RU2615784C1 - Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares - Google Patents

Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares Download PDF

Info

Publication number
RU2615784C1
RU2615784C1 RU2015154146A RU2015154146A RU2615784C1 RU 2615784 C1 RU2615784 C1 RU 2615784C1 RU 2015154146 A RU2015154146 A RU 2015154146A RU 2015154146 A RU2015154146 A RU 2015154146A RU 2615784 C1 RU2615784 C1 RU 2615784C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
range
input
threshold
output
maneuver
Prior art date
Application number
RU2015154146A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Зотеевич Белоногов
Александр Давидович Бомштейн
Евгений Сергеевич Фитасов
Александр Николаевич Прядко
Сергей Александрович Козлов
Евгений Сергеевич Хмылов
Original Assignee
Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" filed Critical Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники"
Priority to RU2015154146A priority Critical patent/RU2615784C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615784C1 publication Critical patent/RU2615784C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/588Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems deriving the velocity value from the range measurement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: they measure the range of ballistic facilities (BF) in digital form and at intervals of time T0 determine the range squares when the BF is auto-tracked in the "sliding window" containing a sample of N range squares with the duration time of (N-1)T0, assess the second increment of the range square by optimum weighted summation of N range squares and calculate the mean square deviation (MSD) of the assessment, the manoeuvre detection signal is sent, if the ratio of the inverted estimate of the second increment of the range square to the MSE assessment becomes greater than the threshold corresponding to the set probability of manoeuvre detection . Then, via the optimum weighted summation of N range squares in the "sliding window" they determine the absolute difference between the assessment of the second increment at the sample with the duration time of (N-1)T0 and assessment of the second increment at the sample with the duration time of (N-2m-1)T0, where mT0 is time deleting of the beginning and the end of the sample from the beginning and the end of the "sliding window", compute the MSE of the assessment of the second increment in the range square at the sample and the ratio of the absolute difference to the MSE of the assessment. The manoeuvre detection signal is sent, if the ratio of the absolute difference between the assessments to the MSE of the assessment becomes greater than the threshold, and the decision to accept the manoeuvre is taken if one of the threshold devices or both threshold devices generate a manoeuvre detection signal. Device for implementing the method consists of a range input multiplier, a digital nonrecursive filter as a part of the memory device, the first and second blocks of the multipliers, the first and second adders and the first and second dividers, the first and second threshold devices, an MSE calculator, inverter and adder for signals of threshold devices connected in a certain manner.
EFFECT: increased probability of ballistic facility manoeuvre detection in both active and the passive phases of their flight trajectory.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) для обнаружения маневра баллистических объектов (БО). Задачу определения маневра необходимо решать для того, чтобы не допустить появления методических ошибок определения параметров баллистической траектории и срыва автосопровождения БО. В частности, координаты точки падения БО типа ракет малой и средней дальности, вычисленные по радиолокационным измерениям, произведенным на участках маневра, могут определяться с недолетом или перелетом от нескольких десятков до нескольких сотен километров.The invention relates to radar and can be used in radar stations (radar) to detect the maneuver of ballistic objects (BO). The task of determining the maneuver must be solved in order to prevent the appearance of methodological errors in determining the parameters of the ballistic trajectory and disruption of the auto tracking of the BO. In particular, the coordinates of the point of impact of BOs of the type of short- and medium-range missiles, calculated from the radar measurements made in the maneuver sections, can be determined with a short flight or flight from several tens to several hundred kilometers.

На траектории БО можно выделить три участка:Three sections can be distinguished on the BO trajectory:

- активный участок траектории (АУТ), на котором БО движется под действием силы тяги двигателей и совершает маневр большой интенсивности;- the active section of the trajectory (AUT), on which the BO moves under the action of the traction force of the engines and makes a maneuver of high intensity;

- пассивный участок траектории (ПУТ), начинающийся после выключения двигателей, на котором БО движется по инерции под действием известной силы притяжения к Земле, маневр отсутствует, поэтому траектория БО и координаты точки его падения могут быть определены с высокой точностью;- a passive section of the trajectory (PUT), starting after turning off the engines, in which the BO moves by inertia under the influence of a known force of attraction to the Earth, there is no maneuver, therefore the BO trajectory and the coordinates of its point of incidence can be determined with high accuracy;

- участок маневра, как правило на нисходящей ветви ПУТ, на котором БО движется под действием управляющих сил аэродинамических рулей или специальных ракетных двигателей, поэтому траектория отличается от баллистической и ее параметры определяются с методическими ошибками.- the maneuver section, as a rule, on the descending branch of the PUT, where the BO moves under the action of the control forces of the aerodynamic rudders or special rocket engines, therefore the trajectory differs from the ballistic one and its parameters are determined with methodological errors.

Известны способы обнаружения маневра по абсолютной величине приращения скорости [1, С. 346-347]. Применительно к БО маневр может быть обнаружен по абсолютной величине приращения скорости изменения горизонтальной декартовой координаты, так как движение ракеты вдоль горизонтальной оси декартовой системы координат является равномерным и составляющая скорости будет постоянной [2, С. 12, 13]. На участке маневра скорость изменения горизонтальной декартовой координаты будет переменной, так как появляются ускорения, вызванные действием сил устройств совершения маневра.Known methods for detecting maneuver by the absolute value of the increment of speed [1, S. 346-347]. With respect to BO, a maneuver can be detected by the absolute value of the increment of the rate of change of the horizontal Cartesian coordinate, since the rocket’s motion along the horizontal axis of the Cartesian coordinate system is uniform and the velocity component will be constant [2, P. 12, 13]. In the maneuver section, the rate of change of the horizontal Cartesian coordinate will be variable, since accelerations appear due to the action of the forces of the maneuver devices.

Основным недостатком этих способов является низкая вероятность обнаружения маневра при грубых измерениях азимута и угла места.The main disadvantage of these methods is the low probability of detecting maneuver with rough measurements of azimuth and elevation.

Известен способ определения времени окончания АУТ по выборке произведений дальности на радиальную скорость [3] и устройство определения времени окончания АУТ, описанное в этом патенте. Решение об окончании АУТ, то есть об окончании маневра БО, принимают, если оценка скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость становится больше среднеквадратической ошибки (СКО) оценки.A known method for determining the end time of the ATF by sampling the range products by the radial speed [3] and the device for determining the end time of the ATF described in this patent. The decision to terminate the automatic control, that is, to end the BO maneuver, is made if the estimate of the rate of change of the product of the range by the radial speed becomes greater than the standard error (RMS) of the estimate.

Известен способ радиолокационного обнаружения маневра БО на ПУТ по выборке произведений дальности на радиальную скорость [4] и устройство обнаружения маневра (УОМ), описанное в этом патенте. В этом способе решение о наличии маневра БО принимают, если абсолютная разность между оценками скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость, вычисляемыми по выборкам большего и меньшего объема, становится больше СКО оценки по выборке меньшего объема.There is a method of radar detection of maneuver BO on the ITB by sampling range products by radial speed [4] and the maneuver detection device (UOM) described in this patent. In this method, the decision on the presence of a BO maneuver is made if the absolute difference between the estimates of the rate of change of the product of the range by the radial speed, calculated from samples of larger and smaller volumes, becomes larger than the standard deviation of the sample from a smaller volume.

В этих способах достигается высокая вероятность обнаружения маневра БО из-за устранения влияния ошибок измерения азимута и угла места. Однако эти способы могут быть реализованы только в РЛС с высокоточными измерениями радиальной скорости.In these methods, a high probability of detecting the BO maneuver is achieved due to elimination of the influence of azimuth and elevation angle measurement errors. However, these methods can only be implemented in radars with high-precision radial velocity measurements.

Наиболее близким аналогом заявленному изобретению, то есть прототипом, является способ радиолокационного определения времени окончания АУТ, то есть времени окончания маневра, по выборке квадратов дальности [5] и устройство определения времени окончания АУТ, описанное в этом патенте.The closest analogue to the claimed invention, that is, the prototype, is a method for radar determination of the end time of the ATF, that is, the end time of the maneuver, by selecting the squares of the range [5] and the device for determining the end time of the ATF described in this patent.

Сущность обнаружения маневра способом-прототипом заключается в следующем. В РЛС измеряют дальность БО в цифровом виде, через равные интервалы времени Т0 перемножают сигналы дальности и получают квадраты дальности. Автосопровождение БО осуществляют в «скользящем окне», содержащем выборку из N квадратов дальности длительностью (N-1)Т0. В «скользящем окне» по фиксированной выборке из N квадратов дальности определяют оценку ускорения по квадрату дальности и вычисляют СКО этой оценки. Решение об окончании АУТ, то есть об окончании маневра, принимают в момент времени, когда значение оценки ускорения по квадрату дальности становится больше СКО этой оценки.The essence of detecting maneuver by the prototype method is as follows. In the radar, the BO range is measured in digital form, at equal time intervals T 0 , the range signals are multiplied and squares are obtained. BO auto-tracking is carried out in a "sliding window" containing a sample of N squares of a range of duration (N-1) T 0 . In a “sliding window”, a fixed sample of N squares of a range determines the acceleration estimate by the square of the range and the standard deviation of this estimate is calculated. The decision on the end of the ATF, that is, on the end of the maneuver, is taken at the time when the value of the acceleration estimate by the squared range becomes larger than the standard deviation of this estimate.

Структурная схема устройства-прототипа, в котором обнаружение маневра осуществляется по выборкам из трех и пяти квадратов дальности, приведена в фиг. 1.The block diagram of the prototype device in which maneuver is detected using samples of three and five squares of range is shown in FIG. one.

УОМ-прототип содержит последовательно соединенные умножитель входных сигналов (блок 1), цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНРФ, блок 2), включающий последовательно соединенные запоминающее устройство из N-1 линий задержки (блок 2.1), блок умножителей на весовые коэффициенты (блок 2.2) и сумматор (блок 2.3), делитель (блок 3), пороговое устройство (блок 4), второй вход которого соединен с вычислителем СКО (блок 5), вход которого подключен к входным сигналам дальности, выходные сигналы порогового устройства являются выходными сигналами УОМ-прототипа.The UOM prototype contains a series-connected input signal multiplier (block 1), a digital non-recursive filter (TsNRF, block 2), which includes a sequentially connected memory device from N-1 delay lines (block 2.1), a weight multiplier block (block 2.2), and the adder (block 2.3), the divider (block 3), the threshold device (block 4), the second input of which is connected to the RMS calculator (block 5), the input of which is connected to the input range signals, the output signals of the threshold device are the output signals of the UOM prototype.

Устройство-прототип работает следующим образом. В блоке 1 через равные интервалы времени Т0 перемножают поступающие на его вход цифровые сигналы дальности, получают квадраты дальности и подают их на вход запоминающего устройства 2.1.The prototype device operates as follows. In block 1, at equal time intervals T 0, the digital range signals arriving at its input are multiplied, squares of the range are obtained and fed to the input of memory device 2.1.

Текущее значение квадрата дальности

Figure 00000001
умножают в блоке 2.2 на весовой коэффициент, равный
Figure 00000002
и подают на вход сумматора 2.3. Одновременно с этим сигналом на вход сумматора подают сигналы квадратов дальности, задержанные в блоке 2.1 на 1, 2, 3 и 4 обзора РЛС и умноженные в блоке 2.2 на свои весовые коэффициенты
Figure 00000003
и
Figure 00000004
. В итоге на входе сумматора 2.3 получают фиксированную выборку из 5 взвешенных значений квадратов дальности, а на его выходе - оценку второго приращения квадрата дальности:The current value of the squared range
Figure 00000001
multiply in block 2.2 by a weight coefficient equal to
Figure 00000002
and served at the input of the adder 2.3. Simultaneously with this signal, the squares of the range, delayed in block 2.1 by 1, 2, 3 and 4 of the radar survey and multiplied in block 2.2 by their weights, are fed to the input of the adder
Figure 00000003
and
Figure 00000004
. As a result, at the input of adder 2.3, a fixed sample of 5 weighted values of the squares of the range is obtained, and at its output, an estimate of the second increment of the square of the range is obtained:

Figure 00000005
Figure 00000005

Эту оценку делят в блоке 3 на квадрат периода обзора, получают оценку ускорения по квадрату дальности

Figure 00000006
и подают ее на пороговое устройство 4.This estimate is divided in block 3 by the square of the review period; an estimate of the acceleration by the square of the range is obtained
Figure 00000006
and feed it to the threshold device 4.

В блоке 5 вычисляют СКО оценки ускорения по квадрату дальности по формуле

Figure 00000007
, где σr - СКО измерения дальности. Если оценка ускорения по квадрату дальности
Figure 00000008
меньше СКО
Figure 00000009
то пороговое устройство выдает сигнал о том, что БО находится на участке маневра, то есть на АУТ. Если оценка
Figure 00000010
больше СКО
Figure 00000011
, то пороговое устройство выдает сигнал об окончании маневра БО (АУТ) и о начале невозмущенного пассивного участка траектории.In block 5 calculate the standard deviation of the acceleration of the square squared range by the formula
Figure 00000007
where σ r is the standard deviation of the range measurement. If the estimate of acceleration by the squared range
Figure 00000008
less standard deviation
Figure 00000009
then the threshold device gives a signal that the BO is located on the maneuver site, that is, at the AUT. If the score
Figure 00000010
more standard deviation
Figure 00000011
, then the threshold device gives a signal about the end of the BO maneuver (AUT) and about the beginning of the unperturbed passive section of the trajectory.

Как показано в таблице 4 описания патента №2510861, оценки ускорения на АУТ отрицательны (меньше нуля), а на ПУТ положительны и больше СКО в несколько раз. Поэтому прототип характеризуется высокой вероятностью обнаружения времени окончания АУТ, то есть маневра БО.As shown in table 4 of the description of patent No. 2510861, acceleration scores on the ATE are negative (less than zero), and on the STB are several times more positive and more than the standard deviation. Therefore, the prototype is characterized by a high probability of detecting the end time of the AUT, that is, the BO maneuver.

Однако прототип нельзя применять для обнаружения маневра на ПУТ, так как оценки ускорения по квадрату дальности могут быть положительны как на невозмущенном ПУТ, так и на участке маневра на ПУТ. Кроме того, оценки ускорения могут быть положительны и на АУТ, если БО удаляется от РЛС. Поэтому в этих случаях выявить маневр либо невозможно, либо вероятность его обнаружения будет низкой.However, the prototype cannot be used to detect a maneuver on a firearm, since the estimates of acceleration by the square of the range can be positive both on an unperturbed fire hazard and on a maneuver site on a fire hazard. In addition, the acceleration estimates can be positive for the OUT if the BO moves away from the radar. Therefore, in these cases, it is either impossible to identify the maneuver, or the probability of its detection will be low.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения маневра баллистических объектов на всей траектории их полета.The technical result of the invention is to increase the likelihood of detecting a maneuver of ballistic objects along the entire path of their flight.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном способе радиолокационного обнаружения маневра БО, так же как в прототипе, в РЛС измеряют дальность БО в цифровом виде. Через равные интервалы времени Т0 перемножают сигналы дальности и получают квадраты дальности. Автосопровождение БО осуществляют в «скользящем окне», содержащем выборку из N квадратов дальности длительностью (N-1)T0.The specified technical result is achieved by the fact that in the claimed method of radar detection of maneuver BO, as in the prototype, in the radar measure the range of the BO in digital form. At equal time intervals T 0 multiply the range signals and get the squares of the range. BO auto-tracking is carried out in a “sliding window” containing a sample of N squares of a range of duration (N-1) T 0 .

В отличие от прототипа, согласно изобретению в «скользящем окне» определяют оценку второго приращения квадрата дальности путем оптимального взвешенного суммирования N квадратов дальности и вычисляют СКО этой оценки. Сигнал об обнаружении маневра выдают, если отношение инвертированной оценки второго приращения квадрата дальности к СКО оценки становится больше порога, соответствующего заданной вероятности обнаружения маневра. Далее путем оптимального взвешенного суммирования N квадратов дальности в «скользящем окне» определяют абсолютную разность между оценкой второго приращения по выборке длительностью (N-1)Т0 и оценкой второго приращения по выборке длительностью (N-2m-1)T0, где mT0 - удаление по времени начала и конца этой выборки от начала и конца «скользящего окна». Потом вычисляют СКО оценки второго приращения квадрата дальности по этой выборке и отношение абсолютной разности к СКО оценки. Сигнал об обнаружении маневра выдают, если отношение абсолютной разности между оценками к СКО оценки становится больше порога, а решение об обнаружении маневра принимают, если одно из пороговых устройств или оба пороговые устройства выдали сигнал об обнаружении маневра.In contrast to the prototype, according to the invention, in the “sliding window”, the estimate of the second increment of the square of the range is determined by the optimal weighted summation of N squares of the range and the standard deviation of this estimate is calculated. A maneuver detection signal is issued if the ratio of the inverted estimate of the second increment of the square of the distance to the standard deviation of the estimate becomes greater than the threshold corresponding to the specified probability of detecting the maneuver. Then, by the optimal weighted summation of N squares of the range in the “sliding window”, the absolute difference between the estimate of the second increment in the sample of duration (N-1) T 0 and the estimate of the second increment in the sample of duration (N-2m-1) T 0 , where mT 0 - removal by time of the beginning and end of this sample from the beginning and end of the “sliding window”. Then calculate the standard deviation of the second increment of the squared range for this sample and the ratio of the absolute difference to the standard deviation of the estimate. A maneuver detection signal is issued if the ratio of the absolute difference between the estimates to the standard deviation of the estimate becomes greater than the threshold, and a decision to detect a maneuver is made if one of the threshold devices or both threshold devices issued a signal about the detection of the maneuver.

Реализующее этот способ устройство радиолокационного обнаружения маневра БО по выборкам квадратов дальности содержит, как в прототипе, последовательно соединенные умножитель, вход которого подключен к входным сигналам дальности, и цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНРФ), включающий последовательно соединенные запоминающее устройство из N-1 линий задержки, блок умножителей на весовые коэффициенты и сумматор, а также вычислитель СКО, вход которого подключен к входным сигналам дальности, и делитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства.A BO maneuvering radar detection device implementing this method based on range square samples contains, as in the prototype, a series-connected multiplier, the input of which is connected to the range input signals, and a digital non-recursive filter (TsNRF) including a series-connected memory device from N-1 delay lines, a block of multipliers by weighting factors and an adder, as well as an RMS calculator, the input of which is connected to the input range signals, and a divider, the output of which is connected to the first input thresholds of the device.

В отличие от прототипа, согласно изобретению, первый выход ЦНРФ соединен с входом дополнительно введенного инвертора, выход которого соединен с первым входом первого делителя. Второй вход делителя подключен к первому выходу вычислителя СКО. Второй вход первого порогового устройства соединен с источником порога, а выход подключен к первому входу сумматора сигналов пороговых устройств. В ЦНРФ дополнительно включены второй блок умножителей на весовые коэффициенты и второй сумматор, выход которого, являющийся вторым выходом ЦНРФ, соединен с первым входом дополнительно введенного второго делителя. Второй вход этого делителя подключен к второму выходу вычислителя СКО, а выход подключен к первому входу дополнительно введенного второго порогового устройства. Второй вход этого устройства соединен с источником второго порога, а выход подключен к второму входу сумматора сигналов пороговых устройств, выход которого является выходом заявленного устройства.In contrast to the prototype, according to the invention, the first output of the TsNRF is connected to the input of an additionally introduced inverter, the output of which is connected to the first input of the first divider. The second input of the divider is connected to the first output of the RMS calculator. The second input of the first threshold device is connected to the source of the threshold, and the output is connected to the first input of the adder signals of the threshold devices. A second block of multipliers by weighting factors and a second adder, the output of which, which is the second output of the TsNRF, is connected to the first input of an additionally introduced second divider, are additionally included in the TsNRF. The second input of this divider is connected to the second output of the RMS calculator, and the output is connected to the first input of an additionally entered second threshold device. The second input of this device is connected to the source of the second threshold, and the output is connected to the second input of the adder signals of the threshold devices, the output of which is the output of the claimed device.

Сущность заявленного изобретения поясняется схемой устройства обнаружения маневра БО по выборкам из 5 и 3 квадратов дальности, приведенной в фиг. 2, где введены следующие обозначения:The essence of the claimed invention is illustrated by the scheme of the detection device maneuver BO on samples of 5 and 3 squares of the range shown in FIG. 2, where the following notation is introduced:

1 - умножитель входных сигналов дальности;1 - multiplier of input range signals;

2 - ЦНРФ;2 - TsNRF;

2.1 - запоминающее устройство2.1 - storage device

2.2 - первый блок умножителей;2.2 - the first block of multipliers;

2.3 - первый сумматор;2.3 - the first adder;

2.4 - второй блок умножителей;2.4 - the second block of multipliers;

2.5 - второй сумматор;2.5 - second adder;

3 - первый делитель;3 - the first divider;

4 - первое пороговое устройство (ПУ-1);4 - the first threshold device (PU-1);

5 - вычислитель СКО;5 - calculator RMS;

6 - инвертор;6 - inverter;

7 - второй делитель;7 - the second divider;

8 - второе пороговое устройство (ПУ-2);8 - the second threshold device (PU-2);

9 - сумматор сигналов пороговых устройств.9 - adder signals threshold devices.

В умножителе 1 перемножают поступающие на его вход цифровые сигналы дальности, получают квадраты дальности и подают их на вход ЦНРФ. Запоминающее устройство, первый умножитель на весовые коэффициенты и первый сумматор работают так же, как в прототипе. В итоге на выходе первого сумматора (блок 2.3), получают оценку второго приращения квадрата дальности по выборке из N квадратов дальности:In the multiplier 1, the digital range signals arriving at its input are multiplied, the squares of the range are obtained and fed to the input of the TsNRF. The storage device, the first weighting factor multiplier and the first adder work in the same way as in the prototype. As a result, at the output of the first adder (block 2.3), an estimate of the second increment of the squared range is obtained from a sample of N squared ranges:

Figure 00000012
Figure 00000012

В отличие от прототипа, эту оценку инвертируют в инверторе 6 и делят в делителе 3 на СКО оценки, вычисляемой так же, как в прототипе. Отношение оценки к СКО сравнивают в ПУ-1 с первым порогом (П1), величину которого выбирают в соответствии с заданной вероятностью обнаружения маневра. Согласно интегралу вероятностей при П1=1 вероятность равна 0,68, а при П1=2 - вероятность не менее 0,95 [6, С. 658-660].Unlike the prototype, this estimate is inverted in the inverter 6 and divided in the divider 3 by the standard deviation of the estimate, calculated in the same way as in the prototype. The ratio of the estimate to the standard deviation is compared in PU-1 with the first threshold (P 1 ), the value of which is selected in accordance with the given probability of detecting the maneuver. According to the probability integral for P 1 = 1, the probability is 0.68, and for P 1 = 2, the probability is at least 0.95 [6, C. 658-660].

На выходе дополнительно введенного второго сумматора 2.5 получают абсолютную разность |δ| между оценкой второго приращения квадрата дальности, полученной по выборке из 5 квадратов дальности и оценкой второго приращения квадрата дальности, полученной по выборке из 3 квадратов дальности:

Figure 00000013
. Для этого во второй блок умножителей 2.5, в отличие от прототипа, вводят другие весовые коэффициенты
Figure 00000014
At the output of the additionally introduced second adder 2.5, the absolute difference | δ | between the estimate of the second increment of the square of the range obtained from a sample of 5 squares of range and the estimate of the second increment of the square of the range obtained from a sample of 3 squares of range:
Figure 00000013
. To do this, in the second block of multipliers 2.5, in contrast to the prototype, other weights are introduced
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Затем на выходе второго делителя 7 получают отношение абсолютной разности к СКО оценки по выборке из 3 квадратов дальности, которое подают на второе пороговое устройство 8.Then, at the output of the second divider 7, the ratio of the absolute difference to the standard deviation of the estimate is obtained from a sample of 3 squares of the range, which is fed to the second threshold device 8.

Если отношение абсолютной разности к СКО оценки больше порога, выдается сигнал об обнаружении маневра.If the ratio of the absolute difference to the standard deviation of the estimate is greater than the threshold, a signal is issued indicating the detection of a maneuver.

Чтобы объединить сигналы первого и второго пороговых устройств, в схему УОМ вводят сумматор сигналов пороговых устройств 9. Решение об обнаружении маневра принимают, если на вход сумматора 9 приходят сигналы о наличии маневра с одного из пороговых устройств или с обоих пороговых устройств.To combine the signals of the first and second threshold devices, the adder of the signals of the threshold devices 9 is introduced into the UOM circuit. The decision to detect a maneuver is made if signals about the presence of a maneuver from one of the threshold devices or from both threshold devices are received at the input of the adder 9.

Для доказательства реализуемости заявленного технического результата на графиках фиг. 3-6 приведены результаты сравнения вероятности обнаружения маневра оперативно тактических ракет заявляемым способом и его аналогом. СКО измерения координат равны: по дальности - σr=50 м; по угловым координатам - 0,25° (15 угловых минут).To prove the feasibility of the claimed technical result in the graphs of FIG. 3-6 shows the results of comparing the probability of detecting a maneuver of operational tactical missiles of the claimed method and its analogue. RMSE coordinate measurements are equal: in range - σ r = 50 m; in angular coordinates - 0.25 ° (15 angular minutes).

Как видно из графиков фиг. 3, на участке маневра абсолютные разности между оценками скорости изменения горизонтальной декартовой координаты в соседних положениях «скользящего окна» меньше СКО оценки

Figure 00000016
. Поэтому реализовать высокие вероятности обнаружения маневра БО с использованием способа-аналога проблематично даже в РЛС с относительно высокоточными измерениями угла места и азимута, а в РЛС с грубыми измерениями угловых координат - практически невозможно.As can be seen from the graphs of FIG. 3, in the maneuver section, the absolute differences between the estimates of the rate of change of the horizontal Cartesian coordinate in the neighboring positions of the “sliding window” are less than the standard deviation
Figure 00000016
. Therefore, realizing high probabilities of detecting a BO maneuver using the analogue method is problematic even in radars with relatively high-precision measurements of elevation and azimuth, and in radars with rough measurements of angular coordinates, it is practically impossible.

На графиках фиг. 4 приведены значения абсолютных разностей между оценками второго приращения квадрата дальности по выборкам из 5 и 3 квадратов дальности

Figure 00000017
и по выборкам из 7 и 3 квадратов дальности
Figure 00000018
In the graphs of FIG. Figure 4 shows the values of the absolute differences between the estimates of the second increment of the square of the range for samples of 5 and 3 squares of range
Figure 00000017
and from samples of 7 and 3 squares of range
Figure 00000018

В приведенном примере значения этих разностей больше удвоенного значения СКО оценки. Поэтому начало маневра БО на ПУТ обнаруживается с вероятностью, близкой единице.In the given example, the values of these differences are more than twice the value of the standard deviation of the estimate. Therefore, the beginning of the BO maneuver on the PUT is detected with a probability close to unity.

На графиках фиг. 5 показано, что при увеличении длины «скользящего окна» вероятность обнаружения времени окончания маневра возрастает.In the graphs of FIG. Figure 5 shows that as the length of the “sliding window” increases, the probability of detecting the end time of the maneuver increases.

На графиках фиг. 6 приведены значения инвертированной оценки второго приращения квадрата дальности

Figure 00000019
Как видно из графика, в отличие от предыдущих примеров, маневр обнаруживается на всем активном участке траектории.In the graphs of FIG. Figure 6 shows the values of the inverted estimate of the second increment of the squared range
Figure 00000019
As can be seen from the graph, unlike the previous examples, the maneuver is detected on the entire active section of the trajectory.

Таким образом, достигнут технический результат заявленного изобретения: повышена вероятность обнаружения маневра баллистических объектов как на ПУТ, так и на АУТ.Thus, the technical result of the claimed invention is achieved: the likelihood of detecting a maneuver of ballistic objects both at the PUT and at the PLC is increased.

Источники информацииInformation sources

1. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: «Радио и связь», 1967, 395 с.1. Kuzmin S.Z. Digital processing of radar information. - M.: “Radio and Communications”, 1967, 395 p.

2. Жаков A.M., Пигулевский Ф.А. Управление баллистическими ракетами. - М.: «Воениздат МО СССР», 1965, 278 с.2. Zhakov A.M., Pigulevsky F.A. Ballistic missile control. - M.: “Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR”, 1965, 278 p.

3. Патент RU №2509319. Способ определения времени окончания активного участка траектории баллистической ракеты.3. Patent RU No. 2509319. A method for determining the end time of an active section of a ballistic missile trajectory.

4. Патент RU №2524208. Способ радиолокационного обнаружения маневра баллистической цели на пассивном участке траектории.4. Patent RU No. 2524208. Method for radar detection of ballistic target maneuver in a passive section of a trajectory.

5. Патент RU №2510861. Способ определения времени окончания активного участка траектории баллистической ракеты.5. Patent RU No. 2510861. A method for determining the end time of an active section of a ballistic missile trajectory.

6. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. Киев, «Технiка», 1977, 768 с.6. Sigorsky V.P. Mathematical apparatus of an engineer. Kiev, "Technics", 1977, 768 p.

Claims (2)

1. Способ радиолокационного обнаружения маневра баллистического объекта (БО) по выборкам квадратов дальности, заключающийся в том, что в радиолокационной станции измеряют дальность БО в цифровом виде, через равные интервалы времени T0 перемножают сигналы дальности и получают квадраты дальности, автосопровождение БО осуществляют в «скользящем окне», содержащем выборку из N квадратов дальности длительностью (N-1)Т0, отличающийся тем, что в «скользящем окне» определяют оценку второго приращения квадрата дальности путем оптимального взвешенного суммирования N квадратов дальности и вычисляют среднеквадратическую ошибку (СКО) этой оценки, сигнал об обнаружении маневра выдают, если отношение инвертированной оценки второго приращения квадрата дальности к СКО оценки становится больше порога, соответствующего заданной вероятности обнаружения маневра, далее путем оптимального взвешенного суммирования N квадратов дальности в «скользящем окне» определяют абсолютную разность между оценкой второго приращения по выборке длительностью (N-1)T0 и оценкой второго приращения по выборке длительностью (N-2m-1)T0, где mT0 - удаление по времени начала и конца этой выборки от начала и конца «скользящего окна», вычисляют СКО оценки второго приращения квадрата дальности по этой выборке и отношение абсолютной разности к СКО оценки, сигнал об обнаружении маневра выдают, если отношение абсолютной разности между оценками к СКО оценки становится больше порога, а решение об обнаружении маневра принимают, если одно из пороговых устройств или оба пороговые устройства выдали сигнал об обнаружении маневра.1. The method of radar detection of the maneuver of a ballistic object (BO) from a range of squares, which consists in the fact that the radar station measures the BO range in digital form, at regular intervals T 0 multiply the range signals and obtain the squares of the range, BO auto-tracking is carried out in " “sliding window” containing a sample of N squares of a range of duration (N-1) T 0 , characterized in that the “sliding window” determines the estimate of the second increment of the square of the range by optimal weight total sum of N squared ranges and calculate the standard error (RMSE) of this estimate, a maneuver detection signal is issued if the ratio of the inverted estimate of the second increment of the squared range to the standard deviation becomes greater than the threshold corresponding to the specified probability of detecting the maneuver, then by the optimal weighted summation of N squared ranges a "sliding window" is determined absolute difference between the estimate of the second increment of sample length (N-1) T 0 and the estimate of the second increment of choice e duration (N-2m-1) T 0, where mT 0 - removal of the start and end of the sample from the beginning and end of the "sliding window", was calculated MSE estimate the second distance square increment on this sample and the ratio of the absolute difference to the MSE estimates , a maneuver detection signal is issued if the ratio of the absolute difference between the estimates to the standard deviation of the estimate becomes greater than the threshold, and a decision to detect a maneuver is made if one of the threshold devices or both threshold devices issued a maneuver detection signal. 2. Устройство радиолокационного обнаружения маневра баллистического объекта по выборкам квадратов дальности, содержащее последовательно соединенные умножитель, вход которого подключен к входным сигналам дальности, цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНРФ), включающий последовательно соединенные запоминающее устройство из N-1 линий задержки, блок умножителей на весовые коэффициенты и сумматор, вычислитель СКО, вход которого подключен к входным сигналам дальности, а также делитель, выход которого подключен к первому входу порогового устройства, отличающееся тем, что первый выход ЦНРФ, являющийся выходом первого сумматора, соединен с входом дополнительно введенного инвертора, выход которого соединен с первым входом первого делителя, второй вход которого подключен к первому выходу вычислителя СКО, второй вход первого порогового устройства соединен с источником порога, а выход подключен к первому входу сумматора сигналов пороговых устройств, в ЦНРФ дополнительно включены последовательно соединенные второй блок умножителей на весовые коэффициенты и второй сумматор, при этом входы второго блока умножителей на весовые коэффициенты соединены с выходами запоминающего устройства, выход второго сумматора, являющийся вторым выходом ЦНРФ, соединен с первым входом дополнительно введенного второго делителя, второй вход которого подключен ко второму выходу вычислителя СКО, а выход подключен к первому входу дополнительно введенного второго порогового устройства, второй вход которого соединен с источником второго порога, а выход подключен ко второму входу сумматора сигналов пороговых устройств, выход которого является выходом устройства.2. A device for radar detection of a maneuver of a ballistic object from range squares, containing a series-connected multiplier, the input of which is connected to the input range signals, a digital non-recursive filter (TsNRF), including a series-connected memory device from N-1 delay lines, a block of multipliers by weight coefficients and an adder, an RMS calculator, the input of which is connected to the input range signals, and also a divider, the output of which is connected to the first input of the threshold device TWA, characterized in that the first output of the CINRF, which is the output of the first adder, is connected to the input of an additionally introduced inverter, the output of which is connected to the first input of the first divider, the second input of which is connected to the first output of the RMS calculator, the second input of the first threshold device is connected to the threshold source and the output is connected to the first input of the adder of the signals of the threshold devices, in the Central Research Center of Russia additionally included are the second block of multipliers by weight coefficients and the second adder, in addition m the inputs of the second block of multipliers by weighting factors are connected to the outputs of the storage device, the output of the second adder, which is the second output of the TsNRF, is connected to the first input of the additionally introduced second divider, the second input of which is connected to the second output of the RMS calculator, and the output is connected to the first input of the additionally introduced the second threshold device, the second input of which is connected to the source of the second threshold, and the output is connected to the second input of the adder signals of the threshold devices, the output of which is is the output of the device.
RU2015154146A 2015-12-16 2015-12-16 Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares RU2615784C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154146A RU2615784C1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154146A RU2615784C1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615784C1 true RU2615784C1 (en) 2017-04-11

Family

ID=58642294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154146A RU2615784C1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615784C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752265C1 (en) * 2020-08-11 2021-07-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining the moment of the end of the active section of the ballistic trajectory from samples of range squares

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998036289A1 (en) * 1997-02-14 1998-08-20 Daimler-Benz Aerospace Ag Target classification method
RU2265233C1 (en) * 2004-06-21 2005-11-27 ОАО "Научно-исследовательский институт "Стрела" Device for determination of coordinates
US7154433B1 (en) * 2003-01-16 2006-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and device for the detection and track of targets in high clutter
EP1925948A1 (en) * 2006-11-24 2008-05-28 Hitachi, Ltd. Radar apparatus and signal processing method
CN103487801A (en) * 2013-09-02 2014-01-01 电子科技大学 Method of radar for recognizing true and false warheads
RU2510861C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
RU151617U1 (en) * 2014-07-22 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион" (ООО "НПП "Орион") CAR HEATER

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998036289A1 (en) * 1997-02-14 1998-08-20 Daimler-Benz Aerospace Ag Target classification method
US7154433B1 (en) * 2003-01-16 2006-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and device for the detection and track of targets in high clutter
RU2265233C1 (en) * 2004-06-21 2005-11-27 ОАО "Научно-исследовательский институт "Стрела" Device for determination of coordinates
EP1925948A1 (en) * 2006-11-24 2008-05-28 Hitachi, Ltd. Radar apparatus and signal processing method
RU2510861C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
CN103487801A (en) * 2013-09-02 2014-01-01 电子科技大学 Method of radar for recognizing true and false warheads
RU151617U1 (en) * 2014-07-22 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Орион" (ООО "НПП "Орион") CAR HEATER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752265C1 (en) * 2020-08-11 2021-07-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining the moment of the end of the active section of the ballistic trajectory from samples of range squares

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524208C1 (en) Method for radar detection of manoeuvre of ballistic target on passive trajectory section
RU2510861C1 (en) Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
CA2671202A1 (en) Method for estimating the elevation angle of a ballistic projectile
RU152617U1 (en) DEVICE FOR RADAR DETERMINATION OF THE TRACK SPEED OF A NON-MANEUVING AIR OBJECT
RU2617830C1 (en) Method of passive single-position-dimensional differential-doppler location of a radio-emitting object roving in the space and a radar location system for the realisation of this method
RU2615784C1 (en) Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares
RU2615783C1 (en) Detector of ballistic missile manoeuvre at fixed sampling of square range
RU2509319C1 (en) Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
RU2617373C1 (en) Optimal method of binding to mobile ground target and forecasting its parameters based on modified, invariant to underlying surface relief, elevation procedure of distance calculation
RU2635657C2 (en) Detector of ballistic missile maneuver by fixed sampling of range-radial speed product
RU2669773C1 (en) Method for determining the velocity modulus of a non-maneuvering aerodynamic target from samples of range measurements
RU2658317C1 (en) Method and device for determining speed module of ballistic object with use of selection of range squares
RU2632476C2 (en) Method for detecting maneuver of ballistic object by sampling products of distance and radial speed and device for its implementation
RU2752265C1 (en) Method and device for determining the moment of the end of the active section of the ballistic trajectory from samples of range squares
RU2621374C1 (en) Method of optimal binding to mobile ground target and predicting its parameters based on suboptimal corner procedure
RU2626015C1 (en) Device for recognizing nonmanoeuvreing ballistic target by fixed selection of range squares
RU2714884C1 (en) Method of determining the course of an object on a linear trajectory using measurements of its radial velocity
RU171271U1 (en) Recognition device for a non-maneuvering ballistic missile from samples of range products at radial speed
RU2048684C1 (en) Method for tracking maneuvering aerial target
RU2634479C2 (en) Method for determining speed module of ballistic object using production sample of range by radial velocity and device for its implementation
RU2406098C1 (en) Method of determining slant distance to moving target using minimum number of bearings
RU2607358C1 (en) Method for radar determination of ballistic object speed magnitude
RU2793774C1 (en) Method for ballistic target recognition using estimates of first and second radial velocity increments
RU2644588C2 (en) Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation
RU2782527C1 (en) Method and device for determining the ground speed of a non-maneuvering target using estimates of its radial acceleration