RU2733262C1 - Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2733262C1
RU2733262C1 RU2019134615A RU2019134615A RU2733262C1 RU 2733262 C1 RU2733262 C1 RU 2733262C1 RU 2019134615 A RU2019134615 A RU 2019134615A RU 2019134615 A RU2019134615 A RU 2019134615A RU 2733262 C1 RU2733262 C1 RU 2733262C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mismatch
output
input
inputs
error
Prior art date
Application number
RU2019134615A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Иванович Трухачев
Владимир Павлович Герасимов
Василий Иванович Сапожников
Иван Вячеславович Атанов
Владимир Данилович Ковалёв
Александр Михайлович Трошков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2019134615A priority Critical patent/RU2733262C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2733262C1 publication Critical patent/RU2733262C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/68—Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only
    • G01S13/685—Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only using simultaneous lobing techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G01S13/723—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar by using numerical data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G01S13/723—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar by using numerical data
    • G01S13/726—Multiple target tracking
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/143—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by vectorial combination of signals derived from differently oriented antennae
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам, аналогичным радиолокационным следящим системам, к способу итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройству для его осуществления и может быть использовано в автоматических двумерных телевизионных следящих системах, измеряющих рассогласование по двум координатам, а именно к телевизионным визирам, например в робототехнических системах сельского хозяйства. Технический результат заключается в повышении точности определения рассогласования по обоим каналам Y и Z, и, как следствие, надежности сопровождения объекта слежения. В способе выполняется многократная коррекция итерационным методом оценочных ошибок рассогласования δi * путем их вычисления по формуле
Figure 00000035
где yвыч i - значение величины рассогласования в канале Y на i-ом шаге итерации, zвыч i - значение величины рассогласования в канале Z на i-ом шаге итерации. Оценочные ошибки рассогласования δi * добавляются к результатам, полученным на предыдущих шагах итерации - к модулям сигналов значений рассогласований в каждом канале |yвыч i| и |zвыч i| с учетом направлений рассогласований. Устройство содержит видеоусилитель, пороговое устройство, генератор стандартных импульсов, линию задержки, блок записи, блок управления, блоки памяти, блок измерения параметра Т, предназначенный для определения высоты Т пакета импульсов эталонного цифрового контура объекта слежения, умножители, фильтры низких частот, выделяющих необходимую составляющую сигнала, вычитатели, функциональные преобразователи, выполняющие первичные операции компенсации ошибки определения рассогласования в измерительных каналах Y и Z, блок итераций. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системам, аналогичным радиолокационным следящим системам, в которых тип волн несущественен, в частности, к способу итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройству для его осуществления и может быть использовано в автоматических двумерных телевизионных следящих системах, измеряющих рассогласование по двум координатам, а именно к телевизионным визирам, например, в робототехнических системах сельского хозяйства.
Уровень техники
Известен оптический коррелятор реального времени Вен дер Люгта на фоторефрактивном кристалле арсенида галлия GaAs, в котором для повышения надежности распознавания обрабатываемые изображения предварительно оконтуривают (см. патент США 5150228, МПК G03B 1/16, опубликован 22.09.1992 г.).
Недостатками аналога - коррелятора являются: сложная оптическая схема, чувствительность к вибрации, что не позволяет использовать его в мобильных робототехнических системах.
Известен способ измерения рассогласования в автоматических следящих устройствах, основанный на дифференциальном методе построения пеленгационных характеристик двух каналов, при котором в каждом канале вычисляются два значения корреляционной функции:
Figure 00000001
где х - аргумент эталонной (опорной) функции В(х), а X - измеряемая величина смещения (рассогласования) текущей функции В(х-Х) относительно опорной В(х), ΔХ - фиксированное значение смещения функции В(х), с опережением В(х-ΔХ) и запаздыванием В(х+ΔХ), применяемое для вычисления корреляционных функций K1(X) и K2(Х), позволяющих построить пеленгационные характеристики ΔК(Х)=К2(Х)-К1(Х) в автоматических следящих устройствах для определения знака (направления смещения) и величины (модуля) рассогласования X. Исполнительные устройства по вычисленному знаку и значению устраняют рассогласование в требуемом направлении и на вычисленную величину (см. Мелик-Шахназаров A.M., Маркатун М.Г. Цифровые измерительные системы корреляционного типа. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 53-60).
Недостатком известного способа является вывод об аналогичности сигналов в каналах измерения, однако, если в каждом канале обрабатываются разнотипные сигналы, то они требуют различных алгоритмов обработки.
Известно устройство для автоматического сопровождения объекта слежения с двумя независимыми идентичными каналами вычисления рассогласований UY и UZ, состоящее из видеоусилителя, порогового устройства, генератора стандартных импульсов, линии задержки, блока записи, блока измерения параметра Т, блока памяти, четырех умножителей, четырех фильтров, двух вычитателей и двух усилителей с автоматической регулировкой усиления, при этом аналоговый вход видеоусилителя является входом устройства, входом порогового устройства является выход видеоусилителя, входом генератора стандартных импульсов является выход порогового устройства, входом линии задержки является выход генератора стандартных импульсов, на вход блока управления поступают синхронизирующие импульсы, входами блока записи являются выход блока управления и первый выход линии задержки, входом блока измерения параметра Т является выход блока записи, входами блока памяти являются выход блока измерения параметра Т и выход блока записи, входом блока памяти эталонного изображения является выход блока записи, первыми входами первого, второго, третьего и четвертого умножителей являются соответствующие выходы блока памяти эталонного изображения и вторыми входами - второй выход линии задержки, входами первого, второго, третьего и четвертого фильтров низких частот являются выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей, соответственно, входами первого вычитателя являются выходы первого и второго фильтров низких частот, входами второго вычитателя - выходы третьего и четвертого фильтров низких частот, входами первого и второго усилителей с автоматической регулировкой усиления являются выходы первого и второго вычитателей, соответственно, выходы усилителей с автоматической регулировкой усиления являются выходами устройства-прототипа, сигналы с которых поступают на приводы следящей системы для устранения рассогласования (см. пат. РФ №2284552, кл. G01S 13/66, опубл. 27.09.2006).
Недостатком данного известного устройства является решение о независимости каналов вычисления рассогласований, ошибочность которой приводит к возникновению методических ошибок и, как следствие, снижению точности определения рассогласований по обоим каналам Z и Y, уменьшению надежности сопровождения объекта слежения.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому положительному результату и принятым авторами за прототип является способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления, основанный на построении дифференциальных корреляционных функций, когда сдвинутые на фиксированные значения ±Т и ±τ эталонные изображения объекта слежения по каналам Y и Z соответственно, перемножают на текущее изображение, а результат интегрируют, тем самым формируя корреляционные функции и вычитанием создают пеленгационные характеристики для обоих каналов. Пеленгационные характеристики формируют сигналы, учитывающие направление рассогласования указанием знаков чисел пропорциональных этим рассогласованиям уизм и zизм по двум каналам, соответственно. При этом дополнительно вычисляется оценочное значение ошибки измеренных значений рассогласований уизм и zизм по двум каналам как модуль их произведения
Figure 00000002
и увеличиваются модули сигналов измеренных значений рассогласований в каждом канале
Figure 00000003
и
Figure 00000004
на оценочное значение ошибки δ* (см. пат. РФ №2282874, кл. G01S 13/66, опубл. 27.08.2006, бюл. №24).
Недостатком данного способа измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройства для его осуществления - прототипа является однократность коррекции методической ошибки, обеспечивающая лишь частичное уменьшение погрешности измерения в каждом канале.
Раскрытие изобретения
Технической задачей изобретения является разработка способа итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройстве для его осуществления, обладающего повышением точности определения рассогласования по обоим измерительным каналам Y, Z, и, соответственно, и надежностью сопровождения объекта слежения, благодаря многократной коррекции сигналов рассогласования уизм и zизм итерационным методом с учетом оцениваемых величин ошибок рассогласования
Figure 00000005
.
Технический результат, который получается с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению точности определения рассогласований по обоим каналам Y и Z, приближая измеренные сигналы рассогласований уизм и zизм к их истинным значениям и, как следствие, надежности сопровождения объекта слежения.
Технический результат достигается с помощью способа итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах дифференциального типа, основанного на многократной коррекции сигналов рассогласования, уточнением оценочных величин ошибок рассогласования путем подстановки в корректирующие выражения уточняемых на каждом шаге значений рассогласований, определяемых по формулам:
Figure 00000006
Figure 00000007
при этом неизменными значениями остаются знаки рассогласований и первоначальные результаты измерений, отличающийся тем, что определяемые в блоке итераций рассогласования многократно корректируются в каждом канале итерационным методом - пошагово к полученным на предыдущем шаге значениям рассогласований добавляются оценочные значения уточняемых ошибок рассогласования
Figure 00000008
с учетом направлений рассогласований в каждом канале, соответственно, по формуле:
Figure 00000009
Figure 00000010
где уизм - измеренное значение рассогласования в канале Y,
zизм - измеренное значение рассогласования в канале Z,
sign(yизм) - знак измеренного значения рассогласования в канале Y, соответствующий направлению рассогласования по оси y,
sign(zизм) - знак измеренного значения рассогласования в канале Z, соответствующий направлению рассогласования по оси z.
Технический результат достигается с помощью устройства для автоматического сопровождения объекта слежения, содержащего видеоусилитель, пороговое устройство, генератор стандартных импульсов, линию задержки, блок записи, блок управления, первый блок памяти, блок измерения параметра Т, первый, второй, третий и четвертый умножители, первый, второй, третий и четвертый фильтры низких частот, первый вычитатель, второй вычитатель, пятый умножитель, два функциональных преобразователя, при этом оно дополнительно снабжено блоком итераций, состоящим из второго блока памяти, пятого умножителя и двух идентичных функциональных преобразователей, видеоусилитель, аналоговый вход которого является входом устройства, соединен с пороговым устройством, входом которого является выход видеоусилителя, а пороговое устройство соединено с генератором стандартных импульсов, входом которого является выход порогового устройства, линию задержки, входом которой является выход генератора стандартных импульсов, а первый выход подключен к блоку записи, входами которого являются первый выход линии задержки и выход блока управления, на вход которого поступают синхронизирующие импульсы, выход блока записи соединен с первым входом первого блока памяти и входом блока измерения параметра Т, выход которого подключен ко второму входу первого блока памяти, выходы первого блока памяти соединены с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого умножителей, соответственно, вторые входы которых соединены со вторым выходом линии задержки, выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей, соответственно, подключены ко входам первого, второго, третьего и четвертого фильтров низких частот, соответственно, выходы первого и второго фильтров низких частот соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычитателя, а выходы третьего и четвертого фильтров низких частот соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычитателя, выход первого вычитателя соединен с первыми входами пятого умножителя, первого и второго функциональных преобразователей, выход второго вычитателя соединен со вторым входом пятого умножителя и первыми входами третьего и четвертого функциональных преобразователей, выход умножителя соединен со вторыми входами функциональных преобразователей и, соответственно, выход первого функционального преобразователя соединен с первым входом второго блока памяти, выход второго функционального преобразователя соединен со вторым входом второго блока памяти, первый и второй выходы второго блока памяти подключены к соответствующим входам шестого умножителя, выход которого соединен со вторыми входами второго и четвертого функциональных преобразователей и, соответственно, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены к третьему и четвертому входам второго блока памяти, соответственно, и к входам усилителей с автоматической регулировкой усиления привода следящей системы по каналам Y и Z, соответственно.
Сущность способа итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах достигается тем, что выполняется многократная коррекция итерационным методом оценочных величин ошибок рассогласования
Figure 00000005
путем их вычисления по формуле:
Figure 00000011
где увыч i - полученное значение рассогласования в канале Y на i-ом шаге итерации,
zвыч i - полученное значение рассогласования в канале Z на i-ом шаге итерации.
Полученные оценочные величины ошибок рассогласования
Figure 00000005
добавляются к результатам, полученным на предыдущих шагах итерации - к модулям сигналов вычисляемых значений рассогласований в каждом канале
Figure 00000012
и
Figure 00000013
в каждом канале Y и Z с учетом направлений рассогласований, обозначаемых их знаковыми значениями sign(yизм) и sign(zизм).
В прототипе значения величин рассогласований определяются с учетом первоначально измеренных значений уизм и zизм в каналах Y и Z, соответственно, по формуле:
Figure 00000014
Figure 00000015
В предлагаемом изобретении итерационно - пошагово вычисляемые рассогласования уточняются в каждом канале:
Figure 00000016
Figure 00000017
где уизм - измеренное значение рассогласования в канале Y,
zизм - измеренное значение рассогласования в канале Z,
sign(yизм) - знак измеренного значения рассогласования в канале Y, соответствующий направлению рассогласования по оси у,
sign(zизм) - знак измеренного значения рассогласования в канале Z, соответствующий направлению рассогласования по оси z.
Предлагаемый способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах отличается тем, что получаемые рассогласования уточняются в каждом канале итерационным методом - пошагово к полученным на предыдущем шаге значениям рассогласований добавляются оценочные величины уточненных значений ошибок рассогласования
Figure 00000008
с учетом направлений рассогласований в каждом канале соответственно.
Таким образом, технический результат достигается с помощью устройства для автоматического сопровождения объекта слежения, содержащего видеоусилитель 1, аналоговый вход которого является входом устройства, пороговое устройство 2, входом которого является выход видеоусилителя 1, генератор 3 стандартных импульсов, входом которого является выход порогового устройства 2, линию 4 задержки, входом которой является выход генератора 3 стандартных импульсов, а выход подключен к блоку 5 записи, входами которого являются первый выход линии 4 задержки и выход блока 6 управления, на вход которого поступают синхронизирующие импульсы. Выход блока 5 записи соединен с первым входом первого блока 7 памяти и входом блока 8 измерения параметра Т, выход которого подключен ко второму входу первого блока 7 памяти. Выходы первого блока 7 памяти соединены с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого умножителей 9, 10, 11, 12, соответственно, вторые входы которых соединены со вторым выходом линии 4 задержки. Выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей 9, 10, 11, 12, соответственно, подключены к входам первого, второго, третьего и четвертого фильтров 13, 14, 15, 16 низких частот, соответственно. Выходы первого и второго фильтров 13, 14 низких частот соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычитателя 17, а выходы третьего и четвертого фильтров 15, 16 низких частот соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычитателя 18. Выход первого вычитателя 17 соединен с первыми входами пятого умножителя 19, первого и второго функциональных 20, 21 преобразователей. Выход второго вычитателя 18 соединен со вторым входом пятого умножителя 19 и первыми входами третьего и четвертого функциональных преобразователей 22, 23. Выход умножителя 19 соединен со вторыми входами функциональных преобразователей 20 и 22, соответственно. Выход первого функционального преобразователя 20 соединен с первым входом второго блока 24 памяти, выход второго функционального 22 преобразователя соединен со вторым входом второго блока 24 памяти. Первый и второй выходы второго блока 24 памяти подключены к соответствующим входам шестого умножителя 25, выход которого соединен со вторыми входами второго и четвертого функциональных преобразователей 21 и 23, соответственно. Выходы второго и четвертого функциональных преобразователей 21 и 23 подключены к третьему и четвертому входам второго блока 24 памяти, соответственно, и к входам усилителей 26 и 27 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) привода следящей системы по каналам Y и Z, соответственно. Предлагаемое устройство дополнительно имеет блок итераций, состоящий из второго блока 24 памяти, умножителя 25 и двух функциональных преобразователей 21, 23.
Существенным отличительным признаком, отраженным в формуле изобретения, является блок итераций, обеспечивающий повышение точности определения рассогласования по каналам Y, Z и, соответственно, надежности сопровождения объекта слежения.
Технический результат изобретения достигнут за счет многократной коррекции итерационным методом оценочных величин ошибки вычисленных значений рассогласований от первоначальных значений увыч0 и zвыч0, вычисляемых в прототипе, до пошагово уточняемых величин рассогласований по каждому каналу путем увеличения модулей сигналов вычисляемых значений рассогласований в каждом канале
Figure 00000018
и
Figure 00000019
на оценочное значение ошибки
Figure 00000008
с учетом направлений рассогласований, обозначаемых их знаковыми значениями sign(yизм) и sign(zизм), благодаря применению нового блока и новых связей в схеме устройства для автоматического сопровождения объекта слежения.
Краткое описание чертежей
На чертеже проиллюстрирован способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления, структурная схема системы слежения, общий вид.
Осуществление изобретения
Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах основан на многократной коррекции получаемого рассогласования в каждом измерительном канале двумерных следящих систем дифференциального типа путем уточнения оценочных величин ошибок рассогласования.
Первоначально измеренные в двумерных следящих системах дифференциального типа значения сигналов рассогласования yизм и zизм в измерительных каналах Y и Z определяются с ошибками – реальные рассогласования больше измеренных, что является особенностью рассматриваемых следящих систем, причем, с увеличением рассогласования растет численное значение ошибки его измерения. В данных следящих системах каналы измерений являются взаимозависимыми – нулевое рассогласование в одном канале позволяет безошибочно измерять рассогласование в ортогональном канале, а рост рассогласования в одном канале влечет увеличение ошибки измерения в другом.
Поэтому в представляемом способе для приближения измеренного рассогласования к истинному предлагается добавлять оценочное значение ошибки рассогласования к измеренным результатам рассогласований, а, определяя ошибку рассогласования, учитывать полученные значения рассогласований в обоих каналах. Многократное повторение данного процесса позволит с каждой итерацией осуществлять асимптотическое приближение к истинному значению рассогласования в каждом измерительном канале.
Предлагаемый способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах отличается многократной коррекцией в блоке итераций первоначально измеренных значений сигналов рассогласования yизм и zизм в измерительных каналах Y и Z с учетом определяемых значений ошибок рассогласований на каждом шаге итерации
В процессе итераций неизменными значениями остаются знаки рассогласований и первоначальные результаты измерений. Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах достигается тем, что выполняют многократную коррекцию итерационным методом оценочных величин ошибок рассогласования
Figure 00000005
путем их вычисления по формуле:
Figure 00000020
где увыч i - значение рассогласования в канале Y на i-ом шаге итерации,
zвыч i - значение рассогласования в канале Z на i-ом шаге итерации.
Полученные оценочные значения ошибок рассогласования
Figure 00000005
добавляют к результатам, полученным на предыдущих шагах итерации - к модулям сигналов получаемых значений рассогласований в каждом канале
Figure 00000018
и
Figure 00000019
с учетом направлений рассогласований, обозначаемых их знаковыми значениями sign(yизм) и sign(zизм).
В прототипе значения величин рассогласований определяют с учетом первоначально измеренных значений уизм и zизм в каналах Y и Z, соответственно, по формуле:
Figure 00000021
Figure 00000022
где уизм - измеренное значение рассогласования в канале Y,
zизм - измеренное значение рассогласования в канале Z,
sign(yизм) - знак измеренного значения рассогласования в канале Y, соответствующий направлению рассогласования по оси у,
sign(zизм) - знак измеренного значения рассогласования в канале Z, соответствующий направлению рассогласования по оси z.
Таким образом, к полученным на предыдущем шаге значениям рассогласований добавляются оценочные значения уточняемых ошибок рассогласования
Figure 00000008
с учетом направлений рассогласований в каждом канале соответственно, а также отличается тем, что получаемые рассогласования уточняются в каждом канале итерационным методом - пошагово к полученным на предыдущем шаге значениям рассогласований добавляются оценочные значения ошибок, скорректированные по сравнению с ранее полученными значениями рассогласований. В процессе итераций сохраняются значения направлений рассогласований в каждом канале и первоначально измеренные значения рассогласований.
Для реализации приведенного способа предложено устройство итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах, измеряющее рассогласования уизм и zизм по каналам Y и Z, соответственно, (см. чертеж), содержащее видеоусилитель 1, аналоговый вход которого является входом устройства для автоматического сопровождения объекта слежения, пороговое устройство 2, входом которого является выход видеоусилителя 1, генератор 3 стандартных импульсов, входом которого является выход порогового устройства 2, линию 4 задержки, входом которой является выход генератора 3 стандартных импульсов, блок 5 записи, входами которого являются первый выход линии 4 задержки и выход блока 6 управления, по командам которого производится перезапись эталонного цифрового контура объекта слежения fоп(t), на вход которого поступают синхронизирующие импульсы (СИ). Выход блока 5 записи соединен с первым входом первого блока 7 памяти и входом блока 8 измерения параметра Т, вычисляющий высоту Т пакетов N импульсов эталонного цифрового контура объекта слежения fоп(t) по каналу Y. Выход блока 8 измерения параметра Т подключен ко второму входу первого блока 7 памяти эталонного цифрового контура объекта слежения fоп(t), выполненного с возможностью формирования сдвинутых эталонов цифрового контура объекта слежения по каналу Y на вычисленную величину ±Т, и ±τ эталонов цифрового контура объекта слежения по каналам Y и Z, соответственно, где параметр τ - период следования синхронизирующих импульсов (СИ) по каналу Z, формируемых генератором 3 стандартных импульсов. Выходы первого блока 7 памяти соединены с первыми входами первого fоп(t+T), второго fоп(t-T), третьего fоп(t+τ) и четвертого fоп(t-τ) умножителей 9, 10, 11, 12, соответственно, вторые входы которых соединены со вторым выходом линии 4 задержки; первый, второй, третий и четвертый фильтры 13, 14, 15, 16 низких частот, соответственно, входами которых являются выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей 9, 10, 11, 12, соответственно; первый 17 и второй 18 вычитатели, входами первого вычитателя 17 являются выходы первого и второго фильтров низких частот 13, 14, соответственно, входами второго вычитателя 18 - выходы третьего и четвертого фильтров 15, 16 низких частот, соответственно. На выходах первого и второго вычитателей 17, 18 формируются сигналы уизм и zизм, соответствующие измеренным рассогласованиям в каналах Y и Z, поступающие на первый и второй входы пятого умножителя 19, соответственно, на выходе которого формируется произведение сигналов yизм⋅zизм. Выход вычитателя 17 подключен к первым входам первого и второго функциональных 20, 21 преобразователей, выход вычитателя 18 подключен к первым входам третьего и четвертого функциональных 22, 23 преобразователей. В первом и третьем функциональных преобразователях формируются сигналы sign(yизм) и sign(zизм), соответственно, и, кроме того, учитывая сигналы yизм⋅zизм на выходе умножителя 19, формируются сигналы
Figure 00000023
и
Figure 00000024
, подаваемые, соответственно, на первый и второй входы второго блока 24 памяти. Полученные сигналы
Figure 00000021
и
Figure 00000024
используются для начала i итерационных операций в блоке итераций. Сигналы увыч i и zвыч i с первого и второго блока 24 памяти поступают на первый и второй входы шестого умножителя 25, где формируется сигнал произведения увыч i
Figure 00000025
zвыч i , поступающий на вторые входы второго и четвертого функциональных 21 и 23 преобразователей, формирующих сигналы
Figure 00000025
и
Figure 00000026
, соответственно. Для обеспечения итераций выходы второго и четвертого функциональных преобразователей 21 и 23 подключены к третьему и четвертому входам блока 24 памяти, соответственно, и к входам усилителей 26 и 27 АРУ привода следящей системы по каналам Y и Z соответственно, являющихся выходами устройства для автоматического сопровождения объекта слежения, сигналы рассогласований UY и UZ с которых поступают на приводы следящей системы (на чертеже не показана) для устранения рассогласования.
Эффективность предлагаемого решения проверена и подтверждена компьютерным моделированием.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет следующие преимущества:
- повышение точности определения рассогласования по обоим каналам Y и Z, и, как следствие, надежности сопровождения объекта слежения, за счет многократного определения итерационным методом оценочных значений ошибок
Figure 00000005
полученных в блоке итераций рассогласований увычi и zвычi по каналам Y и Z, соответственно, как модуль их произведения
Figure 00000027
и увеличением модулей сигналов полученных рассогласований
Figure 00000028
и
Figure 00000029
на многошагово уточняемое оценочное значение ошибки
Figure 00000005
, реализованного в новом блоке итераций, и новыми связями в схеме устройства.

Claims (17)

1. Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах, основанный на многократной коррекции рассогласования сигналов в двумерных следящих системах дифференциального типа уточнением оценочных величин ошибок рассогласования путем использования значений рассогласований сигналов, получаемых на каждом шаге итераций по формуле:
Figure 00000030
(1)
Figure 00000031
(2)
где
Figure 00000030
- первоначально полученное по формуле (1) значение рассогласования сигнала Uy в измерительном канале Y,
Figure 00000031
- первоначально полученное по формуле (2) значение рассогласования сигнала Uz в измерительном канале Z,
уизм - первоначально измеренное значение рассогласования сигнала Uy в измерительном канале Y,
zизм - первоначально измеренное значение рассогласования сигнала Uz в измерительном канале Z,
sign(yизм) - знак измеренного рассогласования Uy в измерительном канале Y, соответствующий направлению рассогласования по оси у,
sign(zизм) - знак измеренного рассогласования Uz в измерительном канале Z, соответствующий направлению рассогласования по оси z,
при этом неизменными значениями остаются знаки рассогласований и первоначальные результаты измерений, отличающийся тем, что рассогласования уточняются в каждом измерительном канале итерационным методом - пошагово к полученным на предыдущем шаге значениям рассогласований добавляются оценочные значения уточненных ошибок рассогласования
Figure 00000032
с учетом направлений рассогласований в каждом измерительном канале, соответственно, по формулам:
Figure 00000033
Figure 00000034
где i - шаг итерации, начиная от i=0,
i+1 - следующий шаг итерации,
Figure 00000033
- полученное на i-ом шаге итерации значение рассогласования сигнала Uy в измерительном канале Y,
Figure 00000034
- полученное на i-ом шаге итерации значение рассогласования сигнала Uz в измерительном канале Z.
2. Устройство для автоматического сопровождения объекта слежения, содержащее видеоусилитель, пороговое устройство, генератор стандартных импульсов, линию задержки, блок записи, блок управления, первый блок памяти, блок измерения параметра Т, предназначенный для определения высоты Т пакета импульсов эталонного цифрового контура объекта слежения, первый, второй, третий и четвертый умножители, первый, второй, третий и четвертый фильтры низких частот, выделяющих необходимую составляющую сигнала, первый вычитатель, второй вычитатель, пятый умножитель, первый и второй функциональные преобразователи, выполняющие первичные операции компенсации ошибки определения рассогласования в измерительных каналах Y и Z, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком итераций, состоящим из второго блока памяти, шестого умножителя и третьего и четвертого идентичных функциональных преобразователей, обрабатывающих сигналы уизм,
Figure 00000033
, zизм,
Figure 00000034
для получения
Figure 00000033
и
Figure 00000034
в измерительных каналах Y и Z, соответственно, при этом выход видеоусилителя, аналоговый вход которого является входом устройства, соединен с входом порогового устройства, выход порогового устройства соединен с входом генератора стандартных импульсов, выход которого соединен с входом линии задержки, первый выход которой подключен к входу блоку записи, ко второму входу которого подключен выход блока управления, на вход которого поступают синхронизирующие импульсы, выход блока записи является первым входом первого блока памяти и входом блока измерения параметра Т, выход которого соединен со вторым входом первого блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого умножителей, соответственно, вторые входы которых соединены со вторым выходом линии задержки, выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей, соответственно, подключены ко входам первого, второго, третьего и четвертого фильтров низких частот, соответственно, выходы первого и второго фильтров низких частот соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычитателя, а выходы третьего и четвертого фильтров низких частот соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычитателя, выход первого вычитателя соединен с первыми входами пятого умножителя, первого и второго функциональных преобразователей, выход второго вычитателя соединен со вторым входом пятого умножителя и первыми входами третьего и четвертого функциональных преобразователей, соответственно, выход пятого умножителя соединен со вторыми входами первого и второго функциональных преобразователей, выход первого функционального преобразователя соединен с первым входом второго блока памяти, выход второго функционального преобразователя соединен со вторым входом второго блока памяти, первый и второй выходы второго блока памяти подключены к соответствующим входам шестого умножителя, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого функциональных преобразователей, соответственно, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей подключены к третьему и четвертому входам второго блока памяти, соответственно, и к входам усилителей с автоматической регулировкой усиления привода следящей системы по каналам Y и Z соответственно.
RU2019134615A 2019-10-28 2019-10-28 Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления RU2733262C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134615A RU2733262C1 (ru) 2019-10-28 2019-10-28 Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134615A RU2733262C1 (ru) 2019-10-28 2019-10-28 Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733262C1 true RU2733262C1 (ru) 2020-10-01

Family

ID=72926949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134615A RU2733262C1 (ru) 2019-10-28 2019-10-28 Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733262C1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2208810C1 (ru) * 2002-02-06 2003-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" Способ настройки угловой следящей системы
JP2004184369A (ja) * 2002-12-06 2004-07-02 Mitsubishi Electric Corp 観測目標の類識別装置
RU2282874C2 (ru) * 2004-05-12 2006-08-27 Владимир Павлович Герасимов Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
RU2284552C2 (ru) * 2004-05-12 2006-09-27 Владимир Павлович Герасимов Устройство для автоматического сопровождения объекта слежения
RU2005134319A (ru) * 2005-11-07 2007-05-20 Владимир Павлович Герасимов (RU) Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
RU2305296C2 (ru) * 2005-11-01 2007-08-27 Владимир Павлович Герасимов Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
US7551121B1 (en) * 2004-03-12 2009-06-23 Oceanit Laboratories, Inc. Multi-target-tracking optical sensor-array technology
JP2011242253A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Furuno Electric Co Ltd エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理プログラム及びエコー信号処理方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2208810C1 (ru) * 2002-02-06 2003-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" Способ настройки угловой следящей системы
JP2004184369A (ja) * 2002-12-06 2004-07-02 Mitsubishi Electric Corp 観測目標の類識別装置
US7551121B1 (en) * 2004-03-12 2009-06-23 Oceanit Laboratories, Inc. Multi-target-tracking optical sensor-array technology
RU2282874C2 (ru) * 2004-05-12 2006-08-27 Владимир Павлович Герасимов Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
RU2284552C2 (ru) * 2004-05-12 2006-09-27 Владимир Павлович Герасимов Устройство для автоматического сопровождения объекта слежения
RU2305296C2 (ru) * 2005-11-01 2007-08-27 Владимир Павлович Герасимов Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
RU2005134319A (ru) * 2005-11-07 2007-05-20 Владимир Павлович Герасимов (RU) Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
JP2011242253A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Furuno Electric Co Ltd エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理プログラム及びエコー信号処理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9400324B2 (en) Radar device
US9599714B2 (en) Wind measurement coherent lidar
US11255968B2 (en) Distance detection sensor and operating method thereof
KR101784576B1 (ko) 차량과 타깃 간의 상대 속도를 트래킹하기 위한 시스템 및 방법
CN108957433B (zh) 一种双基地雷达高精度测距装置及方法
US10768267B2 (en) Position estimating apparatus, position estimating method, and terminal apparatus
RU2733262C1 (ru) Способ итерационного измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
KR101454827B1 (ko) 초음파 신호의 위상천이 검출에 의한 정밀 거리측정방법
WO2021056434A1 (zh) 一种探测对象的检测方法、探测设备及毫米波雷达
CN114415176B (zh) 一种基于多特显点的大图幅sar自聚焦处理方法
WO2013119297A2 (en) Method for phase unwrapping using confidence-based rework
RU2694888C1 (ru) Устройство для автоматического сопровождения объекта слежения
JP2708109B2 (ja) 水中物体の深度探知方法ならびに深度探知装置
RU2282874C2 (ru) Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
Stovner et al. Experimental validation of three-stage position filter based on long baseline measurements with unknown wave speed
CN114676381B (zh) 基于无偏伪线性卡尔曼滤波的三维到达角跟踪方法及装置
US20240319376A1 (en) Signal processing apparatus, signal processing method, and program
JP7433813B2 (ja) 物標検知装置、システム、方法及びプログラム
JPH05107350A (ja) レーダ装置
JPH0228705A (ja) 目標追尾方式
JP2019184360A (ja) センサ装置、誤差検出方法および誤差検出プログラム
RU2305296C2 (ru) Способ измерения рассогласования в двумерных следящих системах и устройство для его осуществления
CN118112542A (zh) 激光雷达行走误差补偿方法、装置、雷达设备及存储介质
RU2298808C2 (ru) Приемное устройство для моноимпульсного радиолокатора
CN115079158A (zh) 基于相位跟踪的fmcw雷达测距装置、方法、电子设备和介质

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201113

Effective date: 20201113