RU2753615C1 - Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности - Google Patents
Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753615C1 RU2753615C1 RU2020127031A RU2020127031A RU2753615C1 RU 2753615 C1 RU2753615 C1 RU 2753615C1 RU 2020127031 A RU2020127031 A RU 2020127031A RU 2020127031 A RU2020127031 A RU 2020127031A RU 2753615 C1 RU2753615 C1 RU 2753615C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- course
- range
- estimate
- heading
- azimuth
- 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
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination 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
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/581—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
- G01S13/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиолокации. Техническим результатом изобретения является повышение точности и устранение неоднозначности определения курса объекта на линейной траектории. В заявленном способе определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности в РЛС измеряют дальность ri и азимут βi объекта и преобразуют их в горизонтальные прямоугольные координаты. Затем определяют оценки скорости изменения прямоугольных координат, вычисляют однозначную оценку курса Далее определяют оценку радиальной скорости в середине интервала наблюдения путем оптимального взвешенного суммирования фиксированной выборки из N измеренных значений дальности ri. Формируют фиксированную выборку из N значений квадратов дальности и оценивают второе приращение квадрата дальности путем взвешенного суммирования. Находят оценку путевой скорости объекта . Затем вычисляют курсовой угол в середине интервала наблюдения и среднеквадратическую ошибку (СКО) определения этого угла. Оценивают азимут в середине интервала наблюдения путем взвешенного суммирования измеренных значений азимута βi. Определяют две оценки курса с использованием значений оценок азимута и курсового угла . Для устранения неоднозначности используют однозначную оценку курса и полученные две оценки, и по меньшей разности устраняют неоднозначность определения курса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для определения курса неманеврирующих объектов, движущихся по линейной траектории, в том числе аэродинамических целей, преимущественно в РЛС с большими ошибками измерения азимута.
Известен способ, в котором текущий курс определяют как сумму курсового угла qn и азимута объекта βn-1 предыдущем обзоре Q=qn+βn-1. Для определения курсового угла, то есть угла между линией визирования объекта (между направлением «РЛС - объект») и направлением вектора скорости, вычисляют несколько вспомогательных величин: разность азимутов в соседних обзорах δβn; произведение дальности в последнем обзоре на синус разности азимутов bn=rnsinδβn; разность между дальностью в предыдущем обзоре и произведением дальности в последнем обзоре на косинус разности азимутов a n=rn-1 - rncosδβn; вспомогательный угол По знаку (положительный или отрицательный) a n и bn устраняют неоднозначность определения курсового угла qn и курса Q. Далее производят экспоненциальное сглаживание текущих значений курса [1, С. 360-365].
Недостаток способа: низкая точность определения курса при больших ошибках измерения азимута.
Известен способ, в котором для определения курса объекта находят оценки (сглаженные значения) скорости изменения горизонтальных прямоугольных координат и . Затем вычисляют значение вспомогательного угла Q*, равное арктангенсу отношения этих оценок:
Для устранения неоднозначности определения курса используют информацию о знаке оценок скорости изменения горизонтальных прямоугольных координат [2, С. 314].
Недостаток способа: низкая точность определения курса при больших ошибках измерения азимута.
Наиболее близким аналогом заявленному способу (прототипом) является способ, в котором для определения курса неманеврирующего объекта, движущегося по линейной траектории, вычисляют оценку курсового угла в середине интервала наблюдения по формуле [3]:
При этом оценку радиальной скорости в середине интервала наблюдения определяют путем взвешенного суммирования фиксированной выборки значений дальности до объекта ri. Оценку путевой скорости определяют по фиксированной выборке квадратов дальности [3, 4]. Кроме того, находят оценку азимута в середине интервала наблюдения путем оптимального взвешенного суммирования измеренных значений азимута βi.
Далее вычисляют значения курса, как алгебраическую сумму оценок азимута , курсового угла и углов 180°, 0° или 360°. Для устранения неоднозначности сравнивают вычисленные значения курса со значением курса, полученным по оценкам скорости изменения горизонтальных прямоугольных координат и , то есть как во втором аналоге.
Недостаток прототипа: низкая точность определения курса при больших дальностях до объекта. Кроме того, усложнена процедура устранения неоднозначности определения курса.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения курса неманеврирующего объекта, движущегося по линейной траектории, и упрощение процедуры устранения неоднозначности определения курса.
Для достижения этого технического результата в заявленном изобретении так же, как в прототипе, в РЛС измеряют полярные координаты объекта (дальность ri и азимут βi) и преобразуют их в цифровые сигналы. Далее производят преобразование этих координат в горизонтальные прямоугольные координаты по формулам: xi=risinβi, yi=ricosβi.
Путем оптимального взвешенного суммирования фиксированной выборки этих координат определяют оценки скорости изменения прямоугольных координат и Затем вычисляют оценку вспомогательного угла по формуле: После этого вычисляют однозначную оценку курса, как во втором аналоге [2, С. 314]:
Далее определяют оценку радиальной скорости в середине интервала наблюдения путем оптимального взвешенного суммирования фиксированной выборки из N измеренных значений дальности ri с весовыми коэффициентами
Затем перемножают измеренные значения дальности ri и получают значения квадратов дальности формируют фиксированную выборку из N значений квадратов дальности и оценивают второе приращение квадрата дальности путем взвешенного суммирования этой фиксированной выборки квадратов дальности с весовыми коэффициентами Из этой оценки вычисляют квадратный корень, делят на период обзора и получают оценку путевой скорости объекта После этого вычисляют курсовой угол в середине интервала наблюдения и среднеквадратическую ошибку (СКО) определения этого угла:
где σr - СКО измерения дальности.
Затем оценивают азимут в середине интервала наблюдения путем взвешенного суммирования измеренных значений азимута βi по формуле:
В отличие от прототипа, согласно заявленного изобретения, определяют две оценки курса и по формулам:
Далее вычисляют абсолютные значения разностей между однозначной оценкой вычисленной по формуле (3), и двумя полученными оценками и По меньшей разности устраняют неоднозначность определения курса в заявленном изобретении, так как при истинном курсе эта разность теоретически равна нулю, а при ложном курсе - удвоенному значению оценки курсового угла, то есть
Для повышения точности определения курса при больших, по сравнению с курсовым параметром, дальностях до объекта в разных точках траектории вычисляют отношение оценки курсового угла к СКО его определения
Если это отношение больше единицы, то есть то курс определяют по формулам (6) и (7), а неоднозначность устраняют по меньшему абсолютному значению разностей.
Если это отношение не превышает единицы, то есть то курс определяют однозначно без использования значений курсового угла по оценкам азимута по формуле:
Достоверность формул (3), (6) и (7) подтверждается схемами восьми траекторий, приведенными в фиг. 1 и фиг. 2. Для удаляющихся от РЛС объектов (фиг. 1), то есть при положительной радиальной скорости оценки курса и могут быть равны как сумме, так и разности азимута и курсового угла во всех четырех квадрантах прямоугольной системы координат XOY. Для приближающихся к РЛС объектов (фиг. 2), то есть при отрицательной радиальной скорости в первом и втором квадрантах (х>0) прибавляется 180°, а в третьем и четвертом квадрантах (х<0) вычитается 180°.
Во всех приведенных случаях при истинном курсе разность теоретически равна нулю, а при ложном курсе - удвоенному курсовому углу В итоге существенно упрощается процедура устранения неоднозначности определения курса по сравнению с прототипом [3]. В прототипе для решения этой задачи сравнивают с аналогом все варианты сумм и разностей углов, то есть (0° и 360°).
Для доказательства реализуемости заявленного технического результата в части повышения точности определения курса, вычислим среднеквадратические ошибки (СКО) определения курса объекта, то есть аэродинамической цели (АЦ), тремя способами по фиксированным выборкам из 13 значений дальности и азимута при СКО измерения азимута σβ=1,5° и дальности σr=25 м.
В приведенном примере, как показано на схеме фиг. 3, АЦ приближается к РЛС, то есть летит с курсом Q=20°, скоростью 250 м/с и курсовым параметром (траверзным расстоянием) Р=25 км. Автосопровождение АЦ и оценивание параметров ее движения, то есть курса Q, путевой скорости V, азимута и радиальной скорости производят от дальности 350 км до 50 км в «скользящем окне» (интервале наблюдения) длиной LИНТ=30 км при периоде обзора Т0=10 с и объеме выборки N=13.
СКО определения путевой скорости в прототипе и в заявляемом изобретении вычисляют по формуле:
В способе-аналоге (3), то есть при оценивании курса по выборкам прямоугольных координат, ошибки определения курса зависят от СКО измерения азимута и вычисляются по формуле [3]:
Результаты анализа точности определения курса в заявленном изобретении прототипе и во втором аналоге приведены в табл. 1 и на графиках фиг. 4.
Эффективность заявленного изобретения характеризуется выигрышем в точности оценивания курса заявленным способом по сравнению с прототипом и аналогом, то есть отношением их СКО
Как видно из табл. 1 и графиков фиг. 4, до дальности примерно 225 км прототип превосходит аналог по точности а затем уступает аналогу В заявленном способе на дальности около 190 км (в точке В фиг. 4) значение СКО становится равным курсовому углу qcp. При дальнейшем увеличении дальности курсовой угол становится меньше СКО и поэтому курс определяют однозначно по формуле (8) без учета курсового угла. В итоге на дальности 350 км точность определения курса повышается в 6 раз по сравнению с прототипом и в 3,8 раза по сравнению со вторым аналогом.
Следует отметить, что в РЛС метрового диапазона проблематично существенно уменьшить ошибки измерения азимута, так как размеры их антенн соизмеримы с длиной волны. В то же время ошибки измерения дальности не зависят от размеров антенны. Например, в РЛС AN/TPS-59 достигнута точность измерения дальности около 30 метров [5, с. 36].
Таким образом, доказана промышленная реализуемость технического результата заявленного изобретения: повышение точности определения курса неманеврирующего объекта на дальностях, при которых курсовой угол, становится меньше среднеквадратической ошибки его определения, и упрощение процедуры устранения неоднозначности определения курса.
Список использованных источников
1. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: «Радио и связь», 1967.
2. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: «Сов. радио», 1974.
3. Способ определения модуля скорости аэродинамической цели. Патент на изобретение №2559296.
4. Устройство радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей воздушной цели. Патент на полезную модель №152617.
5. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Под ред. Я.Д. Ширмана. - М: ЗАО «МАКВИС», 1998.
Claims (2)
1. Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности, заключающийся в том, что в РЛС измеряют дальность ri и азимут βi объекта и преобразуют их в горизонтальные прямоугольные координаты xi=risinβi, yi=ricosβi, определяют оценки скорости изменения прямоугольных координат и вычисляют оценку вспомогательного угла по формуле и однозначную оценку курса по формуле далее определяют оценку радиальной скорости в середине интервала наблюдения путем оптимального взвешенного суммирования фиксированной выборки из N измеренных значений дальности ri с весовыми коэффициентами перемножают измеренные значения дальности ri и получают значения квадратов дальности формируют фиксированную выборку из N значений квадратов дальности и оценивают второе приращение квадрата дальности путем взвешенного суммирования этой фиксированной выборки квадратов дальности с весовыми коэффициентами вычисляют квадратный корень из этой оценки, делят на период обзора и получают оценку путевой скорости объекта вычисляют курсовой угол в середине интервала наблюдения и среднеквадратическую ошибку (СКО) определения этого угла где σr - СКО измерения дальности, оценивают азимут в середине интервала наблюдения путем взвешенного суммирования измеренных значений азимута βi по формуле определяют значения курса как алгебраическую сумму значений оценок азимута курсового угла а также углов 180° или 0°, для устранения неоднозначности используют однозначную оценку курса отличающийся тем, что определяют две оценки курса и по формулам и вычисляют абсолютные значения разностей между однозначной оценкой и двумя полученными оценками, и по меньшей разности устраняют неоднозначность определения курса в заявленном изобретении, так как при истинном курсе эта разность равна нулю, а при ложном курсе равна удвоенному значению оценки курсового угла
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127031A RU2753615C1 (ru) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127031A RU2753615C1 (ru) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753615C1 true RU2753615C1 (ru) | 2021-08-18 |
Family
ID=77349459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127031A RU2753615C1 (ru) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753615C1 (ru) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1351069A1 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-08 | Thales Nederland B.V. | Multi-targets detection method applied in particular to surveillance radars with multi-beamforming in elevation |
RU2470318C1 (ru) * | 2011-05-19 | 2012-12-20 | Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (ОАО "НПО НИИИП-НЗиК") | Способ сопровождения траектории цели и радиолокационная станция для его реализации |
US8427359B1 (en) * | 2011-01-06 | 2013-04-23 | Sandia Corporation | Tracking moving radar targets with parallel, velocity-tuned filters |
RU2013105396A (ru) * | 2013-02-08 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") | Способ определения курса аэродинамической цели |
RU2566685C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2015-10-27 | Навком Текнолоджи, Инк. | Система и способ определения курсового угла транспортного средства |
RU158491U1 (ru) * | 2015-07-07 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Радиолокационный измеритель путевой скорости неманеврирующей аэродинамической цели по выборке квадратов дальности |
RU2621692C1 (ru) * | 2016-04-25 | 2017-06-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ и устройство определения курса неманеврирующей аэродинамической цели с использованием выборки квадратов дальности |
CN107576959A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-01-12 | 电子科技大学 | 一种基于区域映射解模糊的高重频雷达目标检测前跟踪方法 |
RU2714884C1 (ru) * | 2019-09-18 | 2020-02-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием измерений его радиальной скорости |
RU2724115C1 (ru) * | 2019-08-06 | 2020-06-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ автоматического сопровождения подвижной цели при сглаживании в декартовых координатах с учетом измерений радиальной составляющей скорости |
-
2020
- 2020-08-11 RU RU2020127031A patent/RU2753615C1/ru active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1351069A1 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-08 | Thales Nederland B.V. | Multi-targets detection method applied in particular to surveillance radars with multi-beamforming in elevation |
RU2566685C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2015-10-27 | Навком Текнолоджи, Инк. | Система и способ определения курсового угла транспортного средства |
US8427359B1 (en) * | 2011-01-06 | 2013-04-23 | Sandia Corporation | Tracking moving radar targets with parallel, velocity-tuned filters |
RU2470318C1 (ru) * | 2011-05-19 | 2012-12-20 | Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (ОАО "НПО НИИИП-НЗиК") | Способ сопровождения траектории цели и радиолокационная станция для его реализации |
RU2013105396A (ru) * | 2013-02-08 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") | Способ определения курса аэродинамической цели |
RU158491U1 (ru) * | 2015-07-07 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Радиолокационный измеритель путевой скорости неманеврирующей аэродинамической цели по выборке квадратов дальности |
RU2621692C1 (ru) * | 2016-04-25 | 2017-06-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ и устройство определения курса неманеврирующей аэродинамической цели с использованием выборки квадратов дальности |
CN107576959A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-01-12 | 电子科技大学 | 一种基于区域映射解模糊的高重频雷达目标检测前跟踪方法 |
RU2724115C1 (ru) * | 2019-08-06 | 2020-06-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ автоматического сопровождения подвижной цели при сглаживании в декартовых координатах с учетом измерений радиальной составляющей скорости |
RU2714884C1 (ru) * | 2019-09-18 | 2020-02-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием измерений его радиальной скорости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Musicki et al. | Geolocation using TDOA and FDOA measurements | |
CN100365429C (zh) | 一种合成孔径雷达运动目标成像方法 | |
CN111220954B (zh) | 一种基于自校幅度归一化的雷达角误差修正方法 | |
CN108983169B (zh) | 一种基于数字高程模型的米波雷达地形修正方法 | |
CN114019498A (zh) | 一种基于分数阶卡尔曼滤波的毫米波雷达单目标跟踪方法 | |
RU2735744C1 (ru) | Способ обзорной однопозиционной трилатерационной некогерентной радиолокации воздушных целей | |
RU2608583C1 (ru) | Способ определения местоположения и параметров движения объекта по измерениям угловых координат | |
CN110738275A (zh) | 基于ut-phd的多传感器序贯融合跟踪方法 | |
CN110471029B (zh) | 一种基于扩展卡尔曼滤波的单站无源定位方法及装置 | |
RU2713498C1 (ru) | Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов | |
RU2714884C1 (ru) | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием измерений его радиальной скорости | |
RU2753615C1 (ru) | Способ определения курса объекта на линейной траектории с использованием выборок квадратов дальности | |
CN110058226A (zh) | 一种基于正负调频斜率线性调频的相控阵雷达测角系统 | |
US5241313A (en) | Angle-of-arrival measurement via time doppler shift | |
RU2669773C1 (ru) | Способ определения модуля скорости неманеврирующей аэродинамической цели по выборкам измерений дальности | |
Wen et al. | Localization scheme of multistatic radars system based on the information of measured signal | |
CN102426357B (zh) | 一种具有图像确认的多目标跟踪方法 | |
RU166462U1 (ru) | Моноимпульсный радиолокатор | |
RU2741400C2 (ru) | Способ и устройство определения путевой скорости неманеврирующего объекта по выборке произведений дальности на радиальную скорость | |
RU2782527C1 (ru) | Способ и устройство определения путевой скорости неманеврирующей цели с использованием оценок ее радиального ускорения | |
CN111190173A (zh) | 一种基于预测值量测转换的相控阵雷达目标跟踪方法 | |
RU2776078C1 (ru) | Способ определения координат и параметров движения источников радиоизлучений по измерениям их несущей частоты | |
RU2196342C2 (ru) | Способ определения координат объектов при пассивной бистатической радиолокации | |
Gazor et al. | Multisensor multitarget tracking in 3D space using range and bearing measurements | |
Lou et al. | Indoor localization and map building for autonomous mobile robot |