА (yла=hОТ) в НЗСК ОУМ.where Δy la = Δh OT , the error in estimating the flight altitude of the aircraft (y la = h OT ) in the NSC OUM.
Значения ΔxОТ, ΔzОТ, как указано выше (см. (1)), определяются с использованием оценки максимума функции F(JОП(x, z), JP(x, z)), отражающей меру взаимной корреляции опорного JОП(x, z) и рабочего JP(x, z) радиолокационных изображений в НЗСК ОУМ.The values of Δx OT , Δz OT , as described above (see (1)), are determined using the maximum estimate of the function F (J OD (x, z), J P (x, z)), which reflects the measure of mutual correlation of the reference J OD (x, z) and working J P (x, z) radar images in the NSC OUM.
Из выражений (12), (13) видно, что плановые ошибки (Δxла, Δzла) счисления координат ЛА приводят в НЗСК ОУМ к одинаковым смещениям всех элементов формируемого рабочего РЛИ и не влекут за собой его искажений и разворота.It can be seen from expressions (12), (13) that the planned errors (Δx la , Δz la ) of calculating the coordinates of the aircraft in the NSC OUM lead to the same displacements of all elements of the generated working radar image and do not entail its distortion and reversal.
Из этих же выражений видно, что влияние относительных ошибок вывода ЛА в точку визирования ОУМ по высоте (Δhi) на плановые ошибки (Δxi, Δzi) оценок координат элементов ОУМ имеет нелинейный характер и увеличивается при увеличении отношения hi к Ri, росте модуля скорости изменения высоты полета (Vy) ЛА во время формирования рабочего РЛИ, а также в условиях переднебокового обзора (когда скорость сближения ЛА с элементами ОУМ, определяемая соотношением
На фиг. 2а) приведено изображение в НЗСК тестового ОУМ, включающего в свой состав 9 радиолокационных отражателей, расположенных на плоскости XOZ и находящихся друг от друга на расстоянии 500 метров. Опорная точка ОУМ (центр НЗСК) совмещена с центральным отражателем.In FIG. 2a) an image is shown in the NSC of the test OAM, which includes 9 radar reflectors located on the XOZ plane and located at a distance of 500 meters from each other. The reference point of the OUM (center NZSK) is combined with the central reflector.
На фиг. 2б) приведены отметки, соответствующие действительному положению указанных радиолокационных отражателей, и отметки (крестообразные), полученные в результате формирования в НЗСК ОУМ соответствующего рабочего радиолокационного изображения, при следующих параметрах полета ЛА:In FIG. 2b) marks are shown that correspond to the actual position of the indicated radar reflectors and marks (cruciform) obtained as a result of the formation of the corresponding operational radar image in the NSC OUM with the following flight parameters:
направление вектора скорости ЛАaircraft speed vector direction
угол между осью OX HЗСК ОУМ и азимутальнымthe angle between the axis OX HZSC OUM and the azimuthal
ошибки счисления координат ЛАerrors in calculating the coordinates of aircraft
На фиг. 3 приведены отметки, соответствующие действительному положению указанных радиолокационных отражателей, и отметки, полученные в результате формирования в HЗСК ОУМ рабочих радиолокационных изображений для указанных выше, условий полета ЛА при значениях:In FIG. Figure 3 shows the marks corresponding to the actual position of the indicated radar reflectors, and the marks obtained as a result of the generation of working radar images in the NSC OUM for the above, flight conditions of the aircraft at values:
ошибок счисления координат ЛА по оси Y HЗСК ОУМ:errors calculating the coordinates of the aircraft along the Y axis H HSC OUM:
Из фиг. 3 видно, что в указанных условиях полета ЛА ошибки оценки текущей высоты полета ЛА приводят к существенному сдвигу и искажению рабочих РЛИ, формируемых в HЗСК ОУМ.From FIG. Figure 3 shows that, under the indicated flight conditions of the aircraft, errors in estimating the current flight altitude of the aircraft lead to a significant shift and distortion of the operational radar data generated in the NSCS OUM.
Указанные искажения могут быть столь велики, что возможность осуществления взаимной привязки опорных и рабочих РЛИ может оказаться под вопросом.The indicated distortions can be so great that the possibility of interlinking the supporting and working radar data can be called into question.
Эти искажения РЛИ уменьшаются при стремлении ошибок оценки текущей высоты полета ЛА к нулю.These radar image distortion decreases as the errors in estimating the current aircraft altitude tend to zero.
Следует отметить, что в случае, когда осуществляется наблюдение ОУМ с разновысотными элементами, при формировании рабочего РЛИ ОУМ в HЗСК для различающихся (i≠j) элементов ОУМ приходится полагать: hi=hj. Обычно принимается hi=hj=hОТ=yла, где hОТ - высота полета ЛА относительно ОТ ОУМ.It should be noted that in the case when OAM is monitored with elements of different heights, when forming a working OAM radar in HSC for different (i ≠ j) OUM elements, we have to assume: h i = h j . Usually taken h i = h j = h OT = y la, where h OT - altitude aircraft flight relatively FROM OUM.
При этом для преобразования первичных рабочих РЛИ из системы координат «доплеровская частота - наклонная дальность» в ЗСК ОУМ могут использоваться следующие выражения:In this case, for the conversion of the primary working radar from the coordinate system "Doppler frequency - slant range" in the ZSC OUM can use the following expressions:
где:Where:
Очевидно, что в этом случае смещение элементов ОУМ относительно плоскости XOZ по высоте (yi≠0) эквивалентно наличию соответствующих ошибок в определении их относительных высот hi. Данные ошибки влекут за собой плановые искажения рабочих РЛИ в НЗСК, формируемых с использованием (19), (20). Однако, эти искажения предсказуемы и могут учитываться при построении опорных РЛИ.Obviously, in this case, the displacement of the OUM elements relative to the XOZ plane in height (y i ≠ 0) is equivalent to the presence of corresponding errors in determining their relative heights h i . These errors entail the planned distortion of the working radar in the NZSC, formed using (19), (20). However, these distortions are predictable and can be taken into account when constructing reference radar data.
Уменьшение искажений РЛИ, формируемых в полете, при стремлении ошибок оценки высоты полета к нулю определяет целесообразность уточнения оценок плановых координат ЛА (xла, zла), путем определения максимума функционала вида Ф[F(JОП(x, z), JP(x, z/yла)), характеризующего изменение максимального значения функции F(JОП(x, z), JP(x, z/yла)), типа взаимокорреляционной, отражающей подобие заранее подготовленного в НЗСК опорного РЛИ ОУМ JОП(x, z) и ряда рабочих РЛИ ОУМ {JP(x, z/yла=Yn)},
Если положить, что оценка текущей высоты полета, формируемая (счисляемая) бортовым НК ЛА, равна Yнк, то значения {Yn},
При этомWherein
где:Where:
- значение поправки ΔYn, к счисленным данным НК ЛА, при которой достигается максимум Ф(·). - the value of the correction ΔY n to the calculated data of the aircraft LA, at which the maximum Φ (·) is achieved.
На фиг. 4 приведен график, отражающий зависимость функционала Ф[F(JОП(x, z), JP(x, z/yла=Yнк-ΔYn))] от ΔYn, рассмотренных выше тестовой позиции и условий полета ЛА при отклонении значения высоты полета ЛА, счисленного НК, от ее действительного значения, на величину 50 м. Также приведены аналогичные графики для углов снижения ЛА минус 15° и минус 45° при равенстве остальных траекторных параметров.In FIG. Figure 4 shows a graph reflecting the dependence of the functional Ф [F (J ОP (x, z), J P (x, z / y la = Y nk -ΔY n ))] from ΔY n considered above the test position and flight conditions of the aircraft at deviation of the aircraft flight altitude calculated by the aircraft from its actual value by 50 m. Similar graphs are also given for aircraft angles of decrease of minus 15 ° and minus 45 ° with the remaining trajectory parameters being equal.
При получении данных зависимостей предполагалось, что наблюдаемые отметки радиолокационных отражателей тестовой позиции имеют диаметр (протяженность) 30 метров, аUpon receipt of these dependencies, it was assumed that the observed elevations of the radar reflectors of the test position had a diameter (length) of 30 meters, and
где ⊗ - символ, обозначающий двумерную свертку опорного и рабочего радиолокационных изображений.where ⊗ is a symbol denoting a two-dimensional convolution of the reference and working radar images.
Зависимости, представленные на рисунке фиг. 4, имеют максимумы, выраженные в разной степени. Несимметричность этих зависимостей объясняется нелинейностью изменения значений величин cos(εi) и sin(εi), при отрицательных и положительных отклонениях расчетных значений высоты полета ЛА от ее реального значения.The dependencies shown in the figure of FIG. 4, have maxima expressed to different degrees. The asymmetry of these dependencies is explained by the nonlinearity of the change in the values of cos (ε i ) and sin (ε i ), with negative and positive deviations of the calculated values of the aircraft flight altitude from its real value.
Представляется очевидным, что при малой остроте пика функционала Ф[F(JОП(x, z), JP(x, z/yла=Yнк-ΔYn))], оценки Δxла=ΔxОТ, Δzла=ΔzОТ, соответствующие максимуму Ф(·), (когда предполагается, что в (17) и (18) Δyла=0) могут формироваться с неприемлемыми ошибками.It seems obvious that for a small peak acuity of the functional Ф [F (J ОP (x, z), J P (x, z / y la = Y nk -ΔY n ))], estimates Δx la = Δx FR , Δz la = Δz OT corresponding to the maximum Ф (·), (when it is assumed that in (17) and (18) Δy la = 0) can form with unacceptable errors.
В том случае, когда рассмотренная коррекция плановых координат ЛА осуществляется в процессе его приведения к земной поверхности, т.е. на этапе снижения летательного аппарата, представляется возможным последующее уточнение поправок к этим координатам (Δxла, Δzла) при появлении возможности непосредственного высокоточного измерения высоты полетаIn the case when the considered correction of the planned coordinates of the aircraft is carried out in the process of bringing it to the earth's surface, i.e. at the stage of reducing the aircraft, it seems possible to further refine the corrections to these coordinates (Δx la , Δz la ) with the appearance of the possibility of direct high-precision measurement of flight altitude
При этом задача определения максимума функционала Ф[F(JОП(x, z), JP(x, z/yла=Yнк-ΔYn))], рассматривается как предварительная измерительная процедура, в процессе реализации которой по критерию минимума рассогласования (максимума согласования) рабочего и опорного РЛИ формируются оценки
Затем, в процессе последующего приведения ЛА к земной поверхности поправки (Δxла, Δzла) к счисляемым плановым координатам ЛА формируются «обратным пересчетом» с использованием выражений (17), (18), в которые подставляются ранее рассчитанные значения
где:Where:
yнк - текущее значение высоты полета снижающегося ЛА в НЗСК ОУМ ПК счисляемое НК;y nk - the current value of the flight altitude of the descending aircraft in the NZSC OUM PK reckoned NK;
YП - значение высоты расчетной точки приведения ЛА к земной поверхности в НЗСК ОУМ (определяется одновременно с подготовкой опорного РЛИ);Y P - the value of the height of the calculated point of bringing the aircraft to the earth's surface in the NSC OUM (determined simultaneously with the preparation of the reference radar);
hT - текущая непосредственно измеренная бортовыми средствами высота полета ЛА над подстилающей поверхностью.h T - current flight altitude directly measured by airborne means over the underlying surface.
Осуществление «обратного пересчета» возможно, когда:The implementation of the “reverse translation” is possible when:
а) изменение величины ошибки счисления высоты полета навигационным комплексом за время, прошедшее с момента окончания коррекции координат ЛА по ОУМ, можно считать незначительным [7];a) the change in the error in calculating the flight altitude of the navigation system for the time elapsed since the end of the correction of the coordinates of the aircraft by the OAM can be considered insignificant [7];
б) по мере приближения ЛА к заданной точке его приведения различия в текущей высоте полета ЛА относительно этой точки и подстилающей поверхности в НЗСК ОУМ исчезают (иначе, влияние рельефа местности становится незначительным).b) as the aircraft approaches its predetermined point of reduction, the differences in the current flight altitude of the aircraft relative to this point and the underlying surface disappear in the NSCC OUM (otherwise, the effect of the terrain becomes insignificant).
Математическое моделирование, проведенное для рассмотренных выше условий полета ЛА, подтвердило возможность использования «обратного пересчета» поправок к плановым координатам ЛА.Mathematical modeling carried out for the flight conditions of the aircraft considered above confirmed the possibility of using the “reverse translation” of amendments to the planned coordinates of the aircraft.
С учетом изложенного, предлагаемый способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности, формируемым БРЛС ЛА с использованием синтезирования антенного раскрыва реализуется следующим образом.In view of the foregoing, the proposed method for navigating an aircraft through radar images of the earth’s surface formed by radar systems using antenna aperture synthesis is implemented as follows.
1. При подготовке полетного задания ЛА определяются подлежащие наблюдению опорные участки местности, по радиолокационным изображениям которых должна осуществляться коррекция плановых координат ЛА. Для каждого ОУМ назначается опорная точка, относительно которой должна осуществляться коррекция плановых координат ЛА, задаются начало координат и направления осей НЗСК ОУМ, исходя из условий навигационной задачи. Определяются условия начала формирования рабочих РЛИ ОУМ, например: достижение летательным аппаратом заданной дальности до ОТ, заданной на ОУМ.1. In preparing the flight mission of the aircraft, the reference areas of the terrain to be monitored are determined from the radar images of which the planned coordinates of the aircraft should be corrected. For each OUMA, a reference point is assigned, relative to which the plan coordinates of the aircraft should be corrected, the origin of coordinates and the directions of the axes of the NSC OUMA are set based on the conditions of the navigation task. The conditions for the beginning of the formation of working radar sensors of OUM are determined, for example: achievement by the aircraft of a given range to the OT specified on the OUM.
2. Для каждого ОУМ перед полетом или в процессе выполнения полета формируются в выбранной НЗСК опорные РЛИ.2. For each OUM, before the flight or during the flight, support radar data are formed in the selected NSCS.
3. В полете осуществляется формирование кадров первичных рабочих РЛИ ОУМ с использованием CAP в системе координат «доплеровская частота - наклонная дальность».3. In flight, the formation of the frames of the primary working radar sensors of the OUMA using CAP in the coordinate system "Doppler frequency - slant range."
4. Задается множество расчетных значений {Yn},
5. Для каждого значения высоты полета ЛА из заданного набора расчетных значений высот осуществляется (с использованием выражений (14), (15) или (19), (20)) преобразование кадров первичных рабочих РЛИ из системы координат «доплеровская частота - наклонная дальность» в совокупность (массив) кадров рабочих РЛИ в выбранной НЗСК.5. For each value of the aircraft flight altitude from a given set of calculated altitude values, (using expressions (14), (15) or (19), (20)), the primary working radar frames are converted from the Doppler frequency - slant range coordinate system the aggregate (array) of frames of workers of radar data in the selected NZSK.
С целью устранения спекл-эффекта осуществляется некогерентное суммирование кадров рабочих РЛИ ОУМ, сформированных в НЗСК из кадров первичных РЛИ ОУМ при одинаковых расчетных значениях высоты полета ЛА.In order to eliminate the speckle effect, incoherent summation of the frames of the OUM radar sensors formed in the NSC from the frames of the primary OUM radar sensors with the same calculated values of the aircraft altitude is performed.
6.Производится сопоставление опорного РЛИ ОУМ и каждого РЛИ ОУМ из состава сформированной в НЗСК совокупности рабочих радиолокационных изображений опорного участка местности с оценкой максимумов функции, отражающей взаимную корреляцию указанных РЛИ при изменении взаимного положения рабочего и опорного РЛИ по координатам X, Z.6. The reference OMI RMI and each OUM RRL are compared from the set of working radar images of the reference terrain formed in the NSCC with an estimate of the function maxima reflecting the mutual correlation of the indicated RRLs when the relative position of the working and reference RRLs along the X, Z coordinates changes.
По результатам сопоставления формируется множество значений максимумов функции, отражающей взаимную корреляцию в НЗСК опорного и рабочих РЛИ ОУМ. Каждый из этих максимумов соответствует конкретному задаваемому расчетному значению высоты полета ЛА.Based on the results of the comparison, a set of values of the maxima of the function is formed, which reflects the cross-correlation in the NSC of the reference and working radar sensors of the OUM. Each of these maxima corresponds to a specific specified design value of the aircraft altitude.
7. На основе сопоставления значений максимумов функции, отражающей взаимную корреляцию опорного и рабочих РЛИ ОУМ в НЗСК, в качестве поправок к оценкам плановых координат ЛА принимаются те расчетные значения поправок, для которых величина указанного максимума является наибольшей.7. Based on a comparison of the values of the maxima of the function, which reflects the mutual correlation of the reference and working radar sensors of the OUM in the NSC, those calculated values of corrections for which the maximum value is the largest are accepted as corrections to the estimates of the planned coordinates of the aircraft.
8. В том случае, когда острота пика функционала Ф[F(JОП(x, z), JP(x, z/yла=Yнк-ΔYn))], определенная в соответствии с некоторым заданным решающим правилом, например по его половинному уровню, является недостаточной и имеется возможность последующего более точного определения значений текущей высоты полета и, следовательно, величин соответствующих поправок к значениям высоты полета, формируемым НК ЛА, осуществляются:8. In the case where the sharpness of the peak of the functional F [F (J OP (x, z), J P (x, z / y = Y nc la -ΔY n))], determined in accordance with some predetermined decision rule, for example, by its half level, it is insufficient and there is the possibility of subsequent more accurate determination of the values of the current flight altitude and, therefore, the values of the corresponding amendments to the values of the flight altitude formed by the aircraft, are:
запоминание оценки поправки , соответствующей значению ΔYn, при которой достигается максимум функционала Ф(·);correction assessment corresponding to the value ΔY n , at which the maximum of the functional Ф (·) is achieved;
вычисление коэффициентов чувствительности
9. Измерение значения текущей высоты полета ЛА и формирование уточненной текущей поправки YП+hТ к ее текущим значениям yнк, поступающим от НК ЛА.9. Measurement of the value of the current flight altitude of the aircraft and the formation of the updated current correction Y P + h T to its current values of y nk coming from the aircraft of the aircraft.
10. Расчет уточненных значений поправок к текущим плановым координатам ЛА, формируемым НК летательного аппарата в СК ОУМ10. Calculation of the adjusted values of the amendments to the current planned coordinates of the aircraft formed by the SC of the aircraft in the SC OUM
где Δyла определяется в соответствии с (25)where Δy la is determined in accordance with (25)
На фиг. 5 представлена упрощенная структурная схема возможного варианта БРЛС, реализующей предлагаемый способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности, где:In FIG. 5 shows a simplified block diagram of a possible radar system that implements the proposed method for navigating an aircraft through radar images of the earth’s surface, where:
1 - антенна БРЛС;1 - radar antenna;
2 - переключатель прием - передача БРЛС;2 - switch reception - transmission radar;
3 - передатчик БРЛС;3 - radar transmitter;
4 - синхронизатор БРЛС;4 - radar synchronizer;
5 - цифровое устройство управления БРЛС;5 - digital radar control device;
6 - когерентный приемник БРЛС;6 - coherent radar receiver;
7 - аналого-цифровой преобразователь;7 - analog-to-digital Converter;
8 - блок первичной обработки и запоминания траекторного сигнала;8 - block primary processing and storage of the path signal;
9 - блок преобразования Фурье;9 - block Fourier transform;
10 - блок преобразования первичного текущего РЛИ из системы координат «доплеровская частота - наклонная дальность» в ЗСК;10 - block conversion of the primary current radar from the coordinate system "Doppler frequency - slant range" in the ZSC;
11 - блок вычисления максимумов ВКФ эталонного и текущих РЛИ в ЗСК;11 is a unit for calculating the maxima of the VKF reference and current radar data in the KCC;
12 - блок формирования поправок к плановым навигационным координатам и высоте полета ЛА и расчета коэффициентов чувствительности;12 is a block for generating amendments to the planned navigation coordinates and aircraft altitude and the calculation of sensitivity coefficients;
13 - блок измерения высоты;13 - unit for measuring height;
14 - бортовой навигационный комплекс управления ЛА.14 - airborne navigation control system of the aircraft.
Представленный вариант БРЛС функционирует следующим образом.The presented version of the radar operates as follows.
При достижении летательным аппаратом участка траектории полета, на котором должна осуществляться коррекция плановых координат ЛА по радиолокационным изображениям земной поверхности, антенна 1 БРЛС под управлением, поступающим от цифрового устройства управления 5, устанавливается по направлению визирования заданного опорного участка местности. Антенна осуществляет излучение зондирующих радиолокационных сигналов, поступающих через переключатель приема-передачи 2 от передатчика 3, управляемого синхронизатором 4 БРЛС, а также прием отраженных сигналов, обеспечивая их пространственную селекцию. Через переключатель приема-передачи 2 принимаемые сигналы поступают на вход приемника 6 БРЛС, с выходов которого в квадратурах поступают на вход многоканального аналого-цифрового преобразователя 7. Преобразованные в цифровую форму принимаемые радиолокационные сигналы перемножаются с опорной функцией в блоке 8 первичной обработки и запоминания траекторного сигнала. Перемножение осуществляется с целью фокусировки синтезируемых радиолокационных изображений наблюдаемого участка земной поверхности. При этом в блоке 8 формируются и запоминаются массивы данных, которые подвергаются быстрому преобразованию Фурье блоком 9, с использованием которого формируются первичные рабочие радиолокационные изображения наблюдаемого участка местности в системе координат «доплеровская частота - наклонная дальность». Эти изображения поступают в блок 10 преобразования первичных рабочих РЛИ из системы координат «доплеровская частота - наклонная дальность»в рабочие РЛИ, представленные в нормальной земной системе координат ОУМ.When the aircraft reaches the portion of the flight path where correction of the aircraft’s planned coordinates by radar images of the earth’s surface should be carried out, the
Блоком 10 преобразование рабочих РЛИ из системы координат «доплеровская частота - наклонная дальность» в нормальную земную систему координат осуществляется для набора {Yn},
С целью устранения спекл-эффекта блоком 10 осуществляется некогерентное суммирование кадров текущих РЛИ ОУМ, сформированных в НЗСК из кадров первичных рабочих РЛИ ОУМ при одинаковых расчетных значениях высоты полета ЛА.In order to eliminate the speckle effect, block 10 performs incoherent summation of the frames of the current OAM radar images formed in the NSC from the frames of the primary working OUM radar records with the same calculated values of the aircraft flight altitude.
Набор возможных расчетных значений высоты полета ЛА формируется цифровым устройством управления 5 БРЛС на основе данных, поступающих из бортового навигационного комплекса 14 ЛА, в пределах, обеспечиваемых этим комплексом ошибок оценивания указанной высоты.A set of possible calculated values of the flight altitude of the aircraft is formed by a digital
Из блока 10 рабочие РЛИ, представленные в НЗСК ОУМ, поступают в блок 11, где каждое из этих РЛИ подвергается обработке типа взаимокорреляционной с поступающим из цифрового устройства управления (блок 5) опорным РЛИ наблюдаемого опорного участка местности при взаимном изменении относительного положения рабочего и опорного РЛИ по координатам Х и Z НЗСК.From
По результатам этой обработки каждому значению из набора {Yn},
Значения указанных максимумов передаются из блока 11 в блок 12, которым осуществляются:The values of the indicated maxima are transferred from
формирование поправок
оценка приемлемости полученных поправок по остроте пика функционала Ф[F(JОП(x, z), JP(x, z/yла=Yнк-ΔYn))],
расчет значений коэффициентов чувствительности
Сформированные навигационные поправки из блока 12 поступают в цифровое устройство управления БРЛС (блок 5) и далее в бортовой навигационный комплекс (блок 14) летательного аппарата.The generated navigation corrections from
Высотомер (блок 13), например, входящий в состав бортового оборудования ЛА, осуществляет измерение текущей высоты полета летательного аппарата, когда появляется такая возможность (например, при последующем снижении ЛА). Результаты этих измерений поступают из блока 13 в блок 5, который в соответствии с (25) и (26) осуществляет расчет и выдачу в навигационный комплекс ЛА уточненных значений поправок к плановым координатам ЛА в НЗСК ОУМ.The altimeter (block 13), for example, which is part of the aircraft’s onboard equipment, measures the current flight altitude of the aircraft when such an opportunity arises (for example, with a subsequent decrease in aircraft). The results of these measurements come from
Предлагаемый способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности прошел математическое моделирование и экспериментальную апробацию.The proposed method for navigating an aircraft through radar images of the earth's surface has undergone mathematical modeling and experimental testing.
Результаты исследований подтвердили работоспособность предлагаемого способа навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности.The research results confirmed the efficiency of the proposed method for navigating an aircraft through radar images of the earth's surface.
Предлагаемый способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности позволяет обеспечить высокую точность получения оценок плановых навигационных координат ЛА с помощью бортовых радиолокационных средств.The proposed method of navigating an aircraft through radar images of the earth's surface allows for high accuracy in obtaining estimates of the planned navigational coordinates of the aircraft using onboard radar.
Использование предлагаемого способа не накладывает никаких существенных ограничений на элементную базу и вполне возможно при существующих характеристиках вычислителей БРЛС с CAP по их быстродействию и объему памяти.Using the proposed method does not impose any significant restrictions on the element base and it is quite possible with the existing characteristics of radar computers with CAP in terms of speed and memory size.
ЛитератураLiterature
1. Система управления беспилотным летательным аппаратом. Патент РФ №2189625 от 20.09.2002, МПК G05D 1/12, F41G 7/36.1. The control system of an unmanned aerial vehicle. RF patent No. 2189625 dated 09/20/2002,
2. Способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности с использованием цифровых моделей местности. Патент РФ №2364887 от 25.09.2007, МПК G01S 13/90.2. A method of navigating an aircraft through radar images of the earth's surface using digital terrain models. RF patent No. 2364887 of September 25, 2007,
3. Козаев А.А., Колтышев У.У., Фролов Ф.Ю., Янковский В.Т. Алгоритм доплеровского измерения скорости в РЛС с синтезированной апертурой. // Радиотехника, 2005, №6, с.13.3. Kozayev A.A., Koltyshev U. U., Frolov F.Yu., Yankovsky V.T. Algorithm of Doppler velocity measurement in synthetic aperture radar. // Radio engineering, 2005, No. 6, p.13.
4. Способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности. Патент РФ №2483324 от 23.11.2011, МПК G01S 13/90.4. A method for navigating an aircraft through radar images of the earth's surface. RF patent No. 2483324 of 11/23/2011,
5. Патент США US №5430445, 12.31.1992, G01S 13/90.5. US patent US No. 5430445, 12.31.1992,
6. Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Канащенков А.И. и др. Авиационные системы радиоуправления. Т.2. Радиоэлектронные системы самонаведения / под. ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. М.: Радиотехника, 2003.6. Merkulov V.I., Drogalin V.V., Kanaschenkov A.I. and other Aviation systems of radio control. T.2. Radio-electronic homing systems / under. ed. A.I. Kanaschenkova and V.I. Merkulova. M .: Radio engineering, 2003.
7. Бабич О.А., Доброленский Ю.П., Козлов М.С. и др. Авиационные приборы и навигационные системы / Под ред. О.А. Бабича. - М.: ВВИА им проф. Н.Е. Жуковского, 1981.7. Babich O.A., Dobrolensky Yu.P., Kozlov M.S. et al. Aviation Instruments and Navigation Systems / Ed. O.A. Babich. - M.: VVIA named after prof. NOT. Zhukovsky, 1981.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124676/07A RU2564552C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124676/07A RU2564552C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2564552C1 true RU2564552C1 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=54289529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124676/07A RU2564552C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564552C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656366C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of aircraft coordinate determining the coordinate on the basis of radar picture |
RU2739872C1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-12-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Aircraft navigation method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2234739C1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-08-20 | Фальков Эдуард Яковлевич | Method of prevention of collision of flying vehicle with earth |
US20070090990A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Kinetx, Inc. | Active imaging using satellite communication system |
RU2364887C2 (en) * | 2007-09-25 | 2009-08-20 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро " Деталь" | Method for navigation of aircraft by radar images of earth surface with application of digital area models |
WO2011056050A2 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | 국방과학연구소 | Image obtaining radar system and control method |
US8044846B1 (en) * | 2007-11-29 | 2011-10-25 | Lockheed Martin Corporation | Method for deblurring radar range-doppler images |
RU2483324C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface |
RU2499279C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method of estimating aircraft altitude from radar images of earth's surface |
-
2014
- 2014-06-17 RU RU2014124676/07A patent/RU2564552C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2234739C1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-08-20 | Фальков Эдуард Яковлевич | Method of prevention of collision of flying vehicle with earth |
US20070090990A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Kinetx, Inc. | Active imaging using satellite communication system |
RU2364887C2 (en) * | 2007-09-25 | 2009-08-20 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро " Деталь" | Method for navigation of aircraft by radar images of earth surface with application of digital area models |
US8044846B1 (en) * | 2007-11-29 | 2011-10-25 | Lockheed Martin Corporation | Method for deblurring radar range-doppler images |
WO2011056050A2 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | 국방과학연구소 | Image obtaining radar system and control method |
RU2483324C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface |
RU2499279C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method of estimating aircraft altitude from radar images of earth's surface |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
uS 8212714 B1, 03.07.2012 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656366C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of aircraft coordinate determining the coordinate on the basis of radar picture |
RU2739872C1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-12-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Aircraft navigation method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4954837A (en) | Terrain aided passive range estimation | |
US9110170B1 (en) | Terrain aided navigation using multi-channel monopulse radar imaging | |
US5659318A (en) | Interferometric SAR processor for elevation | |
US8077089B2 (en) | Precision geolocation of moving or fixed transmitters using multiple observers | |
CN110873570B (en) | Method and apparatus for sourcing, generating and updating a map representing a location | |
CN110646782B (en) | Satellite-borne laser on-orbit pointing calibration method based on waveform matching | |
US8816896B2 (en) | On-board INS quadratic correction method using maximum likelihood motion estimation of ground scatterers from radar data | |
US9846229B1 (en) | Radar velocity determination using direction of arrival measurements | |
JP2021184280A (en) | Aircraft landing system and method | |
RU2411538C2 (en) | Method of determining error in measuring aircraft velocity with inertial navigation system and onboard navigation system for realising said method | |
RU2515469C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
RU2558699C1 (en) | Complex method of aircraft navigation | |
RU2559820C1 (en) | Method for navigation of moving objects | |
RU2564552C1 (en) | Navigation method of airborne vehicle as per radar images of earth surface | |
RU2569843C1 (en) | Method of forming three-dimensional image of earth's surface in on-board doppler radar station with linear antenna array | |
RU2483324C1 (en) | Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface | |
KR100441590B1 (en) | Method of generating DEM for Topography Measurement using InSAR | |
CN103792519A (en) | Spaceborne radar clock drifting on-orbit correction method based on active calibrator | |
RU2338158C1 (en) | Method for aircraft navigation | |
RU2680969C1 (en) | Method of aircraft navigation | |
CN103245948B (en) | Image match navigation method for double-area image formation synthetic aperture radars | |
RU2654955C2 (en) | Method of the aircrafts navigation by the location elevations maps accuracy increasing and the navigation system using this method | |
RU2499279C1 (en) | Method of estimating aircraft altitude from radar images of earth's surface | |
RU2670976C1 (en) | Method for determining location of radio source with periodic structure of signal and rotating directed antenna | |
RU2660159C1 (en) | Method of side-looking airborne radar determination of aircraft demolition angle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180618 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190603 |