RU2735744C1 - Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets - Google Patents
Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735744C1 RU2735744C1 RU2020113170A RU2020113170A RU2735744C1 RU 2735744 C1 RU2735744 C1 RU 2735744C1 RU 2020113170 A RU2020113170 A RU 2020113170A RU 2020113170 A RU2020113170 A RU 2020113170A RU 2735744 C1 RU2735744 C1 RU 2735744C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- targets
- values
- trajectories
- target
- coordinates
- Prior art date
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
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/426—Scanning radar, e.g. 3D radar
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в наземных системах активной обзорной однопозиционной радиолокации для обнаружения и высокоточного определения местоположения, параметров движения и траекторий перемещающихся в пространстве воздушных целей (ВЦ).The invention relates to the field of radio engineering and can be used in ground-based systems of active surveillance single-position radar for the detection and high-precision determination of the location, motion parameters and trajectories of air targets moving in space (CC).
В настоящее время основным источником информации о перемещении ВЦ являются радиолокационные системы (РЛС), позволяющие решать задачи обнаружения, определения местоположения и измерения параметров траекторий ВЦ, а также распознавания их типов. Это обусловлено необходимостью контроля окружающего пространства в условиях усложнения способов действий воздушных целей, например, самолетов. Так как современные ВЦ могут перемещаться по сложным траекториям с высокими (в том числе гиперзвуковыми) скоростями, то при решении упомянутых задач должна быть обеспечена необходимая для принятия решений достоверность полученной в процессе работы РЛС информации при работе в реальном масштабе времени, определяемом быстродействием РЛС.At present, the main source of information about the movement of the CC are radar systems (radars), which allow solving the problems of detection, positioning and measuring the parameters of trajectories of the CC, as well as recognizing their types. This is due to the need to control the surrounding space in the conditions of complicating the methods of action of air targets, for example, aircraft. Since modern computer centers can move along complex trajectories with high (including hypersonic) speeds, when solving these problems, the reliability of the information obtained during the operation of the radar station must be ensured, necessary for making decisions, when operating in real time, determined by the speed of the radar.
Наиболее распространенным в настоящее время типом РЛС являются активные однопозиционные системы, измеряющие дальности и угловые координаты (УК) целей, то есть РЛС дальномерно-угломерного типа. Необходимые точность измерения дальности и разрешающая способность по дальности в этих РЛС обеспечиваются путем использования широкополосных зондирующих сигналов с внутриимпульсной угловой модуляцией и сжатием импульсов при приеме. Наиболее высокая точность угловых измерений в таких РЛС обеспечивается, как известно, моноимпульсным методом [1 - Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация - М.: Радио и связь, 1984. - 312 с.]. При этом быстродействие достигается использованием обзорных режимов работы, позволяющих одновременно определять координаты ВЦ из состава группы, находящихся в общей зоне парциальных диаграмм направленности (ДН), при их разрешении по дальности.Currently, the most widespread type of radar are active single-position systems that measure the ranges and angular coordinates (CC) of targets, that is, rangefinder-goniometric radar. The required range measurement accuracy and range resolution in these radars are ensured by using broadband sounding signals with intra-pulse angular modulation and pulse compression during reception. The highest accuracy of angular measurements in such radars is provided, as is known, by the monopulse method [1 - Leonov AI, Fomichev KI. Monopulse radar - M .: Radio and communication, 1984. - 312 p.]. In this case, the performance is achieved by using survey modes of operation, which make it possible to simultaneously determine the coordinates of the CC from the group, which are in the common area of the partial radiation patterns (DP), with their range resolution.
В типовых обзорных РЛС стробы сопровождения по дальности и углам существенно различаются - размер строба по дальности намного меньше размера строба по УК, что отмечено в [2 - патент 2480782, РФ. Способ и устройство разрешения движущихся целей по угловым направлениям в обзорных РЛС /Ирхин В.И., Замятина И.Н. Заявл. 6.10.2011, опубл. 27.04.2013]. Для обеспечения же удовлетворительных характеристик РЛС разрешение по угловым координатам (в линейном измерении) должно быть близким к разрешению по дальности. Здесь уменьшение размера строба, формируемого вокруг первичной отметки цели, достигается за счет повышения точности измерений, что позволяет повысить достоверность определения принадлежности отметки ВЦ к той или иной траектории и снижает вероятность визуального перепутывания траекторий близко расположенных целей.In typical surveillance radars, tracking strobes in range and angles differ significantly - the size of the strobe in range is much less than the size of the strobe according to the CC, which is noted in [2 - patent 2480782, RF. Method and device for resolving moving targets in angular directions in surveillance radar / Irkhin V.I., Zamyatina I.N. Appl. 6.10.2011, publ. 04/27/2013]. To ensure satisfactory characteristics of the radar, the resolution in angular coordinates (in linear measurement) should be close to the resolution in range. Here, a decrease in the size of the strobe formed around the primary target mark is achieved by increasing the measurement accuracy, which makes it possible to increase the reliability of determining the belonging of the VC mark to a particular trajectory and reduces the likelihood of visual confusion of the trajectories of closely located targets.
Аналогом предложенного способа можно считать способ [3 - патент 2583849, РФ, G01S 3/14, H01Q 25/02. Способ цифровой обработки сигналов при обзорной моноимпульсной амплитудной суммарно-разностной пеленгации с использованием антенной решетки (варианты) и обзорный моноимпульсный амплитудный суммарно-разностный пеленгатор с использованием антенной решетки и цифровой обработки сигналов / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявл. 13.04.2015, опубл. 10.05.2016], в котором решена задача повышения точности измерения УК при расширении рабочей зоны и повышении скорости измерений для однопозиционной обзорной пеленгации. Этот способ и пеленгатор на его основе позволяют путем выбора угла разноса парциальных ДН и вида весовой функции (ВФ) сформировать пеленгационную характеристику (ПХ) устройства, практически линейную в рабочей зоне, равной раствору моноимпульсной группы лучей (МГЛ) по уровню половинной мощности, и обеспечить моноимпульсное измерение УК с точностью не хуже 0,01 от величины этой зоны.An analogue of the proposed method can be considered the method [3 - patent 2583849, RF,
Однако в аналоге [3] не определяются местоположение целей и параметры их траекторий.However, the analogue [3] does not determine the location of targets and the parameters of their trajectories.
Расширение рабочей зоны может быть также достигнуто при формировании кубической ПХ [4 - Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Фоминченко Г.Л., Яковленко В.В. Способ обработки сигналов, алгоритмы работы и структура измерителя угловых координат с кубической пеленгационной характеристикой в обзорной цифровой моноимпульсной радиолокационной системе. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №7. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jul17/10/text.pdf]. В ней описан способ обработки сигналов, обеспечивающий получение кубической пеленгационной характеристики и аналитическое решение пеленгационного уравнения с точностью 1% ширины парциальной диаграммы направленности в рабочей зоне, увеличенной до ширины моноимпульсной группы лучей. Представлен алгоритм работы измерителя угловых координат с кубической пеленгационной характеристикой в радиолокационной системе на базе антенной решетки, обладающий повышенными скоростью и точностью.Expansion of the working area can also be achieved with the formation of cubic HRP [4 - Dzhioev A.L., Omelchuk I.S., Fominchenko G.L., Yakovlenko V.V. Signal processing method, operation algorithms and structure of an angular coordinate meter with a cubic direction finding characteristic in a survey digital monopulse radar system. Radio electronics journal [electronic journal]. 2017. No. 7. Access mode: http://jre.cplire.ru/jre/jul17/10/text.pdf]. It describes a signal processing method that provides a cubic direction finding characteristic and an analytical solution of the direction finding equation with an accuracy of 1% of the width of the partial radiation pattern in the working area, increased to the width of the monopulse beam group. An algorithm of operation of an angular coordinate meter with a cubic direction finding characteristic in a radar system based on an antenna array, which has an increased speed and accuracy, is presented.
Однако, в аналоге [4] не рассмотрено одновременное определение двух УК и параметров траекторий движения перемещающихся целей.However, the analogue [4] does not consider the simultaneous determination of two ACs and the parameters of the trajectories of moving targets.
Так как высокоточное одновременное измерение двух УК в обзорной моноимпульсной РЛС имеет некоторые особенности, для него целесообразно использовать способ [5 - патент 2615491, РФ, G01S 13/44, H01G 21/00. Способ одновременного измерения двух угловых координат цели в обзорной амплитудной моноимпульсной радиолокационной системе с антенной решеткой и цифровой обработкой сигнала / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Яковленко В.В. Заявл. 17.11.2015, опубл. 5.04.2017]. Работу [5] также можно считать аналогом заявляемого способа; в ней показано, что при одновременном измерении двух УК цели, значение одной координаты зависит от значения другой (ортогональной) координаты относительно равносигнального направления (РСН). Наличие такой зависимости вносит в измерение угловой координаты методическую ошибку. Для ее устранения предложено использовать апертуру антенной решетки (АР) прямоугольной формы и факторизацию весовой функции на апертуре; в этом случае время измерения сокращается приблизительно в три раза по сравнению со случаем использования эллиптической апертуры и/или нелинейной пеленгационной характеристики. Это объясняется тем, что при прямоугольной форме раскрыва и ВФ в виде произведения двух одномерных функций координат на раскрыве используемые уравнения перестают зависеть от ортогональной координаты [6 - Джиоев А.Л., Яковленко В.В. Устранение методической ошибки измерения угловых координат цели в обзорном амплитудном суммарно-разностном цифровом пеленгаторе на базе ФАР // Общие вопросы радиоэлектроники. Ростов-на-Дону: ФГУП «РНИИРС». 2015. Вып. 1. С. 47-57]. Ошибка измерения УК уменьшается до 1% ширины ДН по уровню половинной мощности.Since high-precision simultaneous measurement of two CCs in a survey monopulse radar has some peculiarities, it is advisable to use the method [5 - patent 2615491, RF, G01S 13/44, H01G 21/00. Method of simultaneous measurement of two angular coordinates of a target in a survey amplitude monopulse radar system with an antenna array and digital signal processing / Dzhioev A.L., Omelchuk I.S., Yakovlenko V.V. Appl. 11/17/2015, publ. 5.04.2017]. Work [5] can also be considered an analogue of the proposed method; it shows that with simultaneous measurement of two target ACs, the value of one coordinate depends on the value of the other (orthogonal) coordinate relative to the equisignal direction (RSN). The presence of such a dependence introduces a methodical error into the measurement of the angular coordinate. To eliminate it, it is proposed to use a rectangular antenna array (AR) aperture and factorization of the weight function at the aperture; in this case, the measurement time is approximately three times shorter than in the case of using an elliptical aperture and / or a non-linear direction finding characteristic. This is explained by the fact that with a rectangular shape of the aperture and WF in the form of a product of two one-dimensional functions of coordinates on the aperture, the equations used cease to depend on the orthogonal coordinate [6 - Dzhioev A.L., Yakovlenko V.V. Elimination of the methodical error in measuring the angular coordinates of the target in the survey amplitude summed-difference digital direction finder based on the PAA // General Problems of Radioelectronics. Rostov-on-Don: FSUE "RNIIRS". 2015. Issue. 1. S. 47-57]. The AC measurement error is reduced to 1% of the AP width at the half-power level.
Однако, в аналогах [5, 6] не рассмотрены способы определения параметров траекторий перемещающихся в пространстве целей и их местоположения.However, in the analogues [5, 6], methods of determining the parameters of the trajectories of targets moving in space and their location are not considered.
Таким образом, изыскание способов определения параметров движения, траекторий ВЦ и их местоположения с высокой точностью, а также создание соответствующих РЛС, позволяющих решать качественно новые задачи по контролю воздушного пространства, являются актуальными.Thus, the search for ways to determine the parameters of movement, trajectories of the CC and their location with high accuracy, as well as the creation of appropriate radars that allow solving qualitatively new problems of airspace control are urgent.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является [7 - патент 2337378, РФ, G01S 13/42. Способ определения параметров траектории движения воздушных целей в обзорных РЛС / Лихачев В.П., Мубарак Н.Х. Заявл. 2.07.2007, опубл. 27.10.2008], принятый за прототип. В нем определяются параметры траектории движения (радиальная и тангенциальная скорости воздушных целей) путем когерентного накопления отраженных от цели эхо-сигналов и специальной их обработки. Как указано в [7], основными операциями этого способа являются:The closest in technical essence to the claimed method is [7 - patent 2337378, RF,
1. Излучение зондирующего сигнала и прием эхо-сигналов на интервале наблюдения, определение их квадратурных составляющих и запоминание результатов.1. Radiation of the probing signal and reception of echo signals in the observation interval, determination of their quadrature components and storing the results.
2. Оценка координат ВЦ (наклонных дальностей, радиальных и тангенциальных скоростей, азимутальных углов) в результате многоканальной взаимокорреляционной обработки принятых сигналов.2. Estimation of the VC coordinates (slant ranges, radial and tangential velocities, azimuth angles) as a result of multichannel intercorrelation processing of the received signals.
3. Оценка на горизонтальной плоскости значений горизонтальных составляющих векторов скорости цели и их курсовых углов.3. Evaluation on the horizontal plane of the values of the horizontal components of the target velocity vectors and their heading angles.
4. Оценка параметров движения ВЦ.4. Estimation of the parameters of the motion of the CC.
В прототипе [7] при фиксированном времени наблюдения повышены точность определения таких параметров движения ВЦ, как тангенциальная и радиальная скорости, или при заданной точности уменьшено необходимое время наблюдения.In the prototype [7], with a fixed observation time, the accuracy of determining such parameters of the CC movement as tangential and radial velocities is increased, or the required observation time is reduced at a given accuracy.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- замена пространственного движения ВЦ движением по горизонтальной плоскости;- replacement of the spatial movement of the VC by movement along the horizontal plane;
- использование значений наклонных дальностей при определении величин радиальной и тангенциальной составляющих скорости, что вносит дополнительные погрешности при построении траекторий их движения;- the use of the values of the slant distances in determining the values of the radial and tangential components of the velocity, which introduces additional errors in the construction of trajectories of their motion;
- выполнение расчетов модулей значений линейной скорости ВЦ на горизонтальной плоскости без учета скорости изменения их высот;- performing calculations of modules of values of the linear speed of the CC on the horizontal plane without taking into account the rate of change in their heights;
- использование при определении значений курсовых углов движения ВЦ двух составляющих скорости;- the use of two components of speed in determining the values of the course angles of the VC movement;
- недостаточная точность решения задач местоопределения ВЦ, обусловленная использованием дальномерно-угломерного способа;- insufficient accuracy of solving the problems of positioning the computer center, due to the use of the rangefinder-goniometric method;
- необходимость выполнения большого объема вычислений при измерениях координат и параметров траекторий ВЦ.- the need to perform a large amount of calculations when measuring coordinates and parameters of the trajectories of the CC.
Технических решений, обеспечивающих высокую скорость обзора при высокоточном определении координат, траекторий перемещающихся в пространстве ВЦ и их местоположения, авторами предлагаемого изобретения не обнаружено.The authors of the present invention have not found technical solutions that provide a high viewing speed with high-precision determination of coordinates, trajectories moving in space, and their location.
Технической проблемой, на решение которой направлен предлагаемый способ, является повышение точности определения параметров движения, траекторий перемещающихся в пространстве ВЦ и их местоположения при обзорной однопозиционной радиолокации.The technical problem to be solved by the proposed method is to improve the accuracy of determining the parameters of motion, trajectories moving in space of the CC and their location in the survey single-position radar.
Для решения этой технической проблемы предлагается способ обзорной однопозиционной трилатерационной некогерентной радиолокации воздушных целей, при которомTo solve this technical problem, a method of survey single-position trilateration incoherent radar of air targets is proposed, in which
обеспечивают в радиолокационной системе, находящейся в начале координат 0, излучение зондирующих импульсов и прием отраженных сигналов с помощью цифровой антенной решетки или антенной решетки с цифровой обработкой сигналов и, используя на раскрыве этой антенной решетки весовую функцию Хэмминга, формируют в пространстве моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром,provide in the radar system located at the origin of
описывают положение воздушных целей, перемещающихся в пространстве по траекториям с произвольными углами пикирования или кабрирования, значениями: угловых координат - азимута βk и угла места εk, наклонных дальностей R0,k, модулей векторов скорости Vk и величин курсовых углов γk между векторами скоростей и наклонных дальностей, где - номера точек А1, А2, …, Ak траекторий, соответствующие моментам времени t1, t2, …, tk, отстоящих друг от друга на период обзора заданной области пространства Тобз,describe the position of air targets moving in space along trajectories with arbitrary dive or pitch-up angles, values: angular coordinates - azimuth β k and elevation angle ε k , slant ranges R 0, k , moduli of velocity vectors V k and values of course angles γ k between vectors of velocities and slope ranges, where - numbers of points А 1 , А 2 , ..., A k trajectories corresponding to the moments of time t 1 , t 2 , ..., t k , spaced apart from each other for the period of survey of a given area of space T survey ,
обеспечивают линейность пеленгационных характеристик системы в пределах ширины моноимпульсной группы лучей ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места за счет специального выбора углов смещения βсм и εсм этих лучей от РСН,ensure the linearity of the direction finding characteristics of the system within the width of the monopulse group of beams Δβ HR in azimuth and Δε HR in elevation due to the special choice of the displacement angles β cm and ε cm of these rays from the RSL,
разбивают заданную область обзора пространства на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая РСН моноимпульсной группы лучей в центры этих участков, излучают зондирующие импульсы с периодом повторения ТП и принимают сигналы, отраженные от воздушных целей, в течение интервала наблюдения ТН на каждом участке разбиения, осуществляя обзор заданной области за время Тобз,divide the given area of view of space into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially setting the PCL of a monopulse group of beams to the centers of these areas, emit probing pulses with a repetition period T P and receive signals reflected from air targets during the observation interval T N at each section of the partition, carrying out a survey of a given area during T survey ,
констатируют обнаружение совокупности целей в упомянутой области обзора, измеряют и запоминают, с привязкой к единому времени, для каждой из обнаруженных воздушных целей значения наклонных дальностей R0,k и угловых координат, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, какstate the detection of a collection targets in the aforementioned field of view, are measured and stored, with reference to a single time, for each of the detected air targets the values of the slant ranges R 0, k and angular coordinates, calculated with respect to equisignal directions, as
где Where
- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов; - signals of angular misalignments from the outputs of the angular discriminators;
- значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам β, ε при выбранных значениях βсм и εсм. - the values of the coefficients of the linear terms of the expansions of the direction finding characteristics in the Maclaurin series in the coordinates β, ε for the selected values of β cm and ε see .
Согласно изобретению,According to the invention,
заменяют пространственное движение каждой воздушной цели по конической поверхности, направляющей для которой является траектория цели, а образующей - вектор наклонной дальности, последовательностью перемещений по направляющей многогранной поверхности, образованной совокупностью смежных наклонных треугольников 0AkAk+1 с вершинами в начале координат и аппроксимирующей реальную криволинейную коническую поверхность,replace the spatial movement of each air target along a conical surface, the guide for which is the target trajectory, and the generatrix is the vector of the inclined range, by a sequence of movements along the guide polyhedral surface formed by a set of adjacent inclined triangles 0A k A k + 1 with vertices at the origin and approximating the real curved conical surface,
определяют местоположение цели на упомянутой направляющей многогранной поверхности наклонными дальностями R0,k, R0,k+1,determine the location of the target on the said guide polyhedral surface with inclined ranges R 0 , k , R 0, k + 1 ,
представляют траектории целей последовательностями отрезков А1, А2, А2 A3 и т.д., являющихся основаниями упомянутых смежных треугольников, причем длина Sk,k+1 каждого из таких отрезков равна произведению модуля скорости цели на время его обзораrepresent the trajectories of targets by sequences of segments А 1 , А 2 , А 2 А 3 , etc., which are the bases of the mentioned adjacent triangles, and the length S k, k + 1 of each of such segments is equal to the product of the target velocity module at the time of its review
а изменения высоты полета описываются углами ψk пикирования или кабрирования,and changes in flight altitude are described by the dive or pitch-up angles ψ k ,
вычисляют для моментов времени tk в течение интервалов наблюдения TH по значений косинусов углов между наклонной дальностью R0,k и осями абсцисс x и ординат ycalculated for times t k during the observation intervals T H by values of the cosines of the angles between the slant range R 0, k and the x and y axes
где - номер отсчета угловой координаты на интервале TH,Where is the number of the angular coordinate reference on the interval T H ,
используют для образования трилатерационной радиолокационной системы вспомогательные точки В на оси абсцисс и D на оси ординат, отстоящие на расстояние d от начала координат, и вычисляют по G значений дальностей RB,k и RD,k до цели от точек В и Dauxiliary points B on the abscissa axis and D on the ordinate axis, spaced at a distance d from the origin, are used to form a trilateration radar system, and the distance values R B, k and R D, k to the target from points B and D are calculated from G
определяют, используя оператор экспоненциального сглаживания, их отфильтрованные значенияdetermine, using the exponential smoothing operator, their filtered values
где - параметр сглаживания,Where - smoothing parameter,
вычисляют и запоминают значения прямоугольных координат целейcalculate and store the values of the rectangular coordinates of the targets
сглаживают их значения фильтрами Калмана, рассчитывают сглаженные значения угловых координат целейsmooth their values with Kalman filters, calculate the smoothed values of the angular coordinates of targets
принимают решения об обнаружении начальных точек траекторий,make decisions about finding the starting points of the trajectories,
формируют размеры зон селекции целей, ограничивая их:form the sizes of target selection zones, limiting them:
- по дальности в моменты времени tk+1=tk+Тобз сферами с центрами в точках Ak+1 и радиусами где V0,ср - среднее значение скорости цели,- by range at times t k + 1 = t k + T survey by spheres with centers at points A k + 1 and radii where V 0, cf - the average value of the target speed,
- по азимуту и углу места лучами, проведенными из начала координат под углами- in azimuth and elevation by rays drawn from the origin at angles
при повторном обзоре измеряют значения R0,k+1, β0,k+1, ε0,k+1 целей и определяют принадлежность новых отсчетов к начальным участкам траекторий ранее обнаруженных целей, вычисляют для каждой сопровождаемой цели значения углов дальностей и координат определяют приращения прямоугольных и угловых координат during the second review, the values of R 0, k + 1 , β 0, k + 1 , ε 0, k + 1 of the targets are measured and the belonging of new readings to the initial sections of the trajectories of previously detected targets is determined, the angles are calculated for each tracked target ranges and coordinates define the increments of rectangular and angular coordinates
используют экстраполированные значения прямоугольных координат с выходов фильтров Калмана для формирования зон селекции в точках Ak+2 траекторий целей, по результатам последующих обзоров осуществляют обнаружение траекторий целей по критерию «три из трех», то есть по наличию трех отсчетов в трех обзорах,extrapolated values of rectangular coordinates from the outputs of Kalman filters are used to form selection zones at points A k + 2 of target trajectories, according to the results of subsequent surveys, target trajectories are detected by the criterion "three out of three", that is, by the presence of three readings in three surveys
вычисляют длины отрезков, пройденных целями за время Тобз,calculate the lengths of the segments traversed by the targets during T survey ,
определяют значенияdetermine the values
- модулей векторов скоростей целей- modules of target velocity vectors
- их пространственных курсовых углов- their spatial heading angles
- приращений высот- height increments
- и углов пикирования или кабрирования- and dive or pitch-up angles
измеряют координаты воздушных целей в последующих обзорах, производят сопровождение целей, а затем - построение траекторий их движения, определяя последние прямоугольными координатами точек Ak и векторами их соединяющими, являющимися основаниями смежных наклонных треугольников, образующих в совокупности многогранные поверхности, аппроксимирующие упомянутые реальные криволинейные поверхности, по направляющим которых движутся воздушные цели.the coordinates of air targets are measured in subsequent surveys, the targets are tracked, and then the trajectories of their movement are plotted, determining the latter by the rectangular coordinates of the points A k and vectors connecting them, which are the bases of adjacent inclined triangles, forming in the aggregate polyhedral surfaces approximating the mentioned real curved surfaces, along the guides of which the air targets move.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются математические соотношения, описывающие способ трилатерационной радиолокации, и структура трилатерационной РЛС, реализующей предложенный способ, обеспечивающие точное определение местоположения, параметров движения и траекторий лоцируемых воздушных целей.The technical result of the proposed invention are mathematical relationships describing the method of trilateration radar, and the structure of the trilateration radar, which implements the proposed method, providing accurate determination of the location, motion parameters and trajectories of the targeted air targets.
Предлагаемое изобретение не известно в современной радиотехнике, а также не известны источники информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с совокупностью признаков, отличающей заявляемое решение от прототипа, а также имеющих свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения. Поэтому можно считать, что они обладают существенными отличиями, вытекают из них неочевидным образом и, следовательно, соответствуют критериям «новизна» и «изобретательский уровень».The proposed invention is not known in modern radio engineering, and there are no known sources of information containing information about similar technical solutions that have features similar to the set of features that distinguish the claimed solution from the prototype, and also have properties that coincide with the properties of the proposed solution. Therefore, we can assume that they have significant differences, follow from them in a non-obvious way and, therefore, meet the criteria of "novelty" and "inventive step".
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:The essence of the invention is illustrated by the following figures:
фигура 1 - геометрия задачи в пространстве;figure 1 - the geometry of the problem in space;
фигура 2 - структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.figure 2 is a block diagram of a device that implements the proposed method.
При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность операций.When implementing the proposed method, the following sequence of operations is performed.
1. Обеспечивают в радиолокационной системе, находящейся в начале координат 0, излучение зондирующих импульсов и прием отраженных сигналов с помощью цифровой антенной решетки или антенной решетки с цифровой обработкой сигналов и, используя на раскрыве этой антенной решетки весовую функцию Хэмминга, формируют в пространстве моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром.1. Provide in the radar system located at the origin of
2. Описывают положение воздушных целей, перемещающихся в пространстве по траекториям с произвольными углами пикирования или кабрирования, значениями: угловых координат - азимута βk и угла места εk, наклонных дальностей R0,k, модулей векторов скорости Vk и величин курсовых углов γk между векторами скоростей и наклонных дальностей, где - номера точек А1, А2, …, Ak траекторий, соответствующие моментам времени t1, t2, …, tk, отстоящих друг от друга на период обзора заданной области пространства Тобз.2. Describe the position of air targets moving in space along trajectories with arbitrary diving or pitching angles, values: angular coordinates - azimuth β k and elevation angle ε k , slant ranges R 0, k , modules of velocity vectors V k and values of heading angles γ k between the vectors of velocities and slope ranges, where - numbers of points А 1 , А 2 , ..., A k trajectories corresponding to the moments of time t 1 , t 2 , ..., t k , spaced apart from each other for the period of survey of a given area of space T survey .
3. Обеспечивают линейность пеленгационных характеристик системы в пределах ширины моноимпульсной группы лучей ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места за счет специального выбора углов смещения βсм и εсм этих лучей от РСН.3. Ensure the linearity of the direction finding characteristics of the system within the width of the monopulse group of beams Δβ HR in azimuth and Δε HR in elevation due to a special choice of displacement angles β cm and ε cm of these beams from the RSL.
4. Разбивают заданную область обзора пространства на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление моноимпульсной группы лучей в центры этих участков, излучают зондирующие импульсы с периодом повторения ТП и принимают сигналы, отраженные от воздушных целей, в течение интервала наблюдения ТН на каждом участке разбиения, осуществляя обзор заданной области за время Тобз.4. Divide the given area of view of space into sections with the size of Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially setting the equal-signal direction of the monopulse group of rays to the centers of these areas, emit probing pulses with a repetition period T P and receive signals reflected from air targets , during the observation interval T N at each section of the division, carrying out a survey of a given area during T survey .
5. Констатируют обнаружение совокупности целей в упомянутой области обзора, измеряют и запоминают, с привязкой к единому времени, для каждой из обнаруженных воздушных целей значения наклонных дальностей R0,k и угловых координат, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, как5. State detection of aggregate targets in the aforementioned field of view, are measured and stored, with reference to a single time, for each of the detected air targets the values of the slant ranges R 0, k and angular coordinates, calculated with respect to equisignal directions, as
где Where
- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов; - signals of angular misalignments from the outputs of the angular discriminators;
- значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам β, ε при выбранных значениях βсм и εсм. - the values of the coefficients of the linear terms of the expansions of the direction finding characteristics in the Maclaurin series in the coordinates β, ε for the selected values of β cm and ε see .
6. Заменяют пространственное движение каждой воздушной цели по конической поверхности, направляющей для которой является траектория цели, а образующей -вектор наклонной дальности, последовательностью перемещений по направляющей многогранной поверхности (здесь направляющая и образующая - термины стереометрии для конической поверхности), образованной совокупностью смежных наклонных треугольников 0AkAk+1 с вершинами в начале координат и аппроксимирующей реальную криволинейную коническую поверхность.6. Replace the spatial motion of each air target along a conical surface, the guide for which is the target trajectory, and the generatrix is the vector of the inclined range, by a sequence of movements along the guide polyhedral surface (here the guide and the generator are the terms of stereometry for a conical surface) formed by a set of adjacent inclined triangles 0A k A k + 1 with vertices at the origin and approximating a real curved conical surface.
7. Определяют местоположение цели на упомянутой направляющей многогранной поверхности наклонными дальностями R0,k, R0,k+1.7. Determine the location of the target on the said guide polyhedral surface by slant ranges R 0, k , R 0, k + 1 .
8. Представляют траектории целей последовательностями отрезков А1, А2, А2 A3 и т.д., являющихся основаниями упомянутых смежных треугольников, причем длина Sk,k+1 каждого из таких отрезков равна произведению модуля скорости цели на время его обзора8. The trajectories of the targets are represented by sequences of segments А 1 , А 2 , А 2 А 3 , etc., which are the bases of the mentioned adjacent triangles, and the length S k, k + 1 of each of such segments is equal to the product of the target velocity modulus at the time of its review
а изменения высоты полета описываются углами ψk пикирования или кабрирования.and changes in flight altitude are described by the dive or nose-up angles ψ k .
9. Вычисляют для моментов времени tk в течение интервалов наблюдения TH по значений косинусов углов между наклонной дальностью R0,k и осями абсцисс x и ординат у9. Calculate for points in time t k during observation intervals T H by the values of the cosines of the angles between the slant range R 0, k and the x and y ordinates
где - номер отсчета угловой координаты на интервале TH,Where is the number of the angular coordinate reference on the interval T H ,
10. Используют для образования трилатерационной радиолокационной системы вспомогательные точки В на оси абсцисс и D на оси ординат, отстоящие на расстояние d от начала координат, и вычисляют по G значений дальностей RB,k и RD,k до цели от точек В и D10. Auxiliary points B on the abscissa and D on the ordinate, spaced at a distance d from the origin, are used to form a trilateration radar system, and the distance values R B, k and R D, k to the target from points B and D are calculated from G
11. Определяют, используя оператор экспоненциального сглаживания, их отфильтрованные значения11. Determine, using the exponential smoothing operator, their filtered values
где - параметр сглаживания,Where - smoothing parameter,
то есть для точки А1 рассчитываем сглаженные значения дальностей :that is, for point A 1, we calculate the smoothed range values :
и дальностей and ranges
и т.д. etc.
12. Вычисляют и запоминают значения прямоугольных координат целей12. Calculate and store the values of the rectangular coordinates of the targets
13. Сглаживают их значения фильтрами Калмана, рассчитывают сглаженные значения угловых координат целей13. Smooth their values with Kalman filters, calculate the smoothed values of the angular coordinates of targets
14. Принимают решения об обнаружении начальных точек траекторий.14. Make decisions about the detection of the starting points of the trajectories.
15. Формируют размеры зон селекции целей, ограничивая их:15. Form the sizes of target selection zones, limiting them:
- по дальности в моменты времени tk+1=tk+Тобз сферами с центрами в точках Ak+1 и радиусами где V0,ср - среднее значение скорости цели,- by range at times t k + 1 = t k + T survey by spheres with centers at points A k + 1 and radii where V 0, cf - the average value of the target speed,
- по азимуту и углу места лучами, проведенными из начала координат под углами- in azimuth and elevation by rays drawn from the origin at angles
16. При повторном обзоре измеряют значения R0,k+1, β0,k+1, ε0,k+1 целей и определяют принадлежность новых отсчетов к начальным участкам траекторий ранее обнаруженных целей, вычисляют для каждой сопровождаемой цели значения углов , дальностей и координат определяют приращения прямоугольных и угловых координат 16. During the second survey, the values of R 0, k + 1 , β 0, k + 1 , ε 0, k + 1 of targets are measured and the belonging of new readings to the initial sections of the trajectories of previously detected targets is determined, the angles are calculated for each tracked target , ranges and coordinates define the increments of rectangular and angular coordinates
17. Используют экстраполированные значения прямоугольных координат с выходов фильтров Калмана для формирования зон селекции в точках Ak+2 траекторий целей, по результатам последующих обзоров осуществляют обнаружение траекторий целей по критерию «три из трех», то есть по наличию трех отсчетов в трех обзорах.17. Extrapolated values of rectangular coordinates from the outputs of Kalman filters are used to form selection zones at points A k + 2 of target trajectories, based on the results of subsequent surveys, target trajectories are detected according to the criterion "three out of three", that is, by the presence of three readings in three surveys.
18. Вычисляют длины отрезков, пройденных целями за время Тобз,18. Calculate the lengths of the segments traversed by the targets during the T survey ,
19. Определяют значения19. Determine values
- модулей векторов скоростей целей- modules of target velocity vectors
- их пространственных курсовых углов- their spatial heading angles
- приращений высот- height increments
- и углов пикирования или кабрирования- and dive or pitch-up angles
20. Измеряют координаты воздушных целей в последующих обзорах, производят сопровождение целей, а затем - построение траекторий их движения, определяя последние прямоугольными координатами точек Ak и векторами , их соединяющими, являющимися основаниями смежных наклонных треугольников, образующих в совокупности многогранные поверхности, аппроксимирующие упомянутые реальные криволинейные поверхности, по направляющим которых движутся воздушные цели.20. Coordinates of air targets are measured in subsequent surveys, targets are tracked, and then trajectories of their movement are plotted, determining the latter by rectangular coordinates of points A k and vectors , connecting them, which are the bases of adjacent inclined triangles, forming in aggregate polyhedral surfaces approximating the mentioned real curved surfaces, along the guides of which the air targets move.
Примером системы, реализующей предложенный способ, является обзорная однопозиционная трилатерационная некогерентная РЛС, структурная схема которой приведена на фигуре 2, где приняты следующие обозначения:An example of a system that implements the proposed method is a survey single-position trilateration incoherent radar, the structural diagram of which is shown in figure 2, where the following designations are adopted:
1 - радиолокатор (РЛ);1 - radar (RL);
2 - устройство обработки информации (УОИ);2 - information processing device (IDU);
3 - передатчик (ПРД);3 - transmitter (PRD);
4 - блок делителей мощности (БДМ);4 - power divider unit (PM);
5 - блок приемо-передающих модулей (БППМ);5 - block of receiving and transmitting modules (BPPM);
6 - антенная решетка (АР);6 - antenna array (AR);
7 - синхронизатор (СХ);7 - synchronizer (CX);
8 - синтезатор частот (СЧ);8 - frequency synthesizer (MF);
9 - устройство управления (УУ);9 - control device (UU);
10 - устройство запоминания отсчетов весовой функции (УЗОВФ);10 - device for storing readings of the weight function (UZOVF);
11 - вычислитель пеленгационных характеристик (ВПХ);11 - calculator of direction finding characteristics (DF);
12 - вычислитель углов смещения максимумов ДН в МГЛ от РСН и коэффициентов разложения функции, описывающей ПХ (ВУСКР);12 - calculator of the angles of displacement of the maxima of the DP in the MGL from the RSI and the expansion coefficients of the function describing the HR (VUSCR);
13 - блок умножителей и маршрутизатор потока данных (БУМПД);13 - block of multipliers and data flow router (BUMPD);
14 - диаграммообразующее устройство (ДОУ) МГЛ;14 - diagram forming device (DOU) MGL;
15 - блок обнаружителей и измерителей дальностей (БОИД);15 - unit of detectors and range meters (BOID);
16 - блок измерителей угловых рассогласований (БИУР);16 - block of angular misalignment meters (BIUR);
17 - приемо-передающее устройство обмена данными и ретрансляции сигналов (ППУОД);17 - transceiver device for data exchange and signal retransmission (PPUOD);
181, 182 - приемо-передающие устройства обмена данными и ретрансляции сигналов (ППУОД1, ППУОД2);18 1 , 18 2 - transmitting and receiving devices for data exchange and signal retransmission (PPUOD1, PPUOD2);
19 - устройство интерфейсное (УИ);19 - interface device (UI);
20 - блок формирования меток единого времени (БФМЕВ);20 - unit for forming time marks (BFMEV);
21 - блок вычислителя прямоугольных координат (БВПК);21 - block of calculator of rectangular coordinates (BVPK);
22 - блок вычислителя сферических координат (БВСК);22 - block of calculator of spherical coordinates (BVSK);
23 - блок вычислителя скоростей, пространственных курсовых углов и углов пикирования (БВСКУ);23 - block of calculator of speeds, spatial heading angles and dive angles (BVSKU);
24 - блок вычислителя траекторий целей (БВТЦ);24 - block of calculator of trajectories of targets (BVTTs);
25 - блок вычислителя прогнозируемых координат целей (БВПК).25 - block of predicted target coordinates calculator (BVPK).
На фигуре 2 использованы дополнительные сокращения:Figure 2 uses additional abbreviations:
ВС - вышестоящая система,ВС - superior system,
ИД - исходные данные,ID - initial data,
КИС - канал информационной связи,KIS - information communication channel,
КУ - команда управления,KU - management team,
ПД - поток данных,PD - data stream,
СГ - сигнал гетеродина,SG - local oscillator signal,
СИ - синхроимпульс,SI - sync pulse,
СП - сигнал передатчика.SP - transmitter signal.
Обзорная однопозиционная трилатерационная некогерентная РЛС содержит (фигура 2) РЛ 1 и УОИ 2, соединенные дуплексным КИС.Survey single-position trilateration incoherent radar contains (figure 2)
В состав РЛ 1 входит ПРД 3, выход которого подключен ко входу БДМ 4, выходы которого соединены с входами 1вх…Ωвх БППМ 5. Входы-выходы 1вв…Ωвв БППМ 5 соединены с одноименными входами-выходами АР 6, а выходы 1вых…Ωвых БППМ 5 подключены к сигнальным входам 1вх…Ωвх БУМПД 13.The
Первый выход СХ 7 соединен со вторым входом ПРД 3, первый вход которого подключен к первому выходу СЧ 8, второй выход которого подключен к первому управляющему входу 1у БУМПД 13, а ко второму управляющему входу 2у БУМПД 13 подключен второй выход УУ 9, первый выход которого соединен со входом СЧ 8.The first output of
Третий выход СХ 7 соединен со вторым входом БОИД 15, а четвертый выход СХ 7 подключен ко второму входу ППУОД 17, к первому входу которого подключен восьмой выход УУ 9. Ко входу СХ 7 подключен пятый выход УУ 9, а второй выход СХ 7 соединен с третьим управляющим входом 3у БУМПД 13. Сигнальный выход БУМПД 13 подключен к сигнальному входу ДОУ 14, первый выход которого подключен к первому входу БОИД 15, а второй выход ДОУ 14 подключен ко входу БИУР 16, выход которого соединен с седьмым входом УУ 9. К шестому входу УУ 9 подключен выход БОИД 15. Третий выход УУ 9 соединен с первыми управляющими входами 1у БППМ 5 и ДОУ 14, а четвертый выход УУ 9 - со вторым управляющим входом 2у ДОУ 14. Девятый выход УУ 9 подключен к шестому входу ППУОД 17, пятый выход которого соединен с десятым входом УУ 9.The third output of
Одиннадцатый выход УУ 9 подключен ко входу УЗОВФ 10, первый выход которого подключен к первому входу ВПХ 11, а второй выход - к двенадцатому входу УУ 9. Тринадцатый выход УУ 9 подключен ко второму входу ВПХ 11, выход которого соединен со входом ВУСКР 12. Выход ВУСКР 12 подключен к четырнадцатому входу УУ 9.The eleventh output of the
Третий вход и четвертый выход ППУОД 17 дуплексным КИС соединены соответственно со вторым выходом и первым входом ППУОД2 182.The third input and the fourth output of the PPUOD 17 duplex KIS are connected, respectively, with the second output and the first input of the PPUOD2 18 2 .
Третий выход и четвертый вход ППУОД2 182 подключены соответственно к третьему входу и четвертому выходу УИ 19. К пятому входу УИ 19 подключен выход БФМЕВ 20, а первый вход и второй выход УИ 19 подключены соответственно к третьему выходу и четвертому входу ППУОД 1 181, первый вход и второй выход которого являются границей РЛС (соединяются с вышестоящей системой).The third output and the fourth input of PPUOD2 18 2 are connected, respectively, to the third input and the fourth output of
В состав РЛС введены вновь: БВПК 21, БВСК 22, БВСКУ 23, БВТЦ 24 и БВПК 25. Первый вход и второй выход БВПК 21 подключены соответственно к шестому выходу и седьмому входу УИ 19, а первый вход и второй выход БВСК 22 - соответственно к восьмому выходу и девятому входу УИ 19. Первый вход и второй выход БВСКУ 23 подключены соответственно к десятому выходу и одиннадцатому входу УИ 19, а первый вход и второй выход БВТЦ 24 - соответственно к двенадцатому выходу и тринадцатому входу УИ 19. При этом первый вход и второй выход БВПК 25 соединены соответственно с четырнадцатым выходом и пятнадцатым входом УИ 19.The radar includes again: BVPK 21,
Обзорная трехкоординатная однопозиционная трилатерационная РЛС работает следующим образом.Survey three-coordinate single-position trilateration radar works as follows.
После включения электропитания команда управления с первого выхода УУ 9 радиолокатора 1 подается на СЧ 8, где формируется сигнал для передатчика, который с первого выхода СЧ 8 поступает на первый вход ПРД 3, и сигнал гетеродина, который со второго выхода СЧ 8 поступает на первый управляющий вход 1у БУМПД 13.After turning on the power supply, the control command from the first output of the
Геометрия задачи показана на фигуре 1, где в точке 0 находится РЛ, а в начальной точке А1 - лоцируемая ВЦ; далее ВЦ движется на рассматриваемых участках траектории прямолинейно и равномерно с произвольным углом пикирования (кабрирования) на высоте Hk над поверхностью земли, которая считается плоской. Если траектория движения цели криволинейна, то осуществляется ее кусочно-линейная аппроксимация. Лоцируемая ВЦ перемещается в пространстве со скоростью V, являющейся модулем вектора скорости V.The geometry of the problem is shown in figure 1, where at
В упомянутом радиолокаторе 1 применяют цифровую АР или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов и, используя на ее раскрыве весовую функцию Хэмминга, формируют в пространстве моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром. Выбирают значения специальных углов смещения βсм и εсм максимумов ДН в МГЛ от РСН и направляют данные с четвертого выхода УУ 9 на второй управляющий вход 2у ДОУ 14, обеспечивая, как показано в [2], линейность пеленгационных характеристик радиолокатора 1 в рабочих зонах ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места, перекрывающих всю ширину МГЛ. На этот же вход 2у ДОУ 14 направляют отсчеты ВФ и коэффициенты разложения функции, описывающей ПХ.In the above-mentioned
Со второго выхода УУ 9 подаются команды управления на второй управляющий вход 2у БУМПД 13. Аналогичные команды управления подаются с третьего выхода УУ 9 на первые управляющие входы 1у БППМ 5 и ДОУ 14.From the second output of
По командам управления, поступающим с пятого выхода УУ 9 на вход СХ 7, с первого выхода СХ 7 на второй вход ПРД 3 подаются синхроимпульсы; аналогичные синхроимпульсы подаются со второго выхода СХ 7 на третий управляющий вход 3у БУМПД 13, с третьего выхода СХ 7 - на второй вход БОИД 15 и с четвертого выхода СХ 7 - на второй вход ППУОД 17.According to the control commands coming from the fifth output of the
ПРД 3 генерирует зондирующие импульсы, которые подаются через БДМ 4 на входы 1вх…Ωвх БППМ 5, где эти импульсы усиливаются в канальных усилителях мощности и, после прохождения через канальные циркуляторы, поступают с входов-выходов 1вв…Ωвв в АР 6, антенные элементы которой излучают зондирующие импульсы в заданную область пространства.
Отраженные от лоцируемых ВЦ сигналы принимают антенными элементами из состава АР 6 и направляют в БППМ 5, каждый модуль которого содержит циркулятор, малошумящий усилитель (МШУ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Со входа модуля сигнал через циркулятор поступает в канальный МШУ и далее преобразуется на промежуточную частоту, а затем подвергается аналого-цифровому преобразованию. С выходов 1вых…Ωвых БППМ 5 отсчеты смеси эхо-сигналов и шумов подаются на сигнальные входы 1вх…Ωвх БУМПД 13, где формируется соответствующий поток данных. Он с выхода БУМПД 13 направляется на сигнальный вход ДОУ 14, где осуществляется его весовая обработка путем умножения на отсчеты весовой функции W(x, у) Хэмминга. Эти отсчеты извлекаются из устройства УЗОВФ 10 по команде управления, поступающей с одиннадцатого выхода УУ 9, и подаются со второго выхода УЗОВФ 10 на двенадцатый вход УУ 9.The signals reflected from the located VCs are received by antenna elements from the
С первого выхода УЗОВФ 10 отсчеты ВФ подаются также на первый вход ВПХ 11, на второй вход которого поступают ИД с тринадцатого выхода УУ 9. Значения ПХ направляются с выхода ВПХ 11 на вход ВУСКР 12, где вычисляются углы смещения максимумов ДН в МГЛ от РСН, которые вместе с коэффициентами разложения функции, описывающей ПХ, подаются на четырнадцатый вход УУ 9.From the first output of UZOVF 10, the VF readings are also fed to the first input of
В ДОУ 14 формируется моноимпульсная группа лучей с общим фазовым центром, состоящая из двух пар лучей, смещенных от РСН на углы по азимуту и по углу места, обеспечивая в моноимпульсном РЛ 1 линейные ПХ с размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места, соответственно.In
При поступлении с первого выхода ДОУ 14 на первый вход БОИД 15 суммарного сигнала в нем определяют, с учетом поступающего на второй вход БОИД 15 синхроимпульса с третьего выхода СХ 7, время запаздывания эхо-сигналов и дальности до лоцируемых целей. Эти данные с выхода БОИД 15 направляют на шестой вход УУ 9.When a total signal arrives from the first output of the
Обзор пространства осуществляют за счет сканирования МГЛ, для чего разбивают заданную область обзора пространства на (L+1)×(N+1) участков с размером каждого ΔβПХ вдоль азимутального и ΔεПХ вдоль угломестного направлений. Затем, последовательно устанавливая РСН моноимпульсной группы лучей в центры участковThe space survey is carried out by scanning the MGL, for which the given area of the space survey is divided into (L + 1) × (N + 1) sections with the size of each Δβ PH along the azimuthal direction and Δε PH along the elevation directions. Then, sequentially installing the PCN of a monopulse group of rays in the centers of the sections
где - номера участков разбиения по азимуту и углу места соответственно, осуществляют дискретный обзор упомянутой области обзора. В течение интервала наблюдения Δt на каждом участке разбиения производят обнаружение всей совокупности лоцируемых целей.Where - the numbers of the sections of the division in azimuth and elevation, respectively, carry out a discrete survey of the mentioned field of view. During the observation interval Δt at each section of the partition, the entire set is detected target targets.
Со второго выхода ДОУ 14 значения углов отклонения от РСН подаются на вход БИУР 16, где вычисляются значения приращений азимутов и углов места, которые с выхода БИУР 16 поступают на седьмой вход УУ 9. В нем запоминают, с привязкой к системе единого времени при использовании данных БФМЕВ 20, для каждой из обнаруженных целей значения отсчетов наклонных дальностей и угловых координат, вычисляемых относительно РСН в результате решения соответствующих линейных уравнений с использованием коэффициентов линейных частей разложений ПХ в ряды Маклорена как функций углов βсм, εсм.From the second output of the
Результаты измерений дальностей и УК целей по команде управления, поступающей с девятого выхода УУ 9, направляют по каналу информационной связи с устройства ППУОД 17 через ППУОД2 182 в УИ 19, а затем в БВПК 21, в котором рассчитываются значения прямоугольных координат ВЦ. Эти же результаты поступают в БВСК 22, в котором определяются параметры движения ВЦ на наклонных плоскостях. На основе рассчитанных в БВСК 22 данных об углах Ck+1,k на наклонных плоскостях и длинах путей Sk+1,k, пройденных ВЦ за время обзора, в БВСКУ 23 определяются пространственные курсовые углы γk и углы пикирования ψk.The results of measuring the ranges and CC targets on the control command coming from the ninth output of the
Далее в БВТЦ 24 строят криволинейные траектории движения лоцируемых целей, аппроксимируя их совокупностью отрезков Sk+1,k, Sy, а в БВПК 25 - прогнозируемые координаты ВЦ. Эти данные через ППУОД1 181 направляются в вышестоящую систему.Further, in
Предложенный способ, на основе измерения сферических координат ВЦ и расчета дополнительных дальностей RB,k, RD,k и углов ck+1,k, обеспечивает:The proposed method, based on measuring the spherical coordinates of the VC and calculating additional ranges R B, k , R D, k and angles c k + 1, k , provides:
- определение прямоугольных координат ВЦ и их приращений,- determination of rectangular coordinates of the CC and their increments,
- расчет длин отрезков траекторий целей между точками Ak и Ak+1 - calculation of the lengths of segments of trajectories of targets between points A k and A k + 1
- их использование для аппроксимации траекторий ВЦ,- their use to approximate the trajectories of the CC,
- вычисление значений модулей векторов скоростей целей- calculating the values of the modules of the target velocity vectors
- определение значений пространственных курсовых углов- determination of the values of spatial heading angles
- определение значений углов пикирования или кабрирования- determination of the values of the angles of diving or pitching up
Среднеквадратические погрешности (СКП) расчета значений параметров движения целей определяются величинами ошибок измерения дальностей σR и угловых координат σβ, σε. При выполнении условий и СКП вычисления модулей скоростей целей и курсовых углов определяются формуламиThe root-mean-square errors (RMS) of calculating the values of the parameters of the movement of targets are determined by the values of errors in measuring the ranges σ R and angular coordinates σ β , σ ε . When conditions are met and SKP for calculating the modules of target velocities and heading angles are determined by the formulas
При величинах γk=45°, Tобз=10 сек, ck+1,k=10° и относительные значения СКПAt values γ k = 45 °, T survey = 10 sec, s k + 1, k = 10 ° and relative RMS values
не превосходят величины 10-2.do not exceed 10 -2 .
В прототипе для определения значений этих параметров используются формулыThe prototype uses the formulas to determine the values of these parameters
В этом случае СКП определения параметров равныIn this case, the SKP definitions of the parameters are
и при ⏐Vk⏐=300 м/сек, γk=45° имеемand for ⏐V k ⏐ = 300 m / s, γ k = 45 ° we have
Следовательно, предложенный способ обеспечивает повышение точности измерений модулей скорости ВЦ и их пространственных курсовых углов в 5 и 8 раз соответственно.Consequently, the proposed method provides an increase in the measurement accuracy of the VC velocity modules and their spatial heading angles by 5 and 8 times, respectively.
Для комплексной оценки качества предлагаемого способа сравним величины СКП местоопределения целей способом-прототипом и предложенным способом.For a comprehensive assessment of the quality of the proposed method, we will compare the value of the UPC for target positioning by the prototype method and the proposed method.
В способе-прототипе местоположение целей находится как область пересечения сферической поверхности радиуса R0,k с толщиной стенки и конической поверхности, образующей которой является наклонная дальность R0,k, а угол при вершине равен σУК [8 - Кондратьев B.C., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. - М.: Радио и связь, 1986. 264 с]. СКП местоопределения в этом случае, при равнаIn the prototype method, the location of targets is found as the area of intersection of a spherical surface of radius R 0, k with wall thickness and a conical surface, the generatrix of which is the inclined range R 0, k , and the angle at the apex is equal to σ UK [8 - Kondrat'ev BC, Kotov AF, Markov LN. Multi-position radio engineering systems. - M .: Radio and communication, 1986. 264 s]. In this case, with equals
В предложенном способе местоположение целей находится как область пересечения трех сфер [9 - Бакулев П.А. Радиолокационные системы. - М.: Радиотехника, 2007. 376 с] с центрами в точках 0, В, D и радиусами R0, RB, RD, а СКП местоопределения составляетIn the proposed method, the location of targets is located as the area of intersection of three spheres [9 - Bakulev P.A. Radar systems. - M .: Radiotekhnika, 2007. 376 s] with centers at
где - СКП расчета дальности Where - UPC range calculation
- параметр сглаживания; - smoothing parameter;
- угол между дальностями R0,k и RB,k на наклонной плоскости 0AkBk; - the angle between the ranges R 0, k and R B, k on the inclined plane 0A k B k ;
- угол между дальностями на наклонной плоскости DAkxk, - the angle between the ranges on an inclined plane DA k x k ,
В случае, когда σУК=0,3°, R0=105 м, ϕ=11°30', ϕ1=17°30', d=2×104 м, βk=εk=45°, α=0,2 имеем σМОСП=735 м, σМОПС=141,84 м. При этом отношение СКП способа-прототипа и предложенного способа составляет In the case when σ UK = 0.3 °, R 0 = 10 5 m, ϕ = 11 ° 30 ', ϕ 1 = 17 ° 30', d = 2 × 10 4 m, β k = ε k = 45 °, α = 0 , 2 we have ISS σ m = 735, σ = 141.84 m MOPS. The ratio of CSP method-prototype and the proposed method is
Реализация заявляемого способа не встречает затруднений при современном уровне развития радиотехники и устройств аналоговой и цифровой обработки сигналов. Возможность реализации предложенного способа обеспечивает ему критерий «промышленная применимость».The implementation of the proposed method does not encounter difficulties at the current level of development of radio engineering and devices for analog and digital signal processing. The possibility of implementing the proposed method provides him with the criterion of "industrial applicability".
По сравнению с прототипом, использование операций предложенного способа обеспечивает определение местоположения воздушных целей со среднеквадратическими погрешностями, меньшими в 5,18 раза, а также:Compared with the prototype, the use of the operations of the proposed method provides for the determination of the location of air targets with mean square errors less than 5.18 times, and also:
- повышение в 5 раз точности измерений модулей векторов скоростей воздушных целей;- 5 times increase in the accuracy of measurements of modules of vectors of air targets' velocities;
- повышение в 8 раз точности измерений пространственных курсовых углов ВЦ.- 8 times increase in the accuracy of measurements of the spatial heading angles of the VC.
Полученные результаты позволяют обеспечить, на основе использования точно измеренных дальностей до ВЦ, селекцию отдельных элементов перемещающихся в пространстве групповых целей и раздельное построение траекторий их движения.The results obtained make it possible to ensure, based on the use of accurately measured distances to the VC, the selection of individual elements of group targets moving in space and the separate construction of their trajectories.
Claims (47)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113170A RU2735744C1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113170A RU2735744C1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735744C1 true RU2735744C1 (en) | 2020-11-06 |
Family
ID=73398196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113170A RU2735744C1 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735744C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113671520A (en) * | 2021-08-11 | 2021-11-19 | 数量级(上海)信息技术有限公司 | Range finding filtering tracking method and system for quantum laser radar |
RU2761106C1 (en) * | 2021-02-15 | 2021-12-06 | Сергей Евгеньевич Мищенко | Method for determining direction to target with digital antenna array of monopulse radar station |
RU2765873C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-02-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for viewing the space |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3844429B2 (en) * | 2000-12-12 | 2006-11-15 | 富士通テン株式会社 | Scanning radar equipment |
RU2337378C1 (en) * | 2007-07-02 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Method for defining air target path parameters in surveillance rls |
JP2011220800A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Radar apparatus |
US9134409B2 (en) * | 2012-02-13 | 2015-09-15 | Denso Corporation | Vehicle-mounted radar apparatus |
RU2583849C1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for digital signal processing in surveillance monopulse amplitude integral-differential direction finding using antenna array (versions) and surveillance monopulse amplitude integral-differential direction finder using antenna array and digital signal processing |
RU2673877C2 (en) * | 2017-05-04 | 2018-12-03 | Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей" | Method of viewing and target tracking (options) and radar location complex for its implementation (options) |
WO2019091448A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 长城汽车股份有限公司 | Method and device for tracking movable target |
RU2703996C2 (en) * | 2019-03-26 | 2019-10-23 | Акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Method of target location in front viewing areas of on-board radar stations of two-position radar system |
RU2713498C1 (en) * | 2019-07-19 | 2020-02-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects |
RU2717970C1 (en) * | 2019-10-07 | 2020-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects |
-
2020
- 2020-03-27 RU RU2020113170A patent/RU2735744C1/en active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3844429B2 (en) * | 2000-12-12 | 2006-11-15 | 富士通テン株式会社 | Scanning radar equipment |
RU2337378C1 (en) * | 2007-07-02 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Method for defining air target path parameters in surveillance rls |
JP2011220800A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Radar apparatus |
US9134409B2 (en) * | 2012-02-13 | 2015-09-15 | Denso Corporation | Vehicle-mounted radar apparatus |
RU2583849C1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for digital signal processing in surveillance monopulse amplitude integral-differential direction finding using antenna array (versions) and surveillance monopulse amplitude integral-differential direction finder using antenna array and digital signal processing |
RU2673877C2 (en) * | 2017-05-04 | 2018-12-03 | Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей" | Method of viewing and target tracking (options) and radar location complex for its implementation (options) |
WO2019091448A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 长城汽车股份有限公司 | Method and device for tracking movable target |
RU2703996C2 (en) * | 2019-03-26 | 2019-10-23 | Акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Method of target location in front viewing areas of on-board radar stations of two-position radar system |
RU2713498C1 (en) * | 2019-07-19 | 2020-02-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects |
RU2717970C1 (en) * | 2019-10-07 | 2020-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761106C1 (en) * | 2021-02-15 | 2021-12-06 | Сергей Евгеньевич Мищенко | Method for determining direction to target with digital antenna array of monopulse radar station |
RU2765873C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-02-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for viewing the space |
CN113671520A (en) * | 2021-08-11 | 2021-11-19 | 数量级(上海)信息技术有限公司 | Range finding filtering tracking method and system for quantum laser radar |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2735744C1 (en) | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets | |
RU2682661C1 (en) | Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture | |
US9110170B1 (en) | Terrain aided navigation using multi-channel monopulse radar imaging | |
US8378885B2 (en) | Device and method for locating a mobile approaching a surface reflecting electromagnetic waves | |
US4321601A (en) | Three dimensional, azimuth-correcting mapping radar | |
Musicki et al. | Geolocation using TDOA and FDOA measurements | |
AU2007201502B2 (en) | Altitude estimation system and method | |
US6025800A (en) | Interferomeric synthetic aperture radar altimeter | |
US7187327B2 (en) | Method and system for determining the position of an object | |
NO178415B (en) | Method and system of passive distance determination | |
WO2005116682A1 (en) | An arrangement for accurate location of objects | |
KR20160098985A (en) | Velocity and attitude estimation using an interferometric radar altimeter | |
US4613867A (en) | Passive ranging of an airborne emitter by a single non-maneuvering or stationary sensor | |
RU2411538C2 (en) | Method of determining error in measuring aircraft velocity with inertial navigation system and onboard navigation system for realising said method | |
RU2713498C1 (en) | Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects | |
RU2661357C1 (en) | Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects | |
RU2557808C1 (en) | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder | |
US6738563B1 (en) | Methods and apparatus for weighting radar return data | |
RU2660160C1 (en) | Method of determining the motion parameters of an air object by the dynamic radio monitoring system | |
US6747593B1 (en) | Generalized clutter tuning for bistatic radar systems | |
RU2699552C1 (en) | Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space | |
RU2617830C1 (en) | Method of passive single-position-dimensional differential-doppler location of a radio-emitting object roving in the space and a radar location system for the realisation of this method | |
RU2275649C2 (en) | Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources | |
US6639545B1 (en) | Methods and apparatus to determine a target location in body coordinates | |
RU2510618C2 (en) | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source onboard aircraft |