RU2674392C1 - Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами - Google Patents
Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674392C1 RU2674392C1 RU2018103284A RU2018103284A RU2674392C1 RU 2674392 C1 RU2674392 C1 RU 2674392C1 RU 2018103284 A RU2018103284 A RU 2018103284A RU 2018103284 A RU2018103284 A RU 2018103284A RU 2674392 C1 RU2674392 C1 RU 2674392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uav
- coordinates
- flight
- formation
- extended web
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 9
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 4
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H13/00—Means of attack or defence not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/34—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области авиации, в частности к способам противодействия беспилотным летательным аппаратам (БЛА). Способ борьбы с БЛА основан на обнаружении и определении пространственных координат БЛА, формировании на заданном расстоянии в передней области полета БЛА пространственно-протяженной паутины из покрытых антистатическим составом легких прочных полос синтетического полотна по меньшей мере в один эшелон. При этом определяют моменты времени измерения координат БЛА, вычисляют скорость полета БЛА, экстраполируют маршрут дальнейшего полета БЛА на основе сглаживающих кубических параметрических сплайнов в трехмерном пространстве. Формирование пространственно-протяженной паутины осуществляют в ограниченном пространстве с координатами центра, находящегося на наиболее вероятном маршруте полета БЛА в момент времени, предшествующий его появлению. Обеспечивается повышение точности деструктивного воздействия на БЛА - нарушителя воздушного пространства. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматизации информационно-управляющих систем контроля за состоянием важных объектов, функционирующих в реальном масштабе времени и может быть использовано для борьбы с беспилотными летательными аппаратами (БЛА).
Известна система защиты границы охраняемой территории, описанная в Пат. РФ №2365857, МПК F41H 13/00 (2006/01), опубл. 27.08.2009, бюл. №24. Система предполагает осуществление защиты границы охраняемой территории с помощью видеокамеры общего обзора, подключенной к управляющему компьютеру, дистанционно-управляемого стрелкового оружия, установленного стационарно, с приводами вертикального и горизонтального перемещения и спускового механизма, соединенного каналом связи с контроллером оружия и приемо-передающим устройством оружия, которое соединено каналом связи с управляющим компьютером. Система снабжена датчиками движения, системами световой и звуковой сигнализации, беспилотными самолетами. Аналог обеспечивает огневое поражение БЛА, нарушивших границы заданного района.
Однако способ-аналог не предполагает определение траектории дальнейшего движения потенциально опасного БЛА, что резко снижает его эффективность (точность огневого воздействия).
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами, описанный в Пат. РФ №2625506, МПК F41H 13/00 (2006/01), опубл. 14.07.2017, бюл. №20. Способ заключается в том, что по результатам обнаружения и определения пространственных координат БЛА в передней области полета БЛА на расстоянии, не больше заданного от него, формируют пространственно-протяженную паутину из легких прочных полос (лент) синтетического волокна, обеспечивающего попадание в нее беспилотного летательного аппарата. Область пространственно-протяженной паутины создается путем отстрела в направлении БЛА снарядов, оснащенных кассетами с ленточной сетью.
Способ-прототип позволяет обнаруживать БЛА и осуществлять воздействие на них с помощью пространственно-протяженной паутины из лент синтетического волокна.
Однако, прототип обладает недостатком, ограничивающим его применение. В случаях, когда радиоэлектронные средства, размещенные на БЛА, не излучают радиосигналы, прототип теряет работоспособность. Кроме того, даже при регулярном излучении радиосигналов ему присуща низкая точность деструктивного воздействия из-за отсутствия прогнозирования маршрута полета БЛА.
Целью заявляемого технического решения является разработка способа, обеспечивающего повышение точности деструктивного воздействия на БЛА - нарушителя воздушного пространства охраняемого района благодаря определению скорости и прогнозированию маршрута его дальнейшего полета.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе борьбы с беспилотными летательными аппаратами, состоящем в обнаружении и определении пространственных координат БЛА, формировании в передней области полета БЛА на заданном расстоянии пространственно-протяженной паутины из покрытых антистатическим составом легких прочных полос синтетического волокна по меньшей мере в один эшелон, определяют моменты времени измерения координат БЛА, вычисляют скорость полета БЛА, экстраполируют маршрут дальнейшего полета БЛА на основе сглаживающих кубических параметрических сплайнов в трехмерном пространстве, а формирование пространственно-протяженной паутины осуществляют в ограниченном пространстве с координатами центра, находящимися на наиболее вероятном маршруте полета БЛА в момент времени, предшествующий его появлению.
При этом в качестве деструктивного воздействия на БЛА в заданный момент времени в определенной точке пространства возможно использование огневых средств поражения.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе благодаря измерению скорости полета БЛА и определению наиболее вероятного маршрута его дальнейшего полета, обеспечивается повышение точности деструктивного воздействия на него. Сохранение работоспособности предлагаемого способа в условиях отсутствия радиоизлучения средств радиосвязи БЛА может быть достигнуто использованием в качестве измерителя пространственных параметров радиолокатора.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 - обобщенный алгоритм обнаружения и деструктивного воздействия на БЛА;
на фиг. 2 - порядок определения точки Рэкс с координатами (X, Y, Z)экс воздействия на БЛА в зоне принятия решения;
на фиг. 3 - вариант программной реализации вычисления траектории полета БЛА кубическим сплайном;
на фиг. 4 - параметрический сплайн в форме Эрмита.
Известно, что успешное применение БЛА насчитывает уже почти восемь десятилетий. В последние годы интерес к ним существенно вырос. Они являются одним из наиболее перспективных направлений развития авиации. Массовое производство БЛА привнесло существенные проблемы в области охраны важных государственных объектов различного назначения, включая аэродромы военного и гражданского назначения. На решение этой проблемы и направлено изобретение.
Широкое применение БЛА повлекло за собой разработку общих требований к каналам связи. Основные из них сформулированы в стандарте НАТО STANAG 4609 Edition 2, базирующиеся на коммерческих стандартах. Связь с малыми БЛА, радиус действия которых составляет десятки километров, организуется в диапазоне дециметровых волн. Для организации связи больших БЛА при отсутствии прямой видимости используют спутниковые линии связи. Возможна организация канала связи на основе ретрансляторов на БЛА, а также ионосферного распространения радиоволн.
Сущность изобретения состоит в обнаружении и определении пространственных координат БЛА с одновременной фиксацией моментов времени ti. На основе полученных данных определяют скорость полета БЛА. Далее используя алгоритмы аппроксимации и экстраполяции траектории полета БЛА и его скорости в трехмерном пространстве, определяют пространственные характеристики дальнейшего движения БЛА. В основе названных алгоритмов лежит кубический сплайн. Полученные результаты позволяют с высокой точностью спрогнозировать пространственное местоположение БЛА в интервале времени, а, следовательно, применить адекватное деструктивное воздействие.
В предлагаемом способе (см. фиг. 1) выполняют следующие операции. В заданном (известном) диапазоне частот осуществляют поиск и обнаружение излучений средств радиосвязи БЛА. Определяют пространственные координаты (X, Y, Z)i БЛА в i-й точке и одновременно фиксируют время ti их измерения. Определение траектории движения БЛА по нескольким пространственным точкам сводится к поиску функции кубического сплайна в трехмерном пространстве в параметрическом виде. При этом для достижения высокой точности аппроксимации достаточно вычислить значение сплайна в четырех пролетных точках (см. Роджерс, Адамс. Математические основы машинной графики. - М.: Машиностроение, 1985 г.).
На основе параметров ti и (X, Y, Z)i, i=1, 2, …, определяют расстояния между соседними пролетными точками Pi и Pi-1 в соответствии с выражением
В свою очередь скорость БЛА в интервале между i-й и i-1-й точками составит
где ΔTi,i-1=ti-ti-1.
В случае, когда скорость полета БЛА сохраняется на протяжении всей длительности полета, появление его в точке экстраполяции Рэкс находят как
где Sэкс - длина кривой между первой пролетной точкой P1 и точкой экстраполяции Рэкс (см. фиг. 2 и 3).
В противном случае, когда скорость БЛА отличается на различных участках полета БЛА, определяют временные затраты на пролет по каждому из них и далее полученные результаты суммируют.
Описание пространственной кривой маршрута полета БЛА в рамках заявки на основе дискретных точек Р1, Р2, …, Рэкз осуществляют с использованием кубического параметрического сплайна. Последний описывают системой уравнений вида (см. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. - М.: Мир, 2001. - ISBN 5-03-002143-4)
где l - независимый параметр шага интерполяции, такой, что 0≤l≤1; а, b, c и d - искомые коэффициенты. Координаты точек Pi на кривой (см. фиг. 2) описывают вектором (x(l), y(l), z(l)), а три производные задают координаты соответствующего касательного вектора R в точке. Например, для координаты x
На основе эрмитовой формы задают параметрический кубический сплайн путем указания начальной и конечной точек (например P1 и Р4) и векторов касательных в них R1 и R4 соответственно (см. Приложение и фиг. 4). Для кривой более сложной формы на следующем участке конечная точка становится начальной, и добавляют новую конечную точку.
Возможность экстраполяции с использованием сплайн-функции на шаг вперед следует из выражения
где вектор L=[l3, l2, l, 1], Mh - Эрмитова матрица.
Умножив (6) на геометрический вектор Эрмита Ghx, получаем возможность для нахождения координат точек сплайна в явном виде
Аналогично определяют yэкс(l) и zэкс(l).
Зная координаты экстраполируемой точки траектории полета БЛА (7) и время нахождения в ней (3), принимают решение на деструктивное воздействие. В случае, когда в качестве контролируемого (охраняемого) объекта выступают элементы гражданского назначения (аэропорт, административные здания и др.), для этой цели используют пространственно-протяженную паутину, сети-ловушки и др. При охране важных государственных (военных) объектов, удаленных от гражданской инфраструктуры, целесообразно использование огневого поражения БЛА в соответствии с Пат. РФ №2365857. В этом случае поражение БЛА наносят в точке Рэкз с координатами (X, Y, Z)экс в момент времени Тэкз, значения которых определены в соответствии с предлагаемым способом.
Экстраполяция маршрута полета беспилотного летательного аппарата на основе кубического параметрического сплайна в трехмерном пространстве
Описание пространственной кривой маршрута полета беспилотного летательного аппарата (БЛА) на основе дискретных точек Р1, Р2, …, Рэкз (координат точек) осуществляют с использованием кубического параметрического сплайна. Последний описывают системой уравнений (см. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. - М.: Мир, 2001. - ISBN 5-03-002143-4)
где l - независимый параметр шага интерполяции, такой, что что 0≤l≤1; а, b, с и d - искомые коэффициенты. Координаты точек Pi на кривой описывают вектором (x(l), y(l), z(l)), а три производные задают координаты соответствующего касательного вектора Ri в точке
В точках соединения Pi сегментов пространственной кривой должна соблюдаться ее непрерывность (без разрывов) и непрерывность касательных векторов Ri (без изменения наклона). Существует несколько способов описания параметрических кубических кривых: формы Эрмита, Безье и В-сплайны. В материалах заявки использована форма Эрмита.
Используя матричное представление выражений (1) и (2), имеем:
Задача построения кривой сводится к нахождению значений элементов матрицы Cx, т.е. коэффициентов a x, bx, cx, dx, удовлетворяющих условиям:
Из (3) следует, что x(0)=Р1х=[0, 0, 0, 1]Cx, x(1)=Р4х=[1, 1, 1, 1]Cx. Для касательных R имеем: x'(0)=R1x=[0, 0, 1, 0]Cx, x'(1)=R4x=[3, 2, 1, 0]Cx. На основе полученных выражений имеем векторно-матричное уравнение:
Это уравнение решают относительно Cx нахождением обратной матрицы размером 4×4
где Mh - Эрмитова матрица, Ghx - геометрический вектор Эрмита. Путем подстановки (7) в (3), получаем x(l)=L⋅Mh⋅Ghx. Аналогично определяют значения для y(l)=L⋅Mh⋅Ghy и z(l)=L⋅Mh⋅Ghz. Возможность экстраполяции кривой сплайн-функцией на шаг вперед следует из выражения
Умножив (8) на Ghx, получают выражение для вычисления координат точек сплайна в явном виде:
Четыре выражения в скобках называют функциями сглаживания. Аналогично находят значения yэкс(l) и zэкс(l).
Claims (1)
- Способ борьбы с БЛА, основанный на обнаружении и определении пространственных координат БЛА, формировании на заданном расстоянии в передней области полета БЛА пространственно-протяженной паутины из покрытых антистатическим составом легких прочных полос синтетического полотна по меньшей мере в один эшелон, отличающийся тем, что определяют моменты времени измерения координат БЛА, вычисляют скорость полета БЛА, экстраполируют маршрут дальнейшего полета БЛА на основе сглаживающих кубических параметрических сплайнов в трехмерном пространстве, а формирование пространственно-протяженной паутины осуществляют в ограниченном пространстве с координатами центра, находящимися на наиболее вероятном маршруте полета БЛА в момент времени, предшествующий его появлению.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018103284A RU2674392C1 (ru) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018103284A RU2674392C1 (ru) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674392C1 true RU2674392C1 (ru) | 2018-12-07 |
Family
ID=64603602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018103284A RU2674392C1 (ru) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674392C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734171C1 (ru) * | 2020-04-29 | 2020-10-13 | Акционерное общество "Уральское производственное предприятие "Вектор" (АО "УПП "Вектор") | Способ оптимальной адаптации маршрута перехвата воздушной цели при нахождении в районе полетов группировки зенитных ракетных комплексов |
RU2759534C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2021-11-15 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Комплекс разведки и огневого поражения целей на основе беспилотных летательных аппаратов |
RU222488U1 (ru) * | 2023-06-06 | 2023-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Устройство для борьбы с миниатюрными беспилотными аппаратами |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU72754U1 (ru) * | 2007-10-22 | 2008-04-27 | Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт | Устройство борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами |
US7602480B2 (en) * | 2005-10-26 | 2009-10-13 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Method and system for tracking a moving station or target in free space communications |
US20140188378A1 (en) * | 2011-01-25 | 2014-07-03 | Bruce K. Sawhill | Method and apparatus for dynamic aircraft trajectory management |
RU2571567C2 (ru) * | 2013-11-14 | 2015-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ управления движением аэробаллистического летательного аппарата по заданной пространственной траектории |
RU2625506C1 (ru) * | 2016-07-19 | 2017-07-14 | АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" | Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами |
-
2018
- 2018-01-29 RU RU2018103284A patent/RU2674392C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7602480B2 (en) * | 2005-10-26 | 2009-10-13 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Method and system for tracking a moving station or target in free space communications |
RU72754U1 (ru) * | 2007-10-22 | 2008-04-27 | Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт | Устройство борьбы с дистанционно пилотируемыми (беспилотными) летательными аппаратами |
US20140188378A1 (en) * | 2011-01-25 | 2014-07-03 | Bruce K. Sawhill | Method and apparatus for dynamic aircraft trajectory management |
RU2571567C2 (ru) * | 2013-11-14 | 2015-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ управления движением аэробаллистического летательного аппарата по заданной пространственной траектории |
RU2625506C1 (ru) * | 2016-07-19 | 2017-07-14 | АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" | Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734171C1 (ru) * | 2020-04-29 | 2020-10-13 | Акционерное общество "Уральское производственное предприятие "Вектор" (АО "УПП "Вектор") | Способ оптимальной адаптации маршрута перехвата воздушной цели при нахождении в районе полетов группировки зенитных ракетных комплексов |
RU2759534C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2021-11-15 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Комплекс разведки и огневого поражения целей на основе беспилотных летательных аппаратов |
RU222488U1 (ru) * | 2023-06-06 | 2023-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Устройство для борьбы с миниатюрными беспилотными аппаратами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108415452B (zh) | 一种中空长航时无人机任务规划系统 | |
Farlik et al. | Radar cross section and detection of small unmanned aerial vehicles | |
US6727841B1 (en) | Position-adaptive UAV radar for urban environments | |
RU2674392C1 (ru) | Способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами | |
CN107368095A (zh) | 一种小型固定翼无人机空中防撞系统及防撞方法 | |
Drummond | Tracking clusters and extended objects with multiple sensors | |
CN105738887B (zh) | 基于多普勒通道划分的机载雷达杂波功率谱的优化方法 | |
JPH0262023B2 (ru) | ||
Gauthier et al. | Surveillance through concrete walls | |
CN105841703A (zh) | 一种威胁环境下目标定位的无人机最优航路计算方法 | |
CN113536564A (zh) | 基于虚拟仿真的无人蜂群自主协同评估方法及系统 | |
Moore | Radar cross-section reduction via route planning and intelligent control | |
RU161982U1 (ru) | Научно-исследовательская модель прогнозирования вариантов построения ударов крылатыми ракетами | |
Khudov et al. | The Technique of Research on the Development of Radar Methods of Small Air Objects Detection | |
RU2660776C1 (ru) | Способ управления летательными аппаратами по курсу в угломерной двухпозиционной радиолокационной системе | |
KR20100083993A (ko) | 가상의 레이더 경보기 동작 수행이 가능한 비행시뮬레이터 장치 | |
CN116500603A (zh) | 多目标跟踪方法、装置及车辆 | |
RU126168U1 (ru) | Научно-исследовательская модель для оценки показателей эффективности радиоэлектронных систем | |
Hashimov et al. | ASSESSMENT OF DEAD ZONE OF JOINTLY OPERATING RADARS | |
CN114136324A (zh) | 一种基于雷达探测概率云图的隐身飞机航迹规划方法 | |
Zhang et al. | Performance evaluation for UAV-based distributed jamming system: an illustrative example | |
RU2408030C2 (ru) | Радиолокационная система с прогнозом пропадания целей в зонах доплеровской резекции | |
RU2645006C1 (ru) | Способ испытаний систем защиты объектов от поражения высокоточным оружием | |
CA2970282A1 (en) | System and method to provide a dynamic situational awareness of attack radar threats | |
Aievola et al. | Tracking Performance Analysis of Ground-Based Radar Networks for Urban Air Mobility |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200130 |