RU2724115C1 - Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements - Google Patents

Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements Download PDF

Info

Publication number
RU2724115C1
RU2724115C1 RU2019125117A RU2019125117A RU2724115C1 RU 2724115 C1 RU2724115 C1 RU 2724115C1 RU 2019125117 A RU2019125117 A RU 2019125117A RU 2019125117 A RU2019125117 A RU 2019125117A RU 2724115 C1 RU2724115 C1 RU 2724115C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
smoothing
coordinates
radial velocity
cartesian
Prior art date
Application number
RU2019125117A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алла Александровна Светличная
Василий Александрович Светличный
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Priority to RU2019125117A priority Critical patent/RU2724115C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724115C1 publication Critical patent/RU2724115C1/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
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio electronics.SUBSTANCE: invention relates to radio electronics and concerns principles of constructing a system for processing hydroacoustic or radar information in part of automatic tracking of a mobile target. In modern information processing systems, the coordinates of the tracked target are smoothed as a rule in a Cartesian coordinate system. Accounting when smoothing results of independent measurements of the rate of change of coordinates, for example radial component of velocity, theoretically enables to reduce tracking errors, especially when a limited number of contacts with a target. However, in practice, this method is not widely used due to its low reliability. According to the proposed method, when calculating the Kalman filter coefficients, variance from cycle to cycle of processing dispersions of both Cartesian coordinates and Cartesian components of radial velocity is taken into account. At that, dispersions of Cartesian components of radial velocity are determined by dispersions of radial velocity and course of tracked target. Since the course estimation accuracy is low, it is proposed to smooth out the calculated course. As follows from the results of statistical modeling, the proposed smoothing method enables reducing smoothing errors by 20–30 % and extrapolation errors in the sustained tracking area (i>10) by 30–40 %. But, what is especially important, the gain in accuracy of tracking with a limited number of contacts with the target (i<10) can reach 1.5–2 times.EFFECT: disclosed method can be used in receiving paths of active locators of hydroacoustic and radar systems and other information systems, in which automatic tracking of mobile targets is used.4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и касается принципов построения системы обработки гидроакустической или радиолокационной информации в части автоматического сопровождения подвижной цели.The invention relates to electronics and relates to the principles of constructing a system for processing sonar or radar information in terms of automatic tracking of a moving target.

Только автоматическое многоцелевое сопровождение в условиях воздействия интенсивного нестационарного шума позволяет справиться с возросшим потоком информации, однако, надежность автоматического сопровождения по-прежнему остается невысокой, что ограничивает возможности его применения в реальных условиях.Only automatic multi-purpose tracking under the influence of intense unsteady noise can cope with the increased flow of information, however, the reliability of automatic tracking is still low, which limits the possibility of its use in real conditions.

Известный способ автоматического сопровождения [1, 2] предполагает излучение и прием зондирующих сигналов от отражающих объектов, после чего принимают решение об обнаружении отметки цели (истинной или ложной), которой соответствуют некоторые измеренные значения полярных координат: дальности Di и пеленга Pi. Каждую обнаруженную в текущем i-ом цикле обработки (локации) отметку проверяют на ее принадлежность уже сопровождаемым траекториям по отклонению координат отметки от предполагаемых (экстраполируемых) значений. Согласно [1, 2], в качестве сопровождаемой отбирают отметку, попадающую в строб сопровождения, ближайшую по положению к экстраполируемому значению. Недостатком такого способа отбора является его низкая помехозащищенность. Более помехозащищенным является бесстробовый способ сопровождения [3The known method of automatic tracking [1, 2] involves the emission and reception of sounding signals from reflecting objects, after which they decide to detect the target mark (true or false), which corresponds to some measured values of the polar coordinates: range D i and bearing P i . Each mark found in the current i-th cycle of processing (location) is checked for its belonging to already followed trajectories for deviation of the coordinates of the mark from the assumed (extrapolated) values. According to [1, 2], the mark falling into the tracking strobe closest in position to the extrapolated value is selected as the tracked one. The disadvantage of this method of selection is its low noise immunity. A more noiseless is the strobeless tracking method [3

Координаты отобранной для каждой сопровождаемой цели отметки долее подвергают оценке (сглаживанию) с использованием фильтра сглаживания. С этой целью часто используют линейный фильтр Калмана, как наиболее точный и простой в реализации [1, 2].The coordinates of the mark selected for each tracked target are further evaluated (smoothed) using a smoothing filter. For this purpose, a linear Kalman filter is often used as the most accurate and simple to implement [1, 2].

В современных системах обработки информации сглаживание координат сопровождаемой цели, как правило, выполняют в декартовой системе координат. Основным преимуществом такой обработки является линейный характер изменения во времени сглаживаемых координат цели при постоянстве курсов, а также скоростей цели и носителя системы обработки, что теоретически позволяет повысить точность сопровождения при использовании линейного фильтра Калмана [2, стр. 207-217].In modern information processing systems, the smoothing of the coordinates of the target being followed, as a rule, is performed in the Cartesian coordinate system. The main advantage of such processing is the linear nature of the change in time of the smoothed coordinates of the target with constant courses, as well as the speeds of the target and the carrier of the processing system, which theoretically improves the accuracy of tracking when using a linear Kalman filter [2, p. 207-217].

Декартовы координаты обнаруженной отметки (Xi, Yi) получают пересчетом измеренных значений полярных координат - дальности и пеленга (Di, Pi):The Cartesian coordinates of the detected elevation (X i , Y i ) are obtained by recalculating the measured values of the polar coordinates - range and bearing (D i , P i ):

Figure 00000001
Figure 00000001

В этом случае нарушается закон о нормальности и независимости оцениваемых декартовых координат, что не соответствует принятым допущениям при выборе весовых коэффициентов линейного фильтра Калмана. Влияние таких искажений приводит к росту ошибок сопровождения.In this case, the law on the normality and independence of the estimated Cartesian coordinates is violated, which does not correspond to the assumptions made when choosing the weight coefficients of the Kalman linear filter. The influence of such distortions leads to an increase in tracking errors.

Существенным недостатком линейного фильтра Калмана является его инерционность, что обуславливает низкую точность сопровождения на начальном участке траектории, т.е. при малом числе контактов с целью (n<10). Ошибки сглаживания в этом случае могут на 20% и более превышать измерительные ошибки, а ошибки экстраполяции - в 2 и более раз.A significant drawback of the Kalman linear filter is its inertia, which leads to low tracking accuracy in the initial section of the trajectory, i.e. with a small number of contacts with a target (n <10). In this case, smoothing errors can exceed measurement errors by 20% or more, and extrapolation errors by 2 or more times.

Известно [1, 2], что учет при сглаживании координаты сопровождаемой цели результатов независимых измерений скорости изменения этой координаты, например, радиальной составляющей скорости, теоретически позволяет снизить ошибки сопровождения особенно при ограниченном числе контактов с целью [2, стр. 248, прототип]. Однако на практике данный способ не находит широкого применения ввиду его низкой надежности.It is known [1, 2] that taking into account when smoothing the coordinates of the tracking target the results of independent measurements of the rate of change of this coordinate, for example, the radial component of the velocity, theoretically allows to reduce tracking errors especially with a limited number of contacts with the target [2, p. 248, prototype]. However, in practice, this method does not find wide application due to its low reliability.

Так величину радиальной составляющей скорости Vpi (далее по тексту радиальной скорости) можно получить, используя доплеровский сдвиг частоты принимаемого гидроакустического эхо-сигнала dƒi, согласно выражению [3]:So the value of the radial velocity component Vp i (hereinafter referred to as the radial velocity) can be obtained using the Doppler frequency shift of the received hydroacoustic echo signal dхо i , according to the expression [3]:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Сзв = 1500 м/сек - скорость звука в воде;where Sv = 1500 m / s - the speed of sound in water;

ƒо - рабочая частота (кГц).ƒо - operating frequency (kHz).

Наличие измерений радиальной скорости при обнаружении уже первой отметки может быть использовано для снижения ошибок оценки координат при малом числе контактов с целью. Отсутствие таких данных обуславливает необходимость обнаружения ни менее двух отметок цели для вычисления скорости движения цели в грубом ее приближении [1].The presence of radial velocity measurements when detecting the first mark can be used to reduce coordinate estimation errors with a small number of contacts with a target. The absence of such data necessitates the detection of at least two marks of the target to calculate the speed of the target in its rough approximation [1].

Декартовы составляющие полученных измерений радиальной скорости Vxi и Vyi равны:The Cartesian components of the obtained measurements of the radial velocity Vx i and Vy i are equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Kci - курсовой угол цели.where Kc i is the target angle of the target.

Основным недостатком такого способа автоматического сопровождения является его низкая надежность, что обусловлено нелинейной зависимостью декартовых составляющих радиальной скорости от курсового угла движения цели.The main disadvantage of this method of automatic tracking is its low reliability, which is due to the nonlinear dependence of the Cartesian components of the radial velocity on the target angle of the target.

Целью настоящего изобретения является снижение ошибок и повышение надежности автоматического сопровождения высокоскоростной цели при ограниченном числе контактов с целью.The aim of the present invention is to reduce errors and increase the reliability of automatic tracking of high-speed targets with a limited number of contacts with the target.

Согласно предлагаемому способу при расчете коэффициентов фильтра Калмана учитывают изменчивость от цикла к циклу обработки дисперсий как декартовых координат (σXi 2, σYi 2), так и декартовых составляющих радиальной скорости (σVxi 2, σVyi 2), рассчитываемых согласно выражениям:According to the proposed method, when calculating the Kalman filter coefficients, the variability from a cycle to a processing cycle of dispersions of both Cartesian coordinates (σX i 2 , σY i 2 ) and Cartesian components of the radial velocity (σVx i 2 , σVy i 2 ) calculated according to the expressions:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где σD - СКО (измерительная ошибка) по дальности;where σD is the standard deviation (measuring error) in range;

σР - СКО (измерительная ошибка) по пеленгу;σР - standard deviation (measuring error) along the bearing;

σVp - СКО (измерительная ошибка) по радиальной составляющей скорости цели;σVp - standard deviation (measuring error) in the radial component of the target velocity;

σKci - СКО (измерительная ошибка) по курсовому углу.σKc i - standard deviation (measuring error) in the course angle.

Из выражений (4) следует, что при переходе к сглаживанию в декартовых координатах дисперсии последних зависят как от дальности, так и от пеленга обнаруженных отметок цели и их дисперсий. При этом дисперсии декартовых составляющих радиальной скорости (σVxi 2, σVyi 2) определяются радиальной скоростью и курсом сопровождаемой цели, а также их дисперсиями. В итоге характер изменения во времени декартовых координат и их скоростей даже при указанных выше ограничениях становится нелинейным, чем можно объяснить рост ошибок и снижение надежности автоматического сопровождения известным способом.From the expressions (4) it follows that, when passing to smoothing in Cartesian coordinates, the variances of the latter depend both on the range and on the bearing of the detected target marks and their dispersions. In this case, the variances of the Cartesian components of the radial velocity (σVx i 2 , σVy i 2 ) are determined by the radial velocity and the course of the target being tracked, as well as their variances. As a result, the nature of the change in time of the Cartesian coordinates and their velocities even with the above limitations becomes nonlinear, which can explain the increase in errors and the decrease in the reliability of automatic tracking in a known manner.

Курс цели может быть получен по результатам измерения декартовых координат обнаруженных отметок цели согласно выражению:The target course can be obtained by measuring the Cartesian coordinates of the detected target marks according to the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

Поскольку точность оценки курса невелика, предлагаем сглаживать рассчитанный курс. Наиболее простым способом сглаживания курса является его межцикловая весовая обработка (сглаживание):Since the accuracy of the course estimation is not high, we suggest smoothing the calculated course. The easiest way to smooth the course is to use it with inter-cycle weight processing (smoothing):

Figure 00000007
Figure 00000007

где α - заданный коэффициент.where α is a given coefficient.

Как показали результаты выполненных исследований, σKci может достигать существенной величины и изменяется на всем интервале наблюдений. Допустимо положить σKci ≈ 0.2 Kci и α=0.3.As shown by the results of studies, σKc i can reach a significant value and varies over the entire observation interval. It is permissible to set σKc i ≈ 0.2 Kc i and α = 0.3.

В качестве исходного (i=1) сглаженного значения курса берется его измеренное значение.As the initial (i = 1) smoothed course value, its measured value is taken.

Алгоритмы расчета сглаженных значений декартовых координат Xsi и Ysi и скоростей их изменения Vxsi и Vysi имеют вид [1]:Algorithms for calculating the smoothed values of the Cartesian coordinates Xs i and Ys i and their change rates Vxs i and Vys i have the form [1]:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

При этом экстраполируемые декартовы координаты (Xei, Yei) и скорости их изменения (Vxei, Vyei) определяют согласно выбранной линейной модели движения цели:In this case, the extrapolated Cartesian coordinates (Xe i , Ye i ) and the rate of change (Vxe i , Vye i ) are determined according to the selected linear model of the target’s movement:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Коэффициенты фильтра сглаживания предлагаем рассчитывать рекуррентно согласно следующим выражениям [6]:The smoothing filter coefficients are proposed to be calculated recursively according to the following expressions [6]:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

гдеWhere

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Исходные значения коэффициентов фильтра сглаживания для второго цикла обработки в случае обнаружения второй отметки цели (i=2) полагаем равными [1]:The initial values of the smoothing filter coefficients for the second processing cycle in the case of detecting the second mark of the target (i = 2) are set equal to [1]:

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
Where
Figure 00000018

Таким образом, новизна предлагаемого способа автоматического сопровождения подвижной цели состоит в следующем:Thus, the novelty of the proposed method for automatically tracking a moving target is as follows:

- Сглаживание координат подвижной цели выполняют в декартовой системе координат, определяемых через измеряемые полярные координаты, с учетом декартовых составляющих радиальной скорости цели. При этом на каждом цикле обработки, начиная с момента обнаружения второй отметки цели, сглаженные декартовы координаты подвижной цели (Xsi, Ysi) получают как линейную комбинацию экстраполируемых на текущий цикл обзора декартовых координат - (Xei, Yei), взвешенных значений рассогласования экстраполируемых декартовых координат с их измеренными значениями (Xi, Yi) и взвешенных значений рассогласования экстраполируемых декартовых составляющих радиальной скорости цели (Vxei, Vyei) с их измеренными значениями (Vxi, Vyi) согласно выражениям (8, 9), при этом весовые коэффициенты фильтра сглаживания вычисляют рекуррентно согласно выражениям (12-15), а исходные значения - согласно выражениям (16, 17).- Smoothing the coordinates of the moving target is performed in a Cartesian coordinate system, determined through the measured polar coordinates, taking into account the Cartesian components of the radial velocity of the target. Moreover, on each processing cycle, starting from the moment of detecting the second target mark, the smoothed Cartesian coordinates of the moving target (Xs i , Ys i ) are obtained as a linear combination of Cartesian coordinates extrapolated to the current review cycle - (Xe i , Ye i ), weighted mismatch values extrapolated Cartesian coordinates with their measured values (X i , Y i ) and weighted values of the mismatch of the extrapolated Cartesian components of the radial velocity of the target (Vxe i , Vye i ) with their measured values (Vx i , Vy i ) according to expressions (8, 9), wherein the weighting coefficients of the smoothing filter are calculated recursively according to expressions (12-15), and the initial values are calculated according to expressions (16, 17).

- На каждом цикле обработки определяют курс цели Kci согласно выражению (6) и его сглаженное значение Kcsi, как взвешенную линейную комбинацию измеренного текущего курса Kci и его сглаженного на предыдущем цикле обработки значения Kcsi-1 согласно выражению (7).- At each processing cycle, the target course Kc i is determined according to expression (6) and its smoothed value Kcs i , as a weighted linear combination of the measured current course Kc i and its value Kcs i-1 smoothed at the previous processing cycle according to expression (7).

- На каждом цикле обработки рассчитывают СКО (ошибки измерения) декартовых координат (σXi, σYi), как взвешенную линейную комбинацию измеряемых полярных координат (Di, Pi) и ошибок их измерения (σD и σР) согласно выражениям (4).- At each processing cycle is calculated MSE (measurement error) of Cartesian coordinates (σX i, σY i), as a weighted linear combination of the measured polar coordinates (D i, P i) and the error measure them (σD and σR) according to expressions (4).

- На каждом цикле обработки рассчитывают СКО (ошибки измерения) декартовых составляющих радиальной скорости (σVxi, σVyi), как взвешенную линейную комбинацию измеряемой радиальной скорости Vp, курса цели Kci и ошибок их измерения (σVp и σKci) согласно выражениям (5).- At each processing cycle, the standard deviations (measurement errors) of the Cartesian components of the radial velocity (σVx i , σVy i ) are calculated as a weighted linear combination of the measured radial velocity Vp, the target course Kc i and their measurement errors (σVp and σKc i ) according to the expressions (5 )

Эффективность предложенного способа оценивалась по результатам статистического имитационного моделирования для М=100 реализаций после i циклов обработки (контактов с целью) с использованием имитационной модели системы автоматического сопровождения [7]. В качестве показателей эффективности рассмотрены нормированные к СКО полярных координат (σD, σР) СКО (ошибки) сглаживания σDsi, σPsi и экстраполяции σDei, σPei по дальности и пеленгу, рассчитанные согласно выражениям [8]:The effectiveness of the proposed method was evaluated by the results of statistical simulation for M = 100 implementations after i processing cycles (contacts with the goal) using a simulation model of an automatic tracking system [7]. As performance indicators, the standard deviations of the polar coordinates (σD, σР) of the standard deviation (errors) of smoothing σDs i , σPs i and extrapolation of σDe i , σPe i in range and bearing calculated according to the expressions [8] are considered:

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

где j=1, …, М - номер испытания, М=100 - общее число испытаний;where j = 1, ..., M is the number of the test, M = 100 is the total number of tests;

i - цикл обработки;i is the processing cycle;

Dsji, Psji - сглаженные, Deji, Peji - экстраполируемые и Dистi, Ристi - истинные значения дальности и пеленга при j испытании для i цикла обработки.Ds ji , Ps ji are smoothed, De ji , Pe ji are extrapolated and Dist i , Rist i are the true range and bearing values during the j test for the i treatment cycle.

При расчетах полагали вероятности обнаружения траектории цели 0.9 и ложной траектории - 10-6. Носитель ГАС оставался неподвижен, пеленг цели 45°, дальность первичного обнаружения цели - 20 км. Цель двигалась прямолинейно со скоростью 12узл и курсом Kc=225° ("на нас"), σD=1%Dm и σР=1°.In the calculations, the probabilities of detecting the target path of 0.9 and the false path of 10 -6 were assumed. The GAS carrier remained motionless, the bearing of the target was 45 °, the range of primary detection of the target was 20 km. The target moved in a straight line with a speed of 12 knots and a course of Kc = 225 ° (“towards us”), σD = 1% Dm and σР = 1 °.

На фиг. 1 и 2 представлены зависимости ошибок сглаживания σDsi, σPsi и экстраполяции σDei, σPei от числа циклов локации i, полученные для прототипа при сопровождении в декартовых координатах, но без учета радиальной скорости (фиг. 1) и предлагаемого способа (фиг. 2) с учетом радиальной скорости. Сплошной линией построены зависимости, соответствующие ошибкам сглаживания, штрихпунктирной - ошибкам экстраполяции.In FIG. Figures 1 and 2 show the dependences of smoothing errors σDs i , σPs i and extrapolation σDe i , σPe i on the number of location i cycles obtained for the prototype when accompanied in Cartesian coordinates, but without taking into account the radial velocity (Fig. 1) and the proposed method (Fig. 2) taking into account the radial velocity. The solid line shows the dependencies corresponding to the smoothing errors, and the dot-and-dot curve shows the extrapolation errors.

Как следует из представленных зависимостей, предлагаемый способ позволяет на 20-30% снизить ошибки сглаживания и на 30-40% ошибки экстраполяции на участке устойчивого сопровождения (i>10). Но, что особенно важно, выигрыш по точности сопровождения при ограниченном числе контактов с целью (i<10) может достигать 1.5-2 раз.As follows from the presented dependencies, the proposed method allows to reduce smoothing errors by 20-30% and extrapolation errors by 30–30% in the stable tracking section (i> 10). But, what is especially important, the gain in tracking accuracy with a limited number of contacts with the target (i <10) can reach 1.5-2 times.

При увеличении скорости движения цели, например, до 30 узлов ошибки сопровождения для прототипа растут до 30-50%. При этом, как следует из результатов моделирования, представленных на фиг. 3 и 4, ошибки сглаживания и экстраполяции для предлагаемого способа оказываются в 2-3 раза ниже, чем для прототипа.With an increase in the target’s speed of movement, for example, up to 30 knots, tracking errors for the prototype grow up to 30-50%. Moreover, as follows from the simulation results presented in FIG. 3 and 4, the errors of smoothing and extrapolation for the proposed method are 2-3 times lower than for the prototype.

Изменение курса цели, как следует из результатов моделирования, представленных на фиг. 5, также ведет к существенному росту ошибок сопровождения для прототипа. Предлагаемый способ (фиг. 6) позволяет существенно снизить влияние курса цели на точность ее сопровождения.A change in the course of the target, as follows from the simulation results presented in FIG. 5 also leads to a significant increase in maintenance errors for the prototype. The proposed method (Fig. 6) can significantly reduce the influence of the target's course on the accuracy of its tracking.

Предлагаемый способ может быть применен в приемных трактах активных локаторов гидроакустических и радиолокационных комплексов и других информационных системах, в которых используют автоматическое сопровождение подвижных целей.The proposed method can be applied in the receiving paths of active locators of sonar and radar systems and other information systems that use automatic tracking of moving targets.

Изобретение реализуется программно-аппаратными средствами цифрового вычислительного комплекса системы обработки информации. В качестве примера реализации предлагаемого способа рассмотрена блок-схема устройства (фиг. 7), соответствующего системе обработки ГАС, работающей в активном режиме.The invention is implemented by software and hardware of a digital computer system of an information processing system. As an example of the implementation of the proposed method, a block diagram of the device (Fig. 7), corresponding to the GAS processing system operating in the active mode, is considered.

Устройство состоит из последовательно соединенных приемного тракта 1, обнаружителя отметок цели/ложных отметок 2, измерителя координат обнаруженных отметок 3 и вычислительного устройства 4, а также последовательно соединенных блока гребенки доплеровских фильтров 5 и вычислителя радиальной скорости 6. Приемный тракт 1 вторым выходом соединен с дополнительным входом измерителя координат 3, а третьим выходом через последовательно соединенные гребенку доплеровских фильтров 5 и вычислитель радиальной скорости 6 с дополнительным входом вычислительного устройства 4.The device consists of a series-connected receiving path 1, a detector of target marks / false marks 2, a coordinate meter of the detected marks 3 and a computing device 4, as well as a series-connected block of a comb of Doppler filters 5 and a calculator of radial velocity 6. The receiving path 1 is connected to an additional output with an additional output the input of the coordinate meter 3, and the third output through a series of connected Doppler filters 5 and the radial velocity calculator 6 with an additional input of the computing device 4.

Вычислительное устройство 4 состоит из последовательно соединенных блока идентификации обнаруженных отметок 4-1, блока начала/прекращения сопровождения 4-2, блока оценки (сглаживания) параметров траектории 4-3, блока экстраполяции параметров траектории 4-4 и блока запоминания параметров траектории 4-5, своим первым выходом соединенного со вторым входом блока идентификации 4-1, вторым выходом - с дополнительным входом блока начала/прекращения сопровождения 4-2, третьим выходом - с соответствующим входом блока экстраполяции 4-4 и четвертым выходом - с соответствующим входом блока оценки 4-3. При этом блок начала\прекращения сопровождения 4-2 дополнительным выходом соединен с соответствующим входом блока запоминания 6-5.Computing device 4 consists of a series-connected identification block of detected marks 4-1, a start / stop block of tracking 4-2, a block for estimating (smoothing) the parameters of the path 4-3, an extrapolation unit for the parameters of the path 4-4, and a block for storing the parameters of the path 4-5 , its first output connected to the second input of the identification unit 4-1, the second output - with an additional input of the start / stop unit of tracking 4-2, the third output - with the corresponding input of the extrapolation unit 4-4 and the fourth output - with the corresponding input of the evaluation unit 4 -3. In this case, the start / stop block of tracking 4-2 with an additional output is connected to the corresponding input of the memory block 6-5.

Принимаемый антенной (входной) сигнал поступает на вход приемного тракта 1 и далее на обнаружитель 2, где его сравнивают с порогом обнаружения. В случае превышения сигналом порога поступает команда на измеритель координат 3, с выхода которого измеренные значения координат обнаруженной отметки поступают в вычислительное устройство 4.The signal received by the antenna (input) is fed to the input of the receiving path 1 and then to the detector 2, where it is compared with the detection threshold. In case the signal exceeds the threshold, a command is sent to the coordinate meter 3, from the output of which the measured coordinate values of the detected mark are sent to the computing device 4.

В блоке идентификации 4-1 вычислительного устройства 4 обнаруженную отметку присоединяют к одной из сопровождаемых траекторий или идентифицируют как «первичную». Эти данные поступают в блок запоминания 4-5 и на первый вход блока оценки координат 4-3. В блоке 4-2 принимают решение о начале или прекращении сопровождения траекторий целей, отметки которых не были обнаружены в текущем цикле обработки.In the identification unit 4-1 of the computing device 4, the detected mark is attached to one of the trajectories followed or identified as “primary”. These data are received in the storage unit 4-5 and at the first input of the coordinate estimation unit 4-3. In block 4-2, a decision is made on the beginning or termination of tracking of the trajectories of targets whose marks were not found in the current processing cycle.

В блоке 4-3 выполняют оценку (сглаживание) координат обнаруженной отметки согласно предлагаемому способу с учетом запомненных на предыдущем цикле обработки (экстраполируемых) данных. В блоке 4-4 в соответствии с выбранным алгоритмом определяют экстраполируемые на следующий цикл обработки значения координат, которые запоминают в блоке 4-5.In block 4-3, an estimate (smoothing) of the coordinates of the detected mark is performed according to the proposed method, taking into account the (extrapolated) data stored in the previous processing cycle. In block 4-4, in accordance with the selected algorithm, the coordinate values extrapolated to the next processing cycle are determined, which are stored in block 4-5.

В блоках 5 и 6 определяют радиальную скорость цели, по номеру доплеровского канала, в котором обнаружен максимальный сигнал.In blocks 5 and 6, the radial velocity of the target is determined by the number of the Doppler channel in which the maximum signal is detected.

Источники информацииSources of information

1. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Сов. радио, 1974.1. Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. - M .: Sov. Radio, 1974.

2. Кузьмин С.З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию - Киев.: 2000.: Компьютерно-издательский информационный центр (KBIЦ), 2000. 428 с.2. Kuzmin S.Z. Digital radar. Introduction to Theory - Kiev .: 2000 .: Computer-Publishing Information Center (KBIС), 2000. 428 p.

3. Светличная А.А., Яковлева З.В. Способ бесстробового автоматического сопровождения подвижной цели. Патент №2551356 C1 (RU), G01S 7/41, оп. 25.05.2015.3. Svetlichnaya A. A., Yakovleva Z. V. Method of strobeless automatic tracking of a moving target. Patent No. 2551356 C1 (RU), G01S 7/41, op. 05/25/2015.

4. Светличная А.А. Оценка эффективности многоцелевого автоматического сопровождения при использовании алгоритма последовательного анализа. Труды XXX Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». Вып. 12. СПб, 2017.4. Svetlichnaya A.A. Evaluation of the effectiveness of multi-purpose automatic tracking using a sequential analysis algorithm. Proceedings of the XXX All-Russian Symposium "Radar research of natural environments." Vol. 12. St. Petersburg, 2017.

5. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978.5. Urik R. J. Fundamentals of hydroacoustics. L .: Shipbuilding, 1978.

6. Светличная А.А. и др. «Способ автоматического сопровождения маневрирующей цели в режиме активной локации гидроакустического или радиолокационного комплекса». Патент RU №2260197 G0S 13/66, оп. 15.01.2003.6. Svetlichnaya A.A. and others. "A method for automatically tracking a maneuvering target in the active location of a sonar or radar system." Patent RU No. 2260197 G0S 13/66, op. 01/15/2003.

7. Светличная А.А. «Имитационная модель оценки эффективности системы автоматического сопровождения двух близкорасположенных гидроакустических целей, с учетом возможных пропусков отметок целей и наличия ложных отметок». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № RU 2017662146 от 30.10.2017.7. Svetlichnaya A.A. "A simulation model for evaluating the effectiveness of an automatic tracking system for two closely located sonar targets, taking into account possible omissions of target marks and the presence of false marks." Certificate of state registration of a computer program No. RU 2017662146 of 10.30.2017.

Claims (13)

1. Способ автоматического сопровождения подвижной цели при сглаживании в декартовых координатах с учетом измерений радиальной составляющей скорости, основанный на излучении и приеме зондирующих сигналов, отраженных целью, принятии решения об обнаружении отметки цели (истинной или ложной), измерении ее координат, проверке на принадлежность обнаруженной отметки уже сопровождаемым траекториям, сглаживании координат цели и экстраполяции ее положения на последующие циклы обработки, отличающийся тем, что сглаживание выполняют в декартовых координатах с использованием линейного фильтра Калмана с учетом результатов независимых измерений радиальной скорости, при этом на каждом цикле обработки определяют дисперсии декартовых координат (σXi 2, σYi 2) и декартовых составляющих радиальной скорости (σVxi 2, σVyi 2), которые учитывают при расчете весовых коэффициентов фильтра.1. A method for automatically tracking a moving target when smoothing in Cartesian coordinates, taking into account measurements of the radial component of the velocity, based on the emission and reception of sounding signals reflected by the target, deciding whether to detect the mark of the target (true or false), measuring its coordinates, checking for ownership of the detected marks the paths already followed, smoothing the coordinates of the target and extrapolating its position to subsequent processing cycles, characterized in that the smoothing is performed in Cartesian coordinates using a linear Kalman filter taking into account the results of independent measurements of radial velocity, and the variances of Cartesian coordinates are determined on each processing cycle ( σX i 2 , σY i 2 ) and Cartesian components of the radial velocity (σVx i 2 , σVy i 2 ), which are taken into account when calculating the filter weight coefficients. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на каждом цикле обработки рассчитывают СКО (ошибки измерения) декартовых координат (σXi, σYi) как взвешенную линейную комбинацию измеряемых полярных координат (Di, Pi) и ошибок их измерения (σD и σР) согласно выражениям:2. The method of claim. 1, characterized in that in each processing cycle is calculated MSE (measurement error) of Cartesian coordinates (σX i, σY i) as a weighted linear combination of the measured polar coordinates (D i, P i) and the error of measurement ( σD and σР) according to the expressions:
Figure 00000021
Figure 00000021
где σD - СКО (измерительная ошибка) по дальности;where σD is the standard deviation (measuring error) in range; σР - СКО (измерительная ошибка) по пеленгу.σР - standard deviation (measuring error) along the bearing. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на каждом цикле обработки определяют сглаженное значение курса сопровождаемой цели Kcsi как взвешенную линейную комбинацию измеренного текущего курса Kci и его сглаженного на предыдущем цикле обработки значения Kcsi-1 согласно выражению:3. The method according to p. 1, characterized in that at each processing cycle, the smoothed course value of the followed target Kcs i is determined as a weighted linear combination of the measured current rate Kc i and its value Kcs i-1 smoothed at the previous processing cycle according to the expression: Kcsi=Kciα+(1-α)Kcsi-1,Kcs i = Kc i α + (1-α) Kcs i-1 , где α - заданный коэффициент,where α is a given coefficient, Kcs1=Kc1.Kcs 1 = Kc 1 . 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на каждом цикле обработки рассчитывают СКО (ошибки измерения) декартовых составляющих радиальной скорости (σVxi, σVyi) как взвешенную линейную комбинацию измеряемой радиальной скорости Vpi, сглаженного значения курса сопровождаемой цели Kcsi и ошибок измерения радиальной составляющей скорости цели (σVp) и ее курса (σKci) согласно выражениям:4. The method according to claim 1, characterized in that on each processing cycle, the standard deviations (measurement errors) of the Cartesian components of the radial velocity (σVx i , σVy i ) are calculated as a weighted linear combination of the measured radial velocity Vp i , the smoothed course value of the tracking target Kcs i and measurement errors of the radial component of the target’s speed (σVp) and its course (σKc i ) according to the expressions:
Figure 00000022
Figure 00000022
где σVp - СКО (измерительная ошибка) по радиальной скорости цели;where σVp is the standard deviation (measuring error) in the radial velocity of the target; σKci - СКО (измерительная ошибка) по курсовому углу.σKc i - standard deviation (measuring error) in the course angle.
RU2019125117A 2019-08-06 2019-08-06 Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements RU2724115C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125117A RU2724115C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125117A RU2724115C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724115C1 true RU2724115C1 (en) 2020-06-22

Family

ID=71135704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125117A RU2724115C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724115C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111999735A (en) * 2020-09-11 2020-11-27 杭州瑞利海洋装备有限公司 Dynamic and static target separation method based on radial velocity and target tracking
CN112051569A (en) * 2020-09-10 2020-12-08 北京润科通用技术有限公司 Radar target tracking speed correction method and device
RU2753615C1 (en) * 2020-08-11 2021-08-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining course of object on linear trajectory using selection of range squares
RU2782527C1 (en) * 2021-12-30 2022-10-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining the ground speed of a non-maneuvering target using estimates of its radial acceleration

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144316A (en) * 1991-12-20 1992-09-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Efficient batched-report gating technique
RU2260197C2 (en) * 2003-01-15 2005-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Method for automatic following of maneuvering target in mode of active location of hydroacoustic or radiolocation complex
RU2317565C2 (en) * 2002-04-02 2008-02-20 Талес Недерланд Б.В. Mode of detection of several targets used first of all in survey radars with large quantity of beams formed along the angle of place
RU2470318C1 (en) * 2011-05-19 2012-12-20 Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (ОАО "НПО НИИИП-НЗиК") Method of tracking target path and radar station for realising said method
RU2556024C2 (en) * 2013-12-04 2015-07-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Moving target coordinates combined smoothing
RU2692837C2 (en) * 2017-10-11 2019-06-28 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for determining parameters of movement of noisy object

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144316A (en) * 1991-12-20 1992-09-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Efficient batched-report gating technique
RU2317565C2 (en) * 2002-04-02 2008-02-20 Талес Недерланд Б.В. Mode of detection of several targets used first of all in survey radars with large quantity of beams formed along the angle of place
RU2260197C2 (en) * 2003-01-15 2005-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Method for automatic following of maneuvering target in mode of active location of hydroacoustic or radiolocation complex
RU2470318C1 (en) * 2011-05-19 2012-12-20 Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (ОАО "НПО НИИИП-НЗиК") Method of tracking target path and radar station for realising said method
RU2556024C2 (en) * 2013-12-04 2015-07-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Moving target coordinates combined smoothing
RU2692837C2 (en) * 2017-10-11 2019-06-28 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for determining parameters of movement of noisy object

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753615C1 (en) * 2020-08-11 2021-08-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for determining course of object on linear trajectory using selection of range squares
CN112051569A (en) * 2020-09-10 2020-12-08 北京润科通用技术有限公司 Radar target tracking speed correction method and device
CN112051569B (en) * 2020-09-10 2024-04-05 北京经纬恒润科技股份有限公司 Radar target tracking speed correction method and device
CN111999735A (en) * 2020-09-11 2020-11-27 杭州瑞利海洋装备有限公司 Dynamic and static target separation method based on radial velocity and target tracking
CN111999735B (en) * 2020-09-11 2023-10-03 杭州瑞利海洋装备有限公司 Dynamic and static target separation method based on radial speed and target tracking
RU2782527C1 (en) * 2021-12-30 2022-10-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining the ground speed of a non-maneuvering target using estimates of its radial acceleration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2724115C1 (en) Method for automatic tracking of a mobile target when smoothing in cartesian coordinates taking into account radial velocity component measurements
US7929375B2 (en) Method and apparatus for improved active sonar using singular value decomposition filtering
CN107843892B (en) High-speed target Doppler velocity measurement method based on least square method
CN109655822A (en) A kind of improved track initiation method
KR101628154B1 (en) Multiple target tracking method using received signal strengths
CN105842687A (en) Detection tracking integrated method based on RCS prediction information
US20220114363A1 (en) Method and System for Indoor Multipath Ghosts Recognition
CN106468771A (en) A kind of multi-target detection and tracking method under the high clutter conditions of low Observable
CN104155651A (en) Probability data correlation method for polarizing radar target tracking
CN103901427A (en) Speed measuring radar multi-target tracking method and device
KR102011959B1 (en) Method and Apparatus for Processing Radar Received Signal for Detecting Interference Signals in Pulse Compression Process
CN108761384A (en) A kind of sensor network target localization method of robust
RU2556024C2 (en) Moving target coordinates combined smoothing
KR101480834B1 (en) Target motion analysis method using target classification and ray tracing of underwater sound energy
CN114488104B (en) Sky wave beyond-view range radar target tracking method based on interaction consistency
RU2658528C1 (en) Method of measuring target speed with echo-ranging sonar
RU117018U1 (en) NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION
RU2612201C1 (en) Method of determining distance using sonar
RU2559310C2 (en) Method of estimating distance to noisy object at sea
RU2730100C1 (en) Method of estimating distance to a noisy object in sea
RU2516594C1 (en) Method of determining distance estimation error using sonar system
RU2011120218A (en) METHOD FOR MAKING TRAJECTORY OBJECTIVES AND RADAR STATION FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2338220C1 (en) Method of measurement of shell speed
JP2001147267A (en) Target identification device
CN113514809B (en) Vector miss distance parameter measurement method and device, electronic equipment and storage medium