RU2754349C1 - Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station - Google Patents

Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station Download PDF

Info

Publication number
RU2754349C1
RU2754349C1 RU2020117904A RU2020117904A RU2754349C1 RU 2754349 C1 RU2754349 C1 RU 2754349C1 RU 2020117904 A RU2020117904 A RU 2020117904A RU 2020117904 A RU2020117904 A RU 2020117904A RU 2754349 C1 RU2754349 C1 RU 2754349C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iri
vector
state
coordinates
matrix
Prior art date
Application number
RU2020117904A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020117904A (en
RU2020117904A3 (en
Inventor
Владимир Никитич Антипов
Евгений Евгеньевич Колтышев
Андрей Петрович Макрушин
Константин Сергеевич Масалитин
Кирилл Андреевич Маторин
Владимир Витальевич Мухин
Алексей Юрьевич Фролов
Александр Акимович Васин
Владимир Тадэушевич Янковский
Original Assignee
Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" filed Critical Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь"
Priority to RU2020117904A priority Critical patent/RU2754349C1/en
Publication of RU2020117904A publication Critical patent/RU2020117904A/ru
Publication of RU2020117904A3 publication Critical patent/RU2020117904A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2754349C1 publication Critical patent/RU2754349C1/en

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
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/04—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using angle 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
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

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

Abstract

FIELD: radio location.
SUBSTANCE: invention relates to radio location and can be used in systems for measuring the parameters of movement of ground (above-water) radio emission sources (RES) using a passive monostatic radio location station (PRLS). The technical result is achieved by quasilinear indirect filtration of the target state vector, including the power of the RES signal at the output of the linear part of the PRLS receiver, in addition to the target vision angles, in the vector of the observed parameters of the RES, the power parameter of the RES is included in the range of filtered parameters of the RES state vector, in addition to the coordinates, velocity and acceleration of the RES.
EFFECT: improved accuracy of the PRLS in determining the range and rate of approach with a ground or above-water mobile RES at distances comparable with the range of detection thereof when the angular velocity of the line of vision is low.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в системах измерения параметров движения наземных (надводных) источников радиоизлучений (ИРИ) с помощью пассивной однопозиционной радиолокационной станции.The invention relates to radar and can be used in systems for measuring the parameters of movement of ground (surface) sources of radio emission (IRI) using a passive single-position radar station.

Известен способ определения дальности до наземного, мобильного ИРИ и скорости сближения с ним [1], использующий метод Мейна, представляющий алгоритм линейной фильтрации, в котором оцениваются значения компонент вектора параметров модели состояния, а не значения компонент вектора состояния.There is a known method for determining the distance to the ground, mobile IRI and the speed of convergence with it [1], using the Main's method, which is a linear filtering algorithm, in which the values of the components of the vector of parameters of the state model are estimated, and not the values of the components of the state vector.

Согласно способу на борту летательного аппарата (ЛА) измеряется в нормальной земной системе координат (НЗСК) текущее местоположение ЛА (хла, ула, zла), угловое положение ЛА (ϑ, ψ) - тангаж и угол рыскания, вертикальное и горизонтальное ускорение ЛА (jв, jг), пассивная радиолокационная станция (ПРЛС) принимает радиосигналы от ИРИ, по которым с учетом (ϑ, ψ) измеряют значения (φг, φв) - пеленгов ИРИ в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно.According to the method, the current location of the aircraft (x la , y la , z la ), the angular position of the aircraft (ϑ, ψ) - the pitch and yaw angle, the vertical and horizontal acceleration An aircraft (j in , j g ), a passive radar station (PRRS) receives radio signals from the IRI, according to which, taking into account (ϑ, ψ), the values (φ g , φ in ) are measured - the bearings of the IRI in the horizontal and vertical planes, respectively.

На первом, предварительном, этапе в момент времени (k-2) измеряют ϑ(k-2) - тангаж, ψ(k-2) - угол рыскания, ула(k-2) - высоту ЛА, значения φг(k-2), φв(k-2) - пеленгов ИРИ в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Измеренные значения ϑ(k-2), ψ(k-2), ула(k-2), φг(k-2), φв(k-2) запоминают. В следующий момент времени (k-1), отстоящий от момента времени (k-2) на τ - интервал дискретизации, измеряют значения высоты ула(k-1) ЛА, его тангажа ϑ(k-1), угла рыскания ψ(k-1), поперечных ускорений jг(k-1), jв(k-1) ЛА в горизонтальной и вертикальной плоскостях, принимают радиосигналы от ИРИ, по которым измеряют значения пеленгов φг(k-1), φв(k-1) ИРИ и угловых скоростей линии визирования ωг(k-1), ωв(k-1) ИРИ в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно. Измеренные значения ула(k-1), ϑ(k-1) и ψ(k-1) запоминают, измеренные значения φг(k-1), ωг(k-1), jг(k-1), φв(k-1), ωв(k-1) и jв(k-1) запоминают как значения соответствующих компонент вектора параметров состояния ИРИ Rири(k-1)=[φг(k-1), ωг(k-1), jг(k-1), φв(k-1), ωв(k-1), jв(k-1)]T.At the first, preliminary, stage, at time (k-2), ϑ (k-2) is the pitch, ψ (k-2) is the yaw angle, y la (k-2) is the aircraft height, the values φ g (k -2), φ in (k-2) - bearings of the IRI in the horizontal and vertical planes. The measured values ϑ (k-2), ψ (k-2), y la (k-2), φ g (k-2), φ in (k-2) are stored. At the next moment in time (k-1), spaced from the moment in time (k-2) by τ - the sampling interval, the values of the altitude y la (k-1) of the aircraft, its pitch ϑ (k-1), the yaw angle ψ ( k-1), transverse accelerations j r (k-1), j a (k-1) of aircraft horizontal and vertical planes, receive radio signals from the IRI, which is measured bearing values φ r (k-1), φ in ( k-1) IRI and angular velocities of the line of sight ω g (k-1), ω in (k-1) IRI in the horizontal and vertical planes, respectively. The measured values y la (k-1), ϑ (k-1) and ψ (k-1) are memorized, the measured values φ g (k-1), ω g (k-1), j g (k-1) , φ in (k-1), ω in (k-1) and j in (k-1) are stored as the values of the corresponding components of the vector of state parameters of the IRI R iri (k-1) = [φ g (k-1), ω g (k-1), j g (k-1), φ in (k-1), ω in (k-1), j in (k-1)] T.

По запомненным в (k-2)-й и (k-1)-й моменты времени значениям высоты ула, пеленга φв и тангажа ϑ вычисляют приблизительные значения дальности до ИРИ Дири(k-2) и Дири(k-1). По вычисленным значениям дальности Дири(k-2) и Дири(k-1), интервалу между измерениями τ и запомненным в (k-2)-й и (k-1)-й моменты времени значениям φг, φв, ϑ и ψ вычисляют приблизительные значения проекций скорости сближения ЛА с ИРИ Vусб(k-1), Vzсб(k-1) и Vхсб(k-1) на оси Y, Z и X НЗСК, соответственно. По найденным проекциям вычисляют приблизительную скорость сближения ЛА с ИРИ Vсб. According to the values of the altitude y la , bearing φ in and pitch ϑ stored in the (k-2) -th and (k-1) -th moments of time, the approximate values of the distance to the IRI D iri (k-2) and D iri (k- 1). According to the calculated values of the range D iri (k-2) and D iri (k-1), the interval between measurements of τ and the values of φ g , φ at , ϑ and ψ calculate the approximate values of the projections of the approach speed of the aircraft with IRI V usb (k-1), V zsb (k-1) and V xsb (k-1) on the Y, Z and X NZSK axes, respectively. Based on the projections found, the approximate speed of approach of the aircraft with the IRI V sb is calculated.

Дисперсии ошибок измерений пеленгов ИРИ

Figure 00000001
угловых скоростей линии визирования ИРИ
Figure 00000002
поперечных ускорений ЛА
Figure 00000003
в горизонтальной и вертикальной плоскостях запоминают в виде значений соответствующих компонент диагональной матрицы шумов (погрешностей) измерений Dи.Dispersions of errors in measurements of bearings of the IRI
Figure 00000001
angular velocities of the line of sight of the IRI
Figure 00000002
lateral acceleration of aircraft
Figure 00000003
in the horizontal and vertical planes are stored in the form of the values of the corresponding components of the diagonal noise (error) matrix of measurements D and .

По значениям дальности Дири(k-1) и скорости сближения Vсб(k-1) ЛА с ИРИ вычисляют переходную матрицу вектора состояния Ф(k,k-1) размером n*n, компоненты которой ƒij(k,k-1) представляют собой функции, посредством которых координаты φг, ωг, jг, φв, ωв и jв вектора состояния Rири связаны с Дири и Vcб.Based on the values of the range D iri (k-1) and the approach speed V sb (k-1) of the aircraft with the IRI, the transition matrix of the state vector Ф (k, k-1) of size n * n is calculated, the components of which are ƒ ij (k, k- 1) are functions by means of which the coordinates φ g , ω g , j g , φ in , ω in and j in the state vector R iri are related to D iri and V cb .

По запомненным значениям компонент вектора состояния Rири(k-1) и переходной матрице вектора состояния Ф(k,k-1) осуществляют экстраполяцию на k-й момент времени всех значений компонент вектора состояния по формуле:Based on the stored values of the components of the state vector R iri (k-1) and the transition matrix of the state vector Ф (k, k-1), extrapolation to the kth moment of time of all values of the components of the state vector is carried out according to the formula:

Rэири(k)=Ф(k,k-1)Rири(k-1).R eiri (k) = Ф (k, k-1) R iri (k-1).

Спрогнозированные значения компонент вектора Rэири(k)=[φг(k), ωг(k), jг(k), φв(k), ωв(k), jв(k)]T запоминают.The predicted values of the components of the airy vector R (k) = [φ g (k), ω g (k), j g (k), φ in (k), ω in (k), j in (k)] T are stored.

Из компонент ƒij(k,k-1) матрицы Ф(k,k-1) формируют вектор параметров модели состояния

Figure 00000004
Значениям координат
Figure 00000005
вектора
Figure 00000006
присваиваются значение ƒij (k,k-1) по выражению:The components ƒ ij (k, k-1) of the matrix Ф (k, k-1) form the vector of parameters of the state model
Figure 00000004
Coordinate values
Figure 00000005
vector
Figure 00000006
the value ƒ ij (k, k-1) is assigned by the expression:

Figure 00000007
Figure 00000007

Для учета начальных и впоследствии текущих оценок оценивания значений компонент вектора

Figure 00000006
формируют и запоминают матрицу D(k-1) апостериорных дисперсий и взаимных дисперсий ошибок оценивания вектора параметров вектора модели состояния
Figure 00000004
To take into account the initial and subsequently current estimates of the estimation of the values of the components of the vector
Figure 00000006
form and store a matrix D (k-1) of posterior variances and mutual variances of errors in estimation of the vector of parameters of the state model vector
Figure 00000004

Исходя из априорных сведений о корреляционных функциях распределения значений плотности вероятности соответствующих компонент вектора состояния Rири(1), для учета отсутствия точных данных о движении ИРИ строят и запоминают диагональную матрицу шумов вектора состояния DR, диагональные компоненты которой задают, исходя из конкретной структуры вектора Rири(1) и априорных сведений о корреляционных функциях распределения значений плотности вероятности его компонент.Based on a priori information about the correlation functions of the distribution of the probability density values of the corresponding components of the state vector R iri (1), to take into account the lack of accurate data on the motion of the IRI, a diagonal noise matrix of the state vector D R is constructed and stored, the diagonal components of which are set based on the specific structure of the vector R iri (1) and a priori information about the correlation functions of the distribution of the probability density values of its components.

По запомненным значениям компонент вектора Rэири(k) формируют и запоминают соответствующие значения компонент переходной матрицы вектора параметров модели состояния М(k) для следующего k-го шага вычислений по формуле:According to the stored values of the components of the vector R eiri (k), the corresponding values of the components of the transition matrix of the vector of parameters of the state model M (k) are formed and stored for the next k-th step of calculations by the formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

где 0 - n-мерные нулевые векторы.where 0 are n-dimensional zero vectors.

На втором, основном, этапе, начиная с момента времени k, измеряют значения jг, jв, а также принимают радиосигналы от ИРИ, по которым измеряют значения φг, φв, ωг и ωв, измеренные значения φг, ωг, jг, φв, ωв и jв запоминают в виде значений соответствующих компонент вектора измерений z(k)=[φги(k), ωги(k), jги(k), φви(k), ωви(k), jви(k)]T;At the second, main, stage, starting from the moment of time k, the values of j g , j in are measured, and radio signals from the IRI are also received, according to which the values of φ g , φ in , ω g and ω in , measured values of φ g , ω г , j г , φ в , ω в and j в are stored in the form of the values of the corresponding components of the measurement vector z (k) = [φ gi (k), ω gi (k), j gi (k), φ ui (k) , ω vi (k), j vi (k)] T ;

По запомненным значениям матриц D(k-1), DR, М(k) вычисляют текущее значение матрицы D(k):The stored values of the matrices D (k-1), D R , M (k) calculate the current value of the matrix D (k):

Figure 00000009
Figure 00000009

По запомненным значениям матриц Dи, М(k) и D(k) вычисляют и запоминают матричный коэффициент усиления K(k):From the stored values of the matrices D and , M (k) and D (k), the matrix gain K (k) is calculated and stored:

Figure 00000010
Figure 00000010

Оценивают текущие значения компонент вектора модели состояния

Figure 00000011
Estimates the current values of the components of the state model vector
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Формируют следующую переходную матрицу вектора состояния Ф(k+1, k), компонентам которой ƒij(k+1, k) присваивают значения координат вектора

Figure 00000013
по выражению:The following transition matrix of the state vector Ф (k + 1, k) is formed, the components of which ƒ ij (k + 1, k) are assigned the values of the coordinates of the vector
Figure 00000013
by expression:

Figure 00000014
Figure 00000014

Вычисляют дальность до ИРИ Дири(k) и скорость сближения с ним Vсб(k) по формулам

Figure 00000015
Calculate the range to IRI D iri (k) and the speed of approach with it V sb (k) according to the formulas
Figure 00000015

Выдают потребителю вычисленные значения дальности до ИРИ Дири(k) и скорости сближения с ним Vсб(k);Provide the consumer with the calculated values of the distance to the IRI D iri (k) and the speed of approach with it V sb (k);

По значениям компонент вектора Rири(k) и матрицы Ф(k+1,k) вычисляют и запоминают значения компонент вектора Rэири(k+1) на следующий (к+1)-й шаг измерений;The values of the components of the vector R iri (k) and the matrix Ф (k + 1, k) are used to calculate and store the values of the components of the vector R iri (k + 1) for the next (k + 1) th measurement step;

По значениям компонент вектора Rэири(k+1) формируют и запоминают значения компонент матрицы М(k+1) для следующего шага измерений. Далее, описанный выше процесс, начиная со второго этапа, повторяют.The values of the components of the vector R eiri (k + 1) are used to form and store the values of the components of the matrix M (k + 1) for the next measurement step. Next, the above process is repeated from the second step.

Недостатком способа [1] является существенная зависимость точности определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним от вида и параметров траектории взаимного перемещения ЛА и ИРИ. Наибольшая точность определения достигается при высоких угловых скоростях линии визирования, что имеет место при пеленгах цели относительно вектора скорости ЛА, близких к 90°. На больших дальностях до цели угловая скорость линии визирования, как правило, имеет малое значение, поэтому точность определения оказывается недостаточной для эффективного наведения ЛА.The disadvantage of the method [1] is a significant dependence of the accuracy of determining the range to the IRI and the speed of approach with it on the type and parameters of the trajectory of mutual movement of the aircraft and IRI. The highest determination accuracy is achieved at high angular velocities of the line of sight, which occurs when the bearings of the target relative to the aircraft velocity vector are close to 90 °. At long distances to the target, the angular velocity of the line of sight, as a rule, has a small value, so the accuracy of the determination turns out to be insufficient for effective guidance of the aircraft.

Прототипом и наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения дальности до наземного (надводного) движущегося ИРИ и скорости сближения с ним [2, С. 332-340], заключающийся в том, что на борту ЛА в НЗСК измеряется текущее местоположение ЛА (xла, ула, zла), тангаж и угол рыскания ЛА (ϑ, ψ), вертикальное и горизонтальное ускорение ЛА (jв, jг). ПРЛС принимает радиосигналы от ИРИ, измеряют значения (φг, φв) - пеленгов ИРИ в связанной с осями ЛА системе координат, преобразуют их с учетом углов (ϑ, ψ) в углы визирования ИРИ (εги, εви) в горизонтальной и вертикальной плоскостях НЗСК, соответственно.The prototype and the closest in technical essence to the claimed method is a method for determining the distance to a ground (surface) moving IRI and the speed of approach with it [2, pp. 332-340], which consists in the fact that the current location of the aircraft is measured on board the aircraft in the NZSK (x la , y la , z la ), pitch and yaw angle of the aircraft (ϑ, ψ), vertical and horizontal acceleration of the aircraft (j in , j g ). The radar station receives radio signals from the IRI, measure the values (φ g , φ in ) - the bearings of the IRI in the coordinate system associated with the aircraft axes, convert them, taking into account the angles (ϑ, ψ), into the viewing angles of the IRI (ε gi , ε vi ) in the horizontal and vertical planes of the NZSK, respectively.

На первом, предварительном, этапе в момент времени tk-1 измеренные координаты ЛА хла(k-1), ула(k-1), zла(k-1) и углов визирования ИРИ в горизонтальной εги(k-1) и вертикальной εви(k-1) плоскостях запоминают. Дисперсии погрешностей измерений углов визирования ИРИ

Figure 00000016
запоминают в виде компонент корреляционной матрицы погрешностей наблюдений
Figure 00000017
At the first, preliminary, stage at time t k-1, the measured coordinates of the aircraft x la (k-1), y la (k-1), z la (k-1) and the angles of sight of the IRI in the horizontal ε gi (k- 1) and vertical ε vi (k-1) planes are stored. Dispersion of the measurement errors of the angles of sight of the IRI
Figure 00000016
are stored as components of the correlation matrix of observation errors
Figure 00000017

По запомненным значениям измеренных координат ЛА {хла(k-1), ула(k-1), zла(k-1)} и углам визирования ИРИ {εги(k-1), εви(k-1)} вычисляют начальные оценки прямоугольных координат источника радиоизлучений

Figure 00000018
в НЗСК.According to the stored values of the measured coordinates of the aircraft {x la (k-1), y la (k-1), z la (k-1)} and the viewing angles of the IRI {ε gi (k-1), ε vi (k-1 )} calculate the initial estimates of the rectangular coordinates of the radio emission source
Figure 00000018
in NZSK.

По априорной информации о типе носителя ИРИ вычисляют начальные оценки скорости

Figure 00000019
и ускорения
Figure 00000020
ИРИ по осям х и z НЗСК.Initial estimates of the speed
Figure 00000019
and acceleration
Figure 00000020
IRI along the x and z axes of the NZSK.

Сформированные оценки прямоугольных координат и параметров движения ИРИ запоминают в виде соответствующих компонент вектора оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000021
Figure 00000022
где символ «Т» определяет операцию транспонирования. Дисперсии и корреляционные моменты ошибок соответствующих оценок параметров состояния ИРИ запоминают в виде компонент корреляционной матрицы ошибок оценивания R(k-1).The generated estimates of the rectangular coordinates and parameters of the motion of the IRI are stored in the form of the corresponding components of the vector of estimates of the state parameters of the IRI
Figure 00000021
Figure 00000022
where the "T" character defines the transposition operation. The variances and correlation moments of errors of the corresponding estimates of the state parameters of the IRI are stored in the form of the components of the correlation matrix of the estimation errors R (k-1).

С использованием вектора оценок параметров состояния ИРИ рассчитывают экстраполированные на следующий tk момент времени оценки параметров состояния по формулеUsing the vector of estimates of the state parameters of the IRI, the estimates of the state parameters are calculated extrapolated to the next t k moment of time by the formula

Figure 00000023
Figure 00000023

где

Figure 00000024
- вектор экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ;where
Figure 00000024
is the vector of extrapolated estimates of the state parameters of the IRI;

Figure 00000025
- экстраполированные прямоугольные координаты ИРИ;
Figure 00000026
Figure 00000027
- экстраполированные проекции векторов скорости и ускорения движения ИРИ на соответствующие оси НЗСК;
Figure 00000025
- extrapolated rectangular coordinates of the IRI;
Figure 00000026
Figure 00000027
- extrapolated projections of the vectors of velocity and acceleration of the movement of the IRI on the corresponding axes of the NZSK;

Ф(k,k-1) - фундаментальная матрица, связывающая вектор экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000028
с предшествующей оценкой вектора состояния
Figure 00000029
Ф (k, k-1) is the fundamental matrix connecting the vector of extrapolated estimates of the state parameters of the IRI
Figure 00000028
with a prior estimate of the state vector
Figure 00000029

Рассчитывают дисперсии и корреляционные моменты ошибок экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ по формулеThe variances and correlation moments of errors of extrapolated estimates of the state parameters of the IRI are calculated by the formula

Figure 00000030
Figure 00000030

где

Figure 00000031
- корреляционная матрица ошибок экстраполяции;where
Figure 00000031
- correlation matrix of extrapolation errors;

Dx - корреляционная матрица шумов состояния;D x - state noise correlation matrix;

Компоненты вектора экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000032
и корреляционной матрицы ошибок экстраполяции
Figure 00000033
запоминают.Components of the vector of extrapolated estimates of the state parameters of the IRR
Figure 00000032
and the correlation matrix of extrapolation errors
Figure 00000033
remember.

На втором основном этапе, в момент времени измеряют собственные прямоугольные координаты ЛА хла(k), ула(k), zла(k), проекции вектора его скорости на оси НЗСК Vлах(k), Vлау(k), Vлаz(k) и принимают радиосигналы от ИРИ, по которым формируют измерения углов визирования εги(k) и εви(k). Измеренные значения углов визирования запоминают в виде компонент вектора наблюдений Z(k)=[εги(k)εви(k)]Т.The second main stage, at time measured own rectangular coordinates LA x La (k), y la (k), z la (k), the projection of its speed NZSK V axis crystals (k), V lau (k), Vla z (k) and receive radio signals from the IRI, according to which measurements of the angles of sight ε gi (k) and ε vi (k) are formed. The measured values of the viewing angles are stored in the form of components of the observation vector Z (k) = [ε gi (k) ε vu (k)] T.

По измеренным значениям координат ЛА и запомненному вектору экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ рассчитывают компоненты вектора экстраполированных наблюдений

Figure 00000034
и матрицы пересчета
Figure 00000035
изменений вектора состояния
Figure 00000036
в изменения вектора наблюдений
Figure 00000037
Based on the measured values of the aircraft coordinates and the memorized vector of extrapolated estimates of the state parameters of the IRR, the components of the vector of extrapolated observations are calculated
Figure 00000034
and conversion matrices
Figure 00000035
state vector changes
Figure 00000036
changes in the vector of observations
Figure 00000037

С использованием рассчитанных компонент матрицы связи наблюдений с параметрами состояния ИРИ, а также запомненных корреляционных матриц ошибок экстраполяции и погрешностей наблюдений рассчитывают компоненты матрицы коэффициентов усиления невязок по формуле:Using the calculated components of the matrix of connection of observations with the parameters of the state of the IRI, as well as the memorized correlation matrices of extrapolation errors and observation errors, the components of the matrix of residual amplification coefficients are calculated by the formula:

Figure 00000038
Figure 00000038

здесь символ «-1» определяет операцию обращения матрицы.here the symbol "-1" defines the operation of matrix inversion.

По запомненным векторам экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ, наблюдений и экстраполированных наблюдений, а также матрицы коэффициентов усиления невязок рассчитывают вектор оценок параметров состояния ИРИ по формуле:Using the stored vectors of extrapolated estimates of the state parameters of the IRR, observations and extrapolated observations, as well as the matrix of the amplification coefficients of the residuals, the vector of estimates of the state parameters of the IRR is calculated by the formula:

Figure 00000039
Figure 00000039

По запомненным корреляционной матрице ошибок экстраполяции, матрице коэффициентов усиления невязок и матрице связи наблюдений с параметрами состояния ИРИ рассчитывают корреляционную матрицу ошибок оценивания по формуле:According to the memorized correlation matrix of extrapolation errors, the matrix of residual gains and the matrix of connection of observations with the state parameters of the IRI, the correlation matrix of estimation errors is calculated by the formula:

Figure 00000040
Figure 00000040

где I - единичная матрица размером 6×6.where I is the 6 × 6 identity matrix.

По оцененным значениям координат и скорости ИРИ

Figure 00000041
Figure 00000042
измеренным значениям координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k), и проекций его скорости Vлах(k), Vлаy(k), Vлаz(k) определяют наклонную дальность до ИРИ
Figure 00000043
и скорость сближения с ним
Figure 00000044
According to the estimated values of coordinates and velocity of the IRI
Figure 00000041
Figure 00000042
the measured values of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k), and the projections of its velocity V lax (k), V lay (k), V laz (k) determine the slant range to the IRI
Figure 00000043
and the speed of approaching him
Figure 00000044

Компоненты вектора оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000045
и корреляционной матрицы ошибок оценивания R(k) запоминают. Далее описанный процесс, начиная со второго этапа, повторяют.Components of the vector of estimates of the state parameters of the IRI
Figure 00000045
and the estimation error correlation matrix R (k) is stored. Further, the described process, starting from the second stage, is repeated.

К недостаткам описанного метода относится существенное снижение точности определения координат и параметров движения ИРИ при малых угловых скоростях линии визирования, соединяющей ЛА и ИРИ.The disadvantages of the described method include a significant decrease in the accuracy of determining the coordinates and parameters of the AIR movement at low angular velocities of the line of sight connecting the aircraft and the AIR.

Целью изобретения является повышение точности ПРЛС в определении дальности и скорости сближения с наземным или надводным мобильным ИРИ на дистанциях, соизмеримых с дальностью его обнаружения, когда угловая скорость линии визирования мала.The aim of the invention is to improve the accuracy of the radar in determining the range and speed of rendezvous with a ground or surface mobile IRI at distances commensurate with the range of its detection when the angular velocity of the line of sight is low.

Указанный результат достигается квазилинейной косвенной фильтрацией вектора состояния цели, включением в вектор наблюдаемых параметров ИРИ, кроме углов визирования цели, мощности сигнала ИРИ на выходе линейной части приемника ПРЛС, в число фильтруемых параметров вектора состояния ИРИ кроме координат, скорости и ускорения ИРИ добавляется энергетический параметр ИРИ.The specified result is achieved by quasilinear indirect filtering of the target state vector, including in the vector of the observed parameters of the IRI, in addition to the target viewing angles, the power of the IRI signal at the output of the linear part of the PRL receiver, the IRI energy parameter is added to the number of filtered parameters of the SRI state vector, in addition to the coordinates, velocity and acceleration of the IRI. ...

Связь между мощностью сигнала ИРИ на выходе линейной части приемника ПРЛС Рпрм и энергетическим параметром ИРИ Пири определяется уравнением пассивной радиолокации [3, с. 203]:Communication between the power SDI signal output of the linear part of the receiver Rx and R CLDP energy IRI parameter P defined iri passive radar equation [3, p. 203]:

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

Figure 00000048
Figure 00000048

где Рири - мощность радиосигналов ИРИ;where R iri is the power of the radio signals of the IRI;

Gири - коэффициент усиления антенны ИРИ;G iri is the gain of the antenna IRI;

Gpлс - коэффициент усиления антенны ПРЛС;G pls is the gain of the PRLS antenna;

λ - длина волны радиосигналов ИРИ;λ is the wavelength of the radio signals of radiation sources;

αΣ - суммарный коэффициент потерь;α Σ - total loss factor;

Δƒрлс - ширина полосы пропускания приемника ПРЛС;Δƒ rads - bandwidth of the PRLS receiver;

Δƒири - ширина спектра радиосигнала ИРИ;Δƒ iri is the width of the spectrum of the radio signal of the IRI;

W - коэффициент пропорциональности.W is the proportionality factor.

Наблюдаемый энергетический параметр ИРИ изменяется при изменении параметров сигналов, излучаемых ИРИ, и пространственной ориентации диаграммы направленности его антенны. Априорная неопределенность значений энергетического параметра ИРИ устраняется путем его оценивания совместно с оцениванием координат и параметров движения ИРИ. Для этого используется упрощенная математическая модель изменения во времени энергетического параметра в виде дифференциального уравненияThe observed energy parameter of the SIR changes with a change in the parameters of the signals emitted by the SIR and the spatial orientation of the radiation pattern of its antenna. The a priori uncertainty in the values of the energy parameter of the IRR is eliminated by estimating it together with the estimation of the coordinates and parameters of the movement of the IRR. For this, a simplified mathematical model of the time variation of the energy parameter is used in the form of a differential equation

Figure 00000049
Figure 00000049

где αп - величина, обратная интервалу корреляции процесса изменения энергетического параметра по времени;where α p is the reciprocal of the correlation interval of the process of changing the energy parameter over time;

П0 - среднее значение энергетического параметра, априорно, равное

Figure 00000050
Figure 00000051
P 0 is the average value of the energy parameter, a priori equal to
Figure 00000050
Figure 00000051

Figure 00000052
- дисперсия процесса изменения энергетического параметра;
Figure 00000052
- dispersion of the process of changing the energy parameter;

nп - стандартный белый гауссовский шум.n p - standard white Gaussian noise.

Указанному дифференциальному уравнению соответствует разностное уравнениеThe indicated differential equation corresponds to the difference equation

Figure 00000053
Figure 00000053

Выбор параметров αр, П0 и

Figure 00000054
основывается на анализе математического ожидания и корреляционной функции процесса изменения энергетического параметра ИРИ конкретного типа.The choice of parameters α p , P 0 and
Figure 00000054
is based on the analysis of the mathematical expectation and the correlation function of the process of changing the energy parameter of a specific type of IRI.

Предлагаемый способ работы ПРЛС на борту ЛА включаетThe proposed method of operation of the radar station on board the aircraft includes

измерение в нормальной земной системе координат (НЗСК) в tk момент времени координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k), горизонтальных составляющих скорости ЛА Vла х(k), Vла у(k), Vла z(k), углов тангажа и рыскания ЛА ϑ(k), ψ(k);measurement in the normal terrestrial coordinate system (NZSK) at t k time of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k), the horizontal components of the aircraft velocity V la x (k), V la y (k ), V la z (k), aircraft pitch and yaw angles ϑ (k), ψ (k);

прием ПРЛС радиосигналов от ИРИ, по которым измеряют пеленги ИРИ в связанной с ЛА системе координат;reception of the radar of radio signals from the IRI, according to which the bearings of the IRI are measured in the coordinate system associated with the aircraft;

расчет значений наблюдаемых углов визирования ИРИ εги(k) и εви(k) в горизонтальной и вертикальной плоскостях НЗСК с учетом углов крена и тангажа ϑ(k), ψ(k), соответственно,calculation of the values of the observed viewing angles of the IRI ε gi (k) and ε vi (k) in the horizontal and vertical planes of the NZSK taking into account the roll and pitch angles ϑ (k), ψ (k), respectively,

запоминание наблюдаемых углов визирования в виде координат вектора наблюдений Z(k)=[εги(k)εви(k)]T;storing the observed viewing angles in the form of coordinates of the observation vector Z (k) = [ε gi (k) ε vi (k)] T ;

назначение фильтруемых координат вектора оценки параметров состояния ИРИ

Figure 00000055
где
Figure 00000056
- горизонтальные координаты ИРИ в НЗСК,
Figure 00000057
- горизонтальные координаты вектора скорости ИРИ в НЗСК,
Figure 00000058
- горизонтальные координаты вектора ускорений ИРИ в НЗСК;assignment of the filtered coordinates of the vector of estimation of the state parameters of the IRI
Figure 00000055
where
Figure 00000056
- horizontal coordinates of IRI in NZSK,
Figure 00000057
- horizontal coordinates of the velocity vector of the IRI in the NZSK,
Figure 00000058
- horizontal coordinates of the acceleration vector of IRI in NZSK;

расчет начальных координат вектора оценки состояния ИРИ

Figure 00000059
по начально измеренным координатам ЛА, углам визирования ИРИ и априорным данным о скорости и ускорении идентифицированного ИРИ;calculation of the initial coordinates of the vector for estimating the state of the IRI
Figure 00000059
according to the initially measured coordinates of the aircraft, angles of sight of the IRI and a priori data on the speed and acceleration of the identified IRI;

назначение начального вектора экстраполяции наблюдений

Figure 00000060
равным начальному вектору наблюдений Z(0);assigning an initial vector for extrapolating observations
Figure 00000060
equal to the initial vector of observations Z (0);

расчет корреляционной матрицы вектора оценки состояния ИРИ R(0) по априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ, начальным координатам ЛА, начально измеренным углам визирования ИРИ, априорным данным о диапазоне скоростей и ускорений идентифицированного ИРИ;calculation of the correlation matrix of the vector for assessing the state of the IRI R (0) from the a priori known variances of measuring the angles of sight of the IRI, the initial coordinates of the aircraft, the initially measured angles of sight of the IRI, a priori data on the range of velocities and accelerations of the identified IRI;

назначение матрицы шумов наблюдения Dz по априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ;assignment of the observation noise matrix D z according to the a priori known dispersions of the measurement of the angles of sight of the IRR;

расчет корреляционной матрицы шумов вектора оценки состояния ИРИ Dx по априорным данным о дисперсиях оценок координат и коэффициентам маневренности ИРИ,calculation of the correlation matrix of the noise of the vector of estimation of the state of the IRI D x according to the a priori data on the variances of the estimates of coordinates and the coefficients of maneuverability of the IRI,

расчет текущего вектора оценки состояния ИРИ

Figure 00000061
по алгоритму квазилинейной косвенной фильтрации в последовательности:calculation of the current vector for assessing the state of the IRI
Figure 00000061
by the algorithm of quasilinear indirect filtering in the sequence:

расчет вектора экстраполированных оценок состояния ИРИ

Figure 00000062
в следующий момент времени по результатам оценки предшествующего вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000063
по формулеcalculation of the vector of extrapolated estimates of the state of IRI
Figure 00000062
at the next moment in time according to the results of the assessment of the previous vector of the assessment of the state of the IRI
Figure 00000063
according to the formula

Figure 00000064
Figure 00000064

где Ф(k,k-1) - фундаментальная матрица, связывающая вектор оценки состояния ИРИ в tk-1 момент времени с вектором экстраполяции его значения в следующий момент времени tk=tk-1+Т;where Ф (k, k-1) is the fundamental matrix that connects the vector of assessing the state of the IRI at t k-1 time moment with the vector of extrapolation of its value at the next time moment t k = t k-1 + T;

расчет корреляционной матрицы ошибок экстраполированных оценок состояния ИРИ

Figure 00000065
по предшествующему значению корреляционной матрицы вектора оценки состояния ИРИ R(k-1) и корреляционной матрице шумов вектора оценки состояния ИРИ Dx в соответствии с формулойcalculation of the correlation matrix of errors of extrapolated estimates of the state of IRI
Figure 00000065
according to the previous value of the correlation matrix of the vector of the state estimation of the IRI R (k-1) and the correlation matrix of the noise of the vector of the estimation of the state of the IRI D x in accordance with the formula

Figure 00000066
Figure 00000066

расчет текущего вектора оценки состояния ИРИ

Figure 00000067
по формулеcalculation of the current vector for assessing the state of the IRI
Figure 00000067
according to the formula

Figure 00000068
Figure 00000068

Figure 00000069
Figure 00000069

Figure 00000070
Figure 00000070

где K(k) - матрица коэффициентов усиления невязок;where K (k) is a matrix of residual amplification factors;

Figure 00000071
- вектор экстраполированных наблюдений;
Figure 00000071
- vector of extrapolated observations;

Н(k) - матрица пересчета изменений вектора экстраполированной оценки состояния ИРИ в изменения вектора экстраполированных наблюдений;H (k) is a matrix for recalculating changes in the vector of the extrapolated estimate of the state of the IRI into changes in the vector of extrapolated observations;

Dz - корреляционная матрица дисперсий вектора наблюдения; расчет корреляционной матрицы ошибок вектора оценок состояния ИРИ по формуле

Figure 00000072
D z - correlation matrix of variances of the observation vector; calculation of the correlation matrix of errors of the vector of estimates of the state of the IRI according to the formula
Figure 00000072

расчет наклонной дальности ИРИ

Figure 00000073
и скорости сближения с ним
Figure 00000074
по координатам вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000075
измеренным значениям координат ЛА xла(k), yла(k), zла(k) и проекций его скорости Vлах(k), Vлay(k), Vлаz(k) по формулам:calculation of the slant range of IRI
Figure 00000073
and the speed of approaching him
Figure 00000074
by the coordinates of the vector for estimating the state of the IRI
Figure 00000075
the measured values of the coordinates x LA la (k), y la (k), z la (k) and its projections crystals velocity V (k), V lay (k), V laz (k) by the formulas:

Figure 00000076
Figure 00000076

отличается тем, что при каждом наблюдении ИРИ дополнительно измеряют мощность Рпрм и(k) радиосигналов ИРИ на выходе линейной части приемника ПРЛС, включают ее значение в вектор наблюдения Z(k)=[εги(k)εги(k)Рпрм и(k)]Т, включают экстраполированное значение мощности радиосигнала на выходе линейной части приемника ПРЛС

Figure 00000077
в вектор экстраполированных наблюдений
Figure 00000078
включают в вектор экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000079
экстраполированное значение энергетического параметра
Figure 00000080
включают в вектор оценки параметров состояния ИРИ
Figure 00000081
оценку энергетического параметра
Figure 00000082
под энергетическим параметром Пири понимается произведение
Figure 00000083
где Рири - мощность сигнала, излучаемого ИРИ, Gири - коэффициент усиления антенны ИРИ в направлении на ПРЛС, Δƒири - ширина спектра сигнала ИРИ, новые записи координат векторов экстраполированной оценки состояния ИРИ
Figure 00000032
и оценки вектора состояния ИРИ
Figure 00000084
имеют вид
Figure 00000085
определяют координаты начального значения вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000086
в соответствии с начальными координатами ЛА, начальными углами визирования ИРИ, априорными данными скорости, ускорения и энергетического параметра ИРИ по формулам:differs in that at each observation of the IRI, the power P prm is additionally measured and (k) of the radio signals of the IRI at the output of the linear part of the receiver PRLS, its value is included in the observation vector Z (k) = [ε gi (k) ε gi (k) P prm and (k)] T , include the extrapolated value of the radio signal power at the output of the linear part of the RLS receiver
Figure 00000077
into the vector of extrapolated observations
Figure 00000078
included in the vector of extrapolated estimates of the state of the IRI
Figure 00000079
extrapolated energy parameter
Figure 00000080
are included in the vector of estimating the state parameters of the IRI
Figure 00000081
energy parameter estimation
Figure 00000082
the energy parameter P iri is understood as the product
Figure 00000083
where P iri is the power of the signal emitted by the IRI, G iri is the gain of the antenna of the IRI in the direction of the radar, Δƒ iri is the width of the spectrum of the IRI signal, new records of the coordinates of the vectors of the extrapolated estimate of the state of the IRI
Figure 00000032
and estimates of the state vector of the IRI
Figure 00000084
have the form
Figure 00000085
determine the coordinates of the initial value of the vector for assessing the state of the IRI
Figure 00000086
in accordance with the initial coordinates of the aircraft, the initial angles of sighting of the IRI, the a priori data of the speed, acceleration and energy parameter of the IRI according to the formulas:

Figure 00000087
Figure 00000087

верхний индекс «min» и «max» в обозначениях скорости Vири, ускорения а ири и энергетического параметра Пири ИРИ указывает на минимальное и максимальное значение соответствующего параметра по априорным данным идентифицированного ИРИ и его носителя;the superscript "min" and "max" in the designations of the speed V iri , acceleration a iri and the energy parameter P iri IRI indicates the minimum and maximum value of the corresponding parameter according to the a priori data of the identified IRI and its carrier;

начальное значение вектора экстраполяции наблюдения

Figure 00000088
устанавливают равным наблюдаемому вектору:
Figure 00000089
the initial value of the observation extrapolation vector
Figure 00000088
set equal to the observed vector:
Figure 00000089

значение априорной матрицы шумов наблюдения Dz заменяют на обновляемую при каждом измерении матрицу Dz(k), начальное значение которой вычисляют по выражениюthe value of the a priori observation noise matrix D z is replaced by the matrix D z (k), which is updated with each measurement, the initial value of which is calculated by the expression

Figure 00000090
- начальное значение дисперсии шумов измерения мощности сигнала ИРИ на выходе приемника ПРЛС, С - константа, значение которой определяется в процессе калибровки ПРЛС,
Figure 00000091
- априорно известные дисперсии измерения углов визирования ИРИ;
Figure 00000090
is the initial value of the variance of the noise of the measurement of the power of the signal of the radar at the output of the receiver of the PRLS, C is the constant, the value of which is determined during the calibration of the PRLS,
Figure 00000091
- a priori known dispersions of the measurement of the angles of sight of the IRI;

размер корреляционной матрицы шумов вектора оценки состояния Dx увеличен, на основании априорных данных о ИРИ ее начальное значение рассчитывают по формулеthe size of the correlation matrix of the noise of the state estimation vector D x is increased; based on the a priori data on the IRI, its initial value is calculated by the formula

Figure 00000092
Figure 00000092

где

Figure 00000093
- дисперсия изменения энергетического параметра, задается исходя из априорных сведений о типе ИРИ;
Figure 00000094
- дисперсии шумов ускорений ИРИ по соответствующим осям НЗСК, αх и αz - коэффициенты маневренности, задаваемые исходя из априорных сведений о типе ИРИ, αп - величина, обратная интервалу корреляции процесса изменения энергетического параметра, задаваемая исходя из априорных сведений о типе ИРИ;where
Figure 00000093
- the variance of the change in the energy parameter is set on the basis of a priori information about the type of IRI;
Figure 00000094
- dispersion of the noise of acceleration of the energy source along the corresponding axes of the NZSK, α х and α z - the coefficients of maneuverability, set based on a priori information about the type of radiation source, α p - the value inverse to the correlation interval of the process of changing the energy parameter, set based on a priori information about the type of radiation source;

размер корреляционной матрицы ошибок вектора оценки состояния ИРИ R(k) увеличен и ее начальное значение R(0) определяется выражениемthe size of the correlation matrix of errors of the vector of estimation of the state of the IRI R (k) is increased and its initial value R (0) is determined by the expression

Figure 00000095
Figure 00000095

Figure 00000096
- максимальное и минимальное значения априорной скорости ИРИ;
Figure 00000096
- the maximum and minimum values of the a priori speed of the IRI;

Figure 00000097
- максимальное и минимальное значения априорного ускорения ИРИ;
Figure 00000097
- the maximum and minimum values of the a priori acceleration of the IRI;

Figure 00000098
- максимальное и минимальное значения априорного значения энергетического параметра ИРИ;
Figure 00000098
- the maximum and minimum values of the a priori value of the energy parameter of the IRI;

вектор экстраполированной оценки состояния ИРИ

Figure 00000032
рассчитывается как сумма двух векторов, первого равного произведению фундаментальной матрицы Ф(k-1,k) на вектор оценки предшествующего состояния ИРИ
Figure 00000099
второго А, характеризующего флуктуацию энергетического параметра около среднего значения, формула оценки
Figure 00000100
имеет видvector of the extrapolated estimate of the state of the IRI
Figure 00000032
is calculated as the sum of two vectors, the first being equal to the product of the fundamental matrix Ф (k-1, k) by the evaluation vector of the previous state of the IRI
Figure 00000099
the second A, characterizing the fluctuation of the energy parameter around the mean value, the estimation formula
Figure 00000100
has the form

Figure 00000101
Figure 00000101

где

Figure 00000102
- среднее значение энергетического параметра;where
Figure 00000102
- the average value of the energy parameter;

размер фундаментальной матрицы Ф(k,k-1), матрицы коэффициентов усиления невязок К(k) и корреляционной матрицы ошибок вектора экстраполяции оценки состояния ИРИ

Figure 00000103
увеличен и стал равным 7*7,the size of the fundamental matrix Ф (k, k-1), the matrix of residual gains К (k) and the correlation matrix of errors of the extrapolation vector of the estimate of the state of the IRI
Figure 00000103
increased and became equal to 7 * 7,

значение фундаментальной матрицы Ф(k,k-1), вычисляется по выражениюthe value of the fundamental matrix Ф (k, k-1), is calculated by the expression

Figure 00000104
Figure 00000104

где αх и αz - коэффициенты маневренности, задаваемые исходя из априорных сведений о типе ИРИ; Т - временной интервал между измерениями;where α х and α z - the coefficients of maneuverability, set on the basis of a priori information about the type of IRI; T is the time interval between measurements;

матрицу шумов наблюдения Dz(k) вычисляют по выражениюthe observation noise matrix D z (k) is calculated by the expression

Figure 00000105
Figure 00000105

вектор экстраполированных наблюдений

Figure 00000106
вычисляют по выражениюextrapolated observation vector
Figure 00000106
calculated by the expression

Figure 00000107
Figure 00000107

где W - коэффициент, зависящий от длины волны принимаемых радиосигналов, определяемый в процессе калибровки ПРГС;where W is the coefficient depending on the wavelength of the received radio signals, determined during the PRGS calibration;

размер матрицы пересчета Н(k) увеличен и вычисляется по выражениюthe size of the conversion matrix Н (k) is increased and is calculated by the expression

Figure 00000108
Figure 00000108

Figure 00000109
Figure 00000109

Сущность предлагаемого способа измерения местоположения излучающей цели в пассивной РЛС поясняется дальнейшим описанием и чертежами.The essence of the proposed method for measuring the location of an emitting target in a passive radar is illustrated by further description and drawings.

На фиг. 1 представлена геометрическая взаимосвязь параметров движения наблюдателя и цели.FIG. 1 shows the geometric relationship between the motion parameters of the observer and the target.

На фиг. 2 представлены результаты моделирования по оценке дальности сопровождаемого ИРИ по времени.FIG. 2 shows the results of modeling on the assessment of the range of the tracked IRR in time.

На фиг. 3 представлены результаты моделирования по оценке скорости сближения с сопровождаемым ИРИ по времени.FIG. 3 shows the results of modeling on the assessment of the speed of approach with the accompanied IRR in time.

На фиг. 4 представлены результаты моделирования по оценке углов визирования сопровождаемой ИРИ по времени.FIG. 4 shows the simulation results on the estimation of the sighting angles of the accompanied IRR in time.

На фиг. 5 представлены результаты моделирования по оценке измерения энергетического параметра ИРИ по времени.FIG. 5 shows the results of modeling to assess the measurement of the energy parameter of the IRR in time.

На фиг. 6 представлены результаты моделирования по оценке относительной погрешности измерения дальности ИРИ по времени.FIG. 6 shows the results of modeling on the assessment of the relative error in measuring the range of SIR in time.

На фиг. 7 представлены результаты моделирования по оценке относительной погрешности измерения скорости сближения с ИРИ по времени.FIG. 7 shows the results of modeling on the assessment of the relative error in measuring the speed of approach to the IRR in time.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На борту ЛА измеряют в НЗСК в tk моменты времени координаты ЛА хла(k), ула(k), zла(k), горизонтальные составляющие скорости ЛА Vла х(k), Vла у(k), Vла z(k), углы тангажа и рыскания ЛА ϑ(k), ψ(k). ПРЛС, размещенная на ЛА, принимает радиосигналы от ИРИ, по которым измеряет пеленги ИРИ в связанной с ЛА системе координат и мощность принимаемых сигналов ИРИ на выходе линейной части приемника Рпрм и(k). Преобразуют с учетом углов крена и тангажа ϑ(k), ψ(k) измеренные ПРЛС пеленги ИРИ в значения наблюдаемых углов визирования ИРИ εги(k) и εви(k) в горизонтальной и вертикальной плоскостях НЗСК, соответственно. Значения наблюдаемых углов визирования εги(k) и εви(k) и мощности принимаемых сигналов Рири(k) запоминают в виде координат вектора наблюдений Z(k)=[εги(k)εви(k)Pпри и(k)]T.The proposed method is implemented as follows. On board the aircraft measured in NZSK in t k times coordinates LA x La (k), y la (k), z la (k), the horizontal components of the aircraft velocity V La x (k), V la y (k), V aircraft z (k), aircraft pitch and yaw angles ϑ (k), ψ (k). The radar station, located on the aircraft, receives radio signals from the IRI, according to which it measures the bearings of the IRI in the coordinate system associated with the aircraft and the power of the received signals of the IRI at the output of the linear part of the receiver R prm and (k). Taking into account the roll and pitch angles ϑ (k), ψ (k), the radar bearings of the IRI measured by the radar are converted into the values of the observed viewing angles of the IRI ε gi (k) and ε vi (k) in the horizontal and vertical planes of the NZSK, respectively. The values of the observed viewing angles ε gi (k) and ε vi (k) and the power of the received signals P iri (k) are stored in the form of coordinates of the observation vector Z (k) = [ε gi (k) ε vi (k) P at and ( k)] T.

Назначают фильтруемые координаты вектора оценки состояния ИРИ

Figure 00000110
где
Figure 00000111
- горизонтальные координаты ИРИ в НЗСК,
Figure 00000112
- горизонтальные координаты вектора скорости ИРИ в НЗСК,
Figure 00000113
- горизонтальные координаты вектора ускорений ИРИ в НЗСК.Assign filterable coordinates of the vector for estimating the state of the IRI
Figure 00000110
where
Figure 00000111
- horizontal coordinates of IRI in NZSK,
Figure 00000112
- horizontal coordinates of the velocity vector of the IRI in the NZSK,
Figure 00000113
- horizontal coordinates of the acceleration vector of the IRI in the NZSK.

Назначают начальный вектор экстраполяции наблюдений

Figure 00000060
равным вектору наблюдения Z(0), начальные значения корреляционной матрицы наблюдений Dz(0) определяют по априорно известным значениям дисперсий измерения углов визирования ИРИ и расчетной начальной дисперсии измерения мощности сигнала ИРИ на выходе приемника ПРЛС в соответствии с выражениемAssign the initial vector of extrapolation of observations
Figure 00000060
equal to the observation vector Z (0), the initial values of the observation correlation matrix D z (0) are determined from the a priori known values of the dispersions of the measurement of the angles of sight of the IRI and the calculated initial variance of the measurement of the power of the IRR signal at the output of the PRL receiver in accordance with the expression

Figure 00000114
Figure 00000114

Figure 00000115
- начальная оценка дисперсии шумов измерения мощности принятого сигнала ИРИ на выходе приемника ПРЛС Рпрм и(0);
Figure 00000115
- the initial estimate of the variance of the noise of the measurement of the power of the received signal of the IRI at the output of the receiver of the PRLS R prm and (0);

С - константа, значение которой определяется в процессе калибровки ПРГС;C is a constant, the value of which is determined during the PRGS calibration;

Figure 00000116
- априорно известные дисперсии ошибок измерения углов визирования ИРИ.
Figure 00000116
- the a priori known variances of the measurement errors of the angles of sight of the IRR.

Назначают начальные координаты вектора оценки состояния идентифицированного ИРИ

Figure 00000117
в соответствии с данными начальных координат ЛА и априорными данными скорости, ускорения и энергетического параметра ИРИ:The initial coordinates of the vector for assessing the state of the identified IRI are assigned
Figure 00000117
in accordance with the data of the initial coordinates of the aircraft and the a priori data of the speed, acceleration and energy parameter of the IRI:

Figure 00000118
Figure 00000118

Верхний индекс «min» и «max» в обозначениях скорости Vири, ускорения а ири и энергетического параметра Пири ИРИ указывает на минимальное и максимальное значение соответствующего параметра по априорным данным идентифицированного носителя ИРИ.The superscript "min" and "max" in the designations of the speed V iri , acceleration a iri and the energy parameter P iri IRI indicates the minimum and maximum value of the corresponding parameter according to the a priori data of the identified carrier of IRI.

Определяют начальное значение корреляционной матрицы ошибок оценки параметров состояния ИРИ R(0) по формуламThe initial value of the correlation matrix of errors in estimating the parameters of the state of the IRI R (0) is determined by the formulas

Figure 00000119
Figure 00000119

Figure 00000120
Figure 00000120

Figure 00000121
- максимальное и минимальное значения априорной скорости ИРИ;
Figure 00000121
- the maximum and minimum values of the a priori speed of the IRI;

Figure 00000122
- максимальное и минимальное значения априорного ускорения ИРИ;
Figure 00000122
- the maximum and minimum values of the a priori acceleration of the IRI;

Figure 00000123
- максимальное и минимальное значения априорного значения энергетического параметра ИРИ;
Figure 00000123
- the maximum and minimum values of the a priori value of the energy parameter of the IRI;

Рассчитывают априорную корреляционную матрицу шумов модели состояния ИРИ Dx Calculate the a priori correlation matrix of the noise of the state model of the IRI D x

Figure 00000124
Figure 00000124

где

Figure 00000125
- дисперсия изменения энергетического параметра, задаваемая исходя из априорных сведений о типе ИРИ;where
Figure 00000125
- the variance of the change in the energy parameter, set on the basis of a priori information about the type of IRI;

Figure 00000126
- априорные данные о дисперсии шумов ускорений ИРИ по соответствующим осям НЗСК;
Figure 00000126
- a priori data on the dispersion of the noise of the acceleration of radiation sources along the corresponding axes of the NZSK;

αх и αz - коэффициенты маневренности, задаваемые исходя из априорных сведений о типе ИРИ;α х and α z - the coefficients of maneuverability, set on the basis of a priori information about the type of IRI;

αп - величина, обратная интервалу корреляции процесса изменения энергетического параметра, задаваемая исходя из априорных сведений о типе ИРИ;α p is the reciprocal of the correlation interval of the process of changing the energy parameter, set on the basis of a priori information about the type of IRI;

Вычисляют текущие оценки вектора оценок состояния ИРИ

Figure 00000127
по алгоритму квазилинейной косвенной фильтрации в последовательности:Calculate the current estimates of the vector of assessments of the state of the IRI
Figure 00000127
by the algorithm of quasilinear indirect filtering in the sequence:

Вычисляют экстраполированные на следующий tk момент времени оценки параметров вектора состояния ИРИ

Figure 00000128
по формулеCalculate the extrapolated to the next t k moment of time estimates of the parameters of the state vector of the IRI
Figure 00000128
according to the formula

Figure 00000129
Figure 00000129

где Ф (k,k-1) - фундаментальная матрица, связывающая оценку вектора оценок состояния ИРИ в tk-1 момент времени с экстраполированным его значением в следующий момент времени tk=tk-1+Т;where Ф (k, k-1) is the fundamental matrix that connects the estimate of the vector of estimates of the state of the IRI at t k-1 time moment with its extrapolated value at the next time moment t k = t k-1 + T;

Т - временной интервал между измерениями;T is the time interval between measurements;

А - вектор-константа, учитывающий флуктуации энергетического параметра относительно среднего значения;A is a vector constant that takes into account fluctuations of the energy parameter relative to the average value;

Figure 00000130
- среднее значение энергетического параметра; Вычисляют дисперсии и корреляционные моменты ошибок вектора экстраполяции оценок состояния ИРИ по формуле
Figure 00000130
- the average value of the energy parameter; The variances and correlation moments of the errors of the vector of extrapolation of the estimates of the state of the IRI are calculated by the formula

Figure 00000131
Figure 00000131

где

Figure 00000132
- корреляционная матрица ошибок вектора экстраполяции оценок состояния ИРИ;where
Figure 00000132
- correlation matrix of errors of the vector of extrapolation of estimates of the state of the IRI;

R(k-1) - корреляционная матрица ошибок предшествующего вектора оценок состояния ИРИ.R (k-1) - correlation matrix of errors of the previous vector of estimates of the state of the IRI.

Вычисляют вектор экстраполированных наблюдений

Figure 00000133
по координатам ЛА и координатам вектора экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000134
по формулеCalculate the vector of extrapolated observations
Figure 00000133
by the aircraft coordinates and the coordinates of the vector of extrapolated estimates of the state of the IRI
Figure 00000134
according to the formula

Figure 00000135
Figure 00000135

где Gрлс - коэффициент усиления антенны ПРЛС;where G radar is the gain of the PRLS antenna;

λ - длина волны радиосигналов ИРИ;λ is the wavelength of the radio signals of radiation sources;

αΣ - суммарный коэффициент потерь сигнала ИРИ по радиолинии ИРИ - ПРЛС;α Σ is the total loss factor of the signal of the IRI over the radio link of the IRI - PRLS;

Δƒрлс - ширина полосы пропускания приемника ПРЛС.Δƒ rads is the bandwidth of the PRLS receiver.

Вычисляют корреляционную матрицу дисперсий вектора наблюдения Dz(k) по дисперсии шумов измерения мощности сигнала на выходе приемника ПРЛС

Figure 00000136
и априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ
Figure 00000137
по формулеThe correlation matrix of the variances of the observation vector D z (k) is calculated from the variance of the noise of measuring the signal power at the output of the PRLS receiver
Figure 00000136
and the a priori known dispersions of the measurement of the angles of sight of the IRI
Figure 00000137
according to the formula

Figure 00000138
Figure 00000138

где С - константа, значение которой определяется в процессе калибровки ПРГС.where C is a constant, the value of which is determined during the PRGS calibration.

Вычисляют матрицу пересчета изменений вектора экстраполированной оценки состояния ИРИ в изменения вектора экстраполированных наблюдений Н(k) по формуламCalculate the conversion matrix for changes in the vector of the extrapolated estimate of the state of the IRI into changes in the vector of extrapolated observations H (k) according to the formulas

Figure 00000139
Figure 00000139

Figure 00000140
Figure 00000140

Вычисляют текущий вектор оценки состояния ИРИ

Figure 00000141
по формулеCalculate the current vector of the assessment of the state of the IRI
Figure 00000141
according to the formula

Figure 00000142
Figure 00000142

где K(k) - матрица коэффициентов усиления невязок.where K (k) is the matrix of residual amplification factors.

Вычисляют корреляционную матрицу ошибок вектора оценки состояния ИРИ по формуле:Calculate the correlation matrix of errors of the vector for assessing the state of the IRI by the formula:

Figure 00000143
Figure 00000143

По координатам

Figure 00000144
вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000145
измеренным значениям координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k) и проекций его скорости Vлах(k), Vлау(k), Vлaz(k) вычисляют наклонную дальность до ИРИ
Figure 00000146
и скорость сближения с ним
Figure 00000147
по формулам:By coordinates
Figure 00000144
vector of estimation of the state of IRI
Figure 00000145
LA measured coordinate values x La (k), y la (k), z la (k) and its projections crystals velocity V (k), V lau (k), Vlaz (k) to calculate the slant range IRI
Figure 00000146
and the speed of approaching him
Figure 00000147
by the formulas:

Figure 00000148
Figure 00000148

Для определения эффективности предлагаемого способа было проведено математическое моделирование процесса наблюдения бортовой ПРЛС наземного (надводного) движущегося ИРИ. При этом рассматривалась типовая траектория перемещения ЛА относительно источника радиоизлучений, описываемая временными зависимостями наклонной дальности до ИРИ, скорости сближения с ним и углов визирования представлены на фиг. 2, 3 и 4 соответственно. Закон изменения энергетического параметра ИРИ во времени представлен на фиг. 5. Темп обновления измерительной информации в ПРЛС принимался равным 100 мс, среднеквадратичная ошибка (СКО) измерения углов пеленгов - 1 градус, а СКО измерений мощности принимаемых сигналов - 5% от номинального значения. Коэффициент пропорциональности W принимался равным 1,82⋅105(м2⋅Гц). В процессе моделирования дальность до ИРИ изменялась от 100 до 35 км, скорость сближения с ИРИ - от 268 до 255 м/с, а угловая скорость вращения линии визирования от 2 до 8 угловых минут в секунду.To determine the effectiveness of the proposed method, mathematical modeling of the observation process of the onboard radar of the ground (surface) moving IRI was carried out. In this case, a typical trajectory of the aircraft movement relative to the radio emission source was considered, described by the time dependences of the slant range to the IRR, the speed of approach with it and the angles of sight are presented in Fig. 2, 3 and 4, respectively. The law of the change in the energy parameter of the IRR in time is shown in Fig. 5. The rate of updating the measuring information in the PRLS was taken equal to 100 ms, the root-mean-square error (RMS) of measuring the bearing angles was 1 degree, and the RMS of measurements of the received signal power was 5% of the nominal value. The proportionality coefficient W was taken equal to 1.82⋅10 5 (m 2 ⋅Hz). During the simulation, the range to the IRI varied from 100 to 35 km, the speed of approach to the IRI was from 268 to 255 m / s, and the angular velocity of the line of sight rotation from 2 to 8 arc minutes per second.

В качестве показателей эффективности рассматривались относительные изменения среднеквадратичных ошибок определения дальности до ИРИ, и скорости сближения с ним, вычисляемые по формулеAs indicators of efficiency, we considered the relative changes in the rms errors in determining the range to the IRI, and the speed of approach with it, calculated by the formula

Figure 00000149
Figure 00000149

где σ'д, σ'ν, σд, σν - среднеквадратические ошибки определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним при использовании заявляемого способа и способа-прототипа.where σ ' d , σ' ν , σ d , σ ν are the mean square errors in determining the range to the IRI and the speed of convergence with it when using the proposed method and the prototype method.

Результаты моделирования в виде временных зависимостей показателей эффективности представлены на фигурах 6 и 7. Их анализ показывает, что при использовании предлагаемого способа точность определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним повышается. Так в рассмотренных условиях прирост в точности определения дальности может превышать 60%, а в точности определения скорости сближения с ИРИ - 40%. Сравнительный анализ точности определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним при использовании предлагаемого способа и способа, описанного в [1], указывают на преимущество в точности заявляемого способа.The simulation results in the form of time dependences of efficiency indicators are presented in Figures 6 and 7. Their analysis shows that when using the proposed method, the accuracy of determining the range to the IRI and the speed of convergence with it increases. So, under the conditions considered, the increase in the accuracy of determining the range can exceed 60%, and in the accuracy of determining the speed of rendezvous with SIR - 40%. Comparative analysis of the accuracy of determining the range to the IRI and the speed of rendezvous with it when using the proposed method and the method described in [1] indicate the advantage in the accuracy of the proposed method.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ определения координат и параметров движения источников радиоизлучений с помощью однопозиционной пассивной радиолокационной станции, основанный на нелинейной дискретной фильтрации угловых координат ИРИ, в котором дополнительно учитываются измерения мощности принимаемых радиосигналов.The proposed technical solution is new, since the publicly available information does not know the method for determining the coordinates and parameters of the movement of radio emission sources using a single-position passive radar station, based on nonlinear discrete filtering of the angular coordinates of the IRR, which additionally takes into account the power measurements of the received radio signals.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что дополнительный учет в алгоритме нелинейной дискретной фильтрации измерение мощности принимаемых сигналов существенно повышает точность определения координат и параметров движения ИРИ.The proposed technical solution has an inventive step, since it does not explicitly follow from published scientific data and known technical solutions that additional consideration in the nonlinear discrete filtering algorithm for measuring the power of received signals significantly increases the accuracy of determining the coordinates and parameters of the motion of the IRR.

Предлагаемое техническое решение применимо, так как для его реализации могут быть использованы существующие бортовые радиолокационные станции, функционирующие в пассивном режиме, либо бортовые станции непосредственной радиотехнической разведки.The proposed technical solution is applicable, since for its implementation can be used existing onboard radar stations operating in passive mode, or onboard stations of direct radio intelligence.

ЛитератураLiterature

1. Патент России № 2232402 «Способ определения дальности до источников радиоизлучений и скорости сближения с ними в однопозиционных радиолокационных системах».1. Patent of Russia No. 2232402 "Method for determining the range to radio sources and the speed of convergence with them in single-position radar systems."

2. Белов С.Г., Коданев В.Л. Оптимальная фильтрация текущих координат подвижных радиоэлектронных средств. Цифровая обработка сигналов: Научно-методические материалы / Под ред. Е.Ф. Толстова. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1995.2. Belov S.G., Kodanev V.L. Optimal filtering of the current coordinates of mobile radio electronic equipment. Digital Signal Processing: Scientific and Methodological Materials / Ed. E.F. Tolstov. M .: VVIA im. prof. NOT. Zhukovsky, 1995.

3. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиоэлектронной борьбы. Ч. 1. М: Издание ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1998.3. Vakin S.A., Shustov L.N. The basics of electronic warfare. Part 1. M: Edition of the VVIA im. prof. NOT. Zhukovsky, 1998.

Claims (37)

Способ определения координат и параметров движения источников радиоизлучений (ИРИ) с помощью однопозиционной пассивной радиолокационной станции (ПРЛС) на борту летательного аппарата (ЛА) включает измерение в нормальной земной системе координат (НЗСК) в tk моменты времени координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k), горизонтальных составляющих скорости ЛА Vлa x(k), Vла у(k), Vлa z(k), углов тангажа и рыскания ЛА ϑ(k), ψ(k); прием ПРЛС радиосигналов от ИРИ, по которым измеряют пеленги ИРИ в связанной с ЛА системе координат; расчет значений наблюдаемых углов визирования ИРИ εги(k) и εви(k) в горизонтальной и вертикальной плоскостях НЗСК с учетом углов крена и тангажа ϑ(k), ψ(k) соответственно; запоминание наблюдаемых углов визирования в виде координат вектора наблюдений Z(k)=[εги(k)εви(k)]T, назначение фильтруемых координат вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000150
где
Figure 00000151
и
Figure 00000152
- горизонтальные координаты ИРИ в НЗСК,
Figure 00000153
- горизонтальные координаты вектора скорости ИРИ в НЗСК,
Figure 00000154
- горизонтальные координаты вектора ускорений ИРИ в НЗСК; расчет начальных координат вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000155
по начально измеренным координатам ЛА, углам визирования ИРИ и априорным данным о скорости и ускорении идентифицированного ИРИ; назначение начального вектора экстраполяции наблюдений
Figure 00000156
равным начальному вектору наблюдений Z(0); расчет корреляционной матрицы вектора оценки состояния ИРИ R(0) по априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ, начальным координатам ЛА, начально измеренным углам визирования ИРИ, априорным данным о диапазоне скоростей и ускорений идентифицированного ИРИ; назначение матрицы шумов наблюдения Dz по априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ, расчет корреляционной матрицы шумов вектора оценки состояния ИРИ Dx по априорным данным о дисперсиях оценок координат и коэффициентам маневренности ИРИ; расчет текущих оценок вектора экстраполяции оценки состояния ИРИ
Figure 00000157
по алгоритму квазилинейной косвенной фильтрации в последовательности: расчет вектора экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000158
в следующий tk момент времени по результатам оценки предшествующего вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000159
по формулеThe method for determining the coordinates and parameters of the movement of radio emission sources (RSI) using a single-position passive radar station (PRRS) on board an aircraft (AC) includes measuring in the normal earth coordinate system (NZSK) at t k times of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k), horizontal components of the aircraft speed V la x (k), V la y (k), V la z (k), pitch and yaw angles of the aircraft ϑ (k), ψ (k ); reception of the radar of radio signals from the IRI, according to which the bearings of the IRI are measured in the coordinate system associated with the aircraft; calculation of the values of the observed viewing angles of the IRI ε gi (k) and ε vi (k) in the horizontal and vertical planes of the NZSK taking into account the roll and pitch angles ϑ (k), ψ (k), respectively; memorizing the observed viewing angles in the form of coordinates of the observation vector Z (k) = [ε gi (k) ε vi (k)] T , assigning the filtered coordinates of the vector for estimating the state of the IRI
Figure 00000150
where
Figure 00000151
and
Figure 00000152
- horizontal coordinates of IRI in NZSK,
Figure 00000153
- horizontal coordinates of the velocity vector of the IRI in the NZSK,
Figure 00000154
- horizontal coordinates of the acceleration vector of IRI in NZSK; calculation of the initial coordinates of the vector for estimating the state of the IRI
Figure 00000155
according to the initially measured coordinates of the aircraft, angles of sight of the IRI and a priori data on the speed and acceleration of the identified IRI; assigning an initial vector for extrapolating observations
Figure 00000156
equal to the initial vector of observations Z (0); calculation of the correlation matrix of the vector for assessing the state of the IRI R (0) from the a priori known variances of measuring the angles of sight of the IRI, the initial coordinates of the aircraft, the initially measured angles of sight of the IRI, a priori data on the range of velocities and accelerations of the identified IRI; assignment of the observation noise matrix D z according to the a priori known variances of measurement of the angles of sight of the IRI, calculation of the correlation matrix of the noise of the vector of estimation of the state of the IRI D x according to the a priori data on the variances of the estimates of coordinates and the maneuverability coefficients of the IRI; calculation of current estimates of the extrapolation vector of the estimate of the state of the IRI
Figure 00000157
by the algorithm of quasilinear indirect filtering in the sequence: calculation of the vector of extrapolated estimates of the state of the IRI
Figure 00000158
at the next t k moment in time according to the results of the assessment of the previous vector of the assessment of the state of the IRI
Figure 00000159
according to the formula
Figure 00000160
Figure 00000160
 где Ф(k,k-1) - фундаментальная матрица, связывающая вектор оценки состояния ИРИ в tk-1 момент времени с вектором экстраполяции его значения в следующий момент времени tK=tk-1+T; расчет корреляционной матрицы ошибок экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000161
по предшествующему значению корреляционной матрицы вектора оценки состояния ИРИ R(k-1) и корреляционной матрице шумов вектора оценки состояния ИРИ Dx по формулеwhere Ф (k, k-1) is the fundamental matrix connecting the vector of the assessment of the state of the IRI at t k-1 time moment with the vector of extrapolation of its value at the next time moment t K = t k-1 + T; calculation of the correlation matrix of errors of extrapolated estimates of the state of IRI
Figure 00000161
according to the previous value of the correlation matrix of the vector of the state estimation of the IRI R (k-1) and the correlation matrix of the noise of the vector of the estimation of the state of the IRI D x according to the formula
Figure 00000162
Figure 00000162
 расчет текущего вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000163
как сумму вектора экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000164
с произведением матрицы коэффициентов усиления невязок K(k) на невязку измеренного вектора наблюдения Z(k) с вектором экстраполированных наблюдений
Figure 00000165
по формуламcalculation of the current vector for assessing the state of the IRI
Figure 00000163
as the sum of the vector of extrapolated estimates of the state of the IRI
Figure 00000164
with the product of the matrix of residual gains K (k) and the residual of the measured observation vector Z (k) with the vector of extrapolated observations
Figure 00000165
by formulas
Figure 00000166
Figure 00000166
 где Н(k) - матрица пересчета изменений вектора экстраполированной оценки состояния ИРИ в изменения вектора экстраполированных наблюдений; Dz - корреляционная матрица дисперсий вектора наблюдения; расчет корреляционной матрицы ошибок вектора оценок состояния ИРИ по формуле
Figure 00000167
расчет наклонной дальности ИРИ
Figure 00000168
и скорости сближения с ним
Figure 00000169
по координатам вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000170
измеренным значениям координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k) и проекций его скорости Vлах(k), Vлay(k), Vлaz(k) по формуламwhere H (k) is a matrix for recalculating changes in the vector of the extrapolated estimate of the state of the IRI into changes in the vector of extrapolated observations; D z - correlation matrix of variances of the observation vector; calculation of the correlation matrix of errors of the vector of estimates of the state of the IRI according to the formula
Figure 00000167
calculation of the slant range of IRI
Figure 00000168
and the speed of approaching him
Figure 00000169
by the coordinates of the vector for estimating the state of the IRI
Figure 00000170
the measured values of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k) and the projections of its velocity V max (k), V lay (k), V laz (k) according to the formulas
Figure 00000171
Figure 00000171
 отличается тем, что при каждом наблюдении ИРИ дополнительно измеряют мощность Рпрм и(k) радиосигналов ИРИ на выходе линейной части приемника ПРЛС, включают ее значение в вектор наблюдения Z(k)=[εги(k)εги(k)Рпрм и(k)]Т; включают экстраполированное значение мощности радиосигнала на выходе линейной части приемника ПРЛС
Figure 00000172
в вектор экстраполированного наблюдения
Figure 00000173
включают в вектор экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000174
экстраполированное значение энергетического параметра
Figure 00000175
включают в вектор оценки параметров состояния ИРИ
Figure 00000176
оценку энергетического параметра
Figure 00000177
под энергетическим параметром Пири понимается произведение
Figure 00000178
где Рири - мощность сигнала, излучаемого ИРИ, Gири - коэффициент усиления антенны ИРИ в направлении на ПРЛС, Δƒири - ширина спектра сигнала ИРИ; новые записи координат векторов экстраполированной оценки состояния ИРИ
Figure 00000179
и оценки вектора состояния ИРИ
Figure 00000180
имеют вид
Figure 00000181
и
Figure 00000182
Figure 00000183
определяют координаты начального значения вектора оценки состояния идентифицированного ИРИ
Figure 00000184
в соответствии с начальными координатами ЛА, начальными углами визирования ИРИ, априорными данными скорости, ускорения и энергетического параметра ИРИ по формуламdiffers in that at each observation of the IRR, the power P prm is additionally measured and (k) of the radio signals of the IRI at the output of the linear part of the PRL receiver, its value is included in the observation vector Z (k) = [ε gi (k) ε gi (k) P prm and (k)] T ; include the extrapolated value of the radio signal power at the output of the linear part of the PRLS receiver
Figure 00000172
into the extrapolated observation vector
Figure 00000173
included in the vector of extrapolated estimates of the state of the IRI
Figure 00000174
extrapolated energy parameter
Figure 00000175
are included in the vector of estimating the state parameters of the IRI
Figure 00000176
energy parameter estimation
Figure 00000177
the energy parameter P iri is understood as the product
Figure 00000178
where R iri is the power of the signal emitted by the IRI, G iri is the gain of the antenna of the IRI in the direction to the PRL, Δƒ iri is the width of the spectrum of the IRI signal; new records of the coordinates of the vectors of the extrapolated estimate of the state of the IRI
Figure 00000179
and estimates of the state vector of the IRI
Figure 00000180
have the form
Figure 00000181
and
Figure 00000182
Figure 00000183
determine the coordinates of the initial value of the vector for assessing the state of the identified IRI
Figure 00000184
in accordance with the initial coordinates of the aircraft, the initial angles of sighting of the IRI, the a priori data of the speed, acceleration and energy parameter of the IRR according to the formulas
Figure 00000185
Figure 00000185
 где верхний индекс «min» и «max» в обозначениях скорости Vири, ускорения a ири и энергетического параметра Пири ИРИ указывает на минимальное и максимальное значение соответствующего параметра по априорным данным идентифицированного ИРИ и его носителя; начальное значение вектора экстраполяции наблюдения
Figure 00000186
устанавливают равным наблюдаемому вектору:
Figure 00000187
значение априорной матрицы шумов наблюдения Dz заменяют на обновляемую при каждом измерении матрицу Dz(k), начальное значение которой вычисляют по формулеwhere the superscript "min" and "max" in the designations of the speed V iri , acceleration a iri and the energy parameter P iri IRI indicates the minimum and maximum value of the corresponding parameter according to the a priori data of the identified IRI and its carrier; the initial value of the observation extrapolation vector
Figure 00000186
set equal to the observed vector:
Figure 00000187
the value of the a priori observation noise matrix D z is replaced by the matrix D z (k), which is updated with each measurement, the initial value of which is calculated by the formula
Figure 00000188
Figure 00000188
 где
Figure 00000189
- начальное значение дисперсии шумов измерения мощности сигнала ИРИ на выходе приемника ПРЛС, С - константа, значение которой определяется в процессе калибровки ПРЛС,
Figure 00000190
- априорно известные дисперсии измерения углов визирования ИРИ; размер корреляционной матрицы шумов вектора оценки состояния Dx увеличен, на основании априорных данных о ИРИ, ее начальное значение рассчитывают по формулеwhere
Figure 00000189
is the initial value of the variance of the noise of the measurement of the power of the signal of the radar at the output of the receiver of the PRLS, C is the constant, the value of which is determined during the calibration of the PRLS,
Figure 00000190
- a priori known dispersions of the measurement of the angles of sight of the IRI; the size of the correlation matrix of the noise of the state estimation vector D x is increased, based on a priori data on the IRI, its initial value is calculated by the formula
Figure 00000191
Figure 00000191
 где
Figure 00000192
- дисперсия изменения энергетического параметра, задается исходя из априорных сведений о типе ИРИ,
Figure 00000193
- дисперсии шумов ускорений ИРИ по соответствующим осям НЗСК,
Figure 00000194
- коэффициенты маневренности, задаваемые исходя из априорных сведений о типе ИРИ, αп - величина, обратная интервалу корреляции процесса изменения энергетического параметра, задаваемая исходя из априорных сведений о типе ИРИ; размер корреляционной матрицы ошибок вектора оценки состояния ИРИ R(k) увеличен и ее начальное значение R(0) определяется по формулеwhere
Figure 00000192
- the variance of the change in the energy parameter, is set based on a priori information about the type of IRI,
Figure 00000193
- dispersion of noise of acceleration of radiation sources along the corresponding axes of the NZSK,
Figure 00000194
- the coefficients of maneuverability, set on the basis of a priori information about the type of IRI, α p is the reciprocal of the correlation interval of the process of changing the energy parameter, set on the basis of a priori information about the type of IRI; the size of the correlation matrix of errors of the vector of estimation of the state of the IRI R (k) is increased and its initial value R (0) is determined by the formula
Figure 00000195
Figure 00000195
Figure 00000196
Figure 00000196
Figure 00000197
- максимальное и минимальное значения априорной скорости ИРИ;
Figure 00000197
- the maximum and minimum values of the a priori speed of the IRI;
Figure 00000198
- максимальное и минимальное значения априорного ускорения ИРИ;
Figure 00000198
- the maximum and minimum values of the a priori acceleration of the IRI;
Figure 00000199
- максимальное и минимальное значения априорного значения энергетического параметра ИРИ;
Figure 00000199
- the maximum and minimum values of the a priori value of the energy parameter of the IRI; вектор экстраполированной оценки состояния ИРИ
Figure 00000200
рассчитывается как сумма двух векторов, первый равен произведению фундаментальной матрицы Ф(k-1,k) на вектор оценки предшествующего состояния ИРИ
Figure 00000201
второй вектор А - константа, отражающая флуктуацию энергетического параметра около среднего значения, формула оценки
Figure 00000202
имеет видvector of the extrapolated estimate of the state of the IRI
Figure 00000200
is calculated as the sum of two vectors, the first is equal to the product of the fundamental matrix Ф (k-1, k) by the assessment vector of the previous state of the IRI
Figure 00000201
the second vector A is a constant reflecting the fluctuation of the energy parameter around the mean value, the estimation formula
Figure 00000202
has the form
Figure 00000203
Figure 00000203
 где
Figure 00000204
- среднее значение энергетического параметра; размер фундаментальной матрицы Ф(k,k-1), матрицы коэффициентов усиления невязок K(к) и корреляционной матрицы ошибок вектора экстраполяции оценки состояния ИРИ
Figure 00000205
увеличен, при этом значение фундаментальной матрицы Ф(k,k-1) вычисляется по выражениюwhere
Figure 00000204
- the average value of the energy parameter; the size of the fundamental matrix Ф (k, k-1), the matrix of residual gains K (k) and the correlation matrix of errors of the extrapolation vector of the estimate of the state of the IRI
Figure 00000205
increased, while the value of the fundamental matrix Ф (k, k-1) is calculated by the expression
Figure 00000206
Figure 00000206
 где αх и αz - коэффициенты маневренности, задаваемые исходя из априорных сведений о типе ИРИ; Т - временной интервал между измерениями; матрицу шумов наблюдения Dz(k) вычисляют по выражениюwhere α х and α z - the coefficients of maneuverability, set on the basis of a priori information about the type of IRI; T is the time interval between measurements; the observation noise matrix D z (k) is calculated by the expression
Figure 00000207
Figure 00000207
 вектор экстраполированных наблюдений
Figure 00000208
вычисляют по выражениюextrapolated observation vector
Figure 00000208
calculated by the expression
Figure 00000209
Figure 00000209
Figure 00000210
Figure 00000210
 где
Figure 00000211
where
Figure 00000211
Figure 00000212
Figure 00000212
Figure 00000213
Figure 00000213
Figure 00000214
Figure 00000214
Figure 00000215
Figure 00000215
Figure 00000216
Figure 00000216
Figure 00000217
Figure 00000217
Figure 00000218
Figure 00000218
RU2020117904A 2020-05-20 2020-05-20 Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station RU2754349C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117904A RU2754349C1 (en) 2020-05-20 2020-05-20 Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117904A RU2754349C1 (en) 2020-05-20 2020-05-20 Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020117904A RU2020117904A (en) 2020-08-28
RU2020117904A3 RU2020117904A3 (en) 2021-07-05
RU2754349C1 true RU2754349C1 (en) 2021-09-01

Family

ID=76760347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020117904A RU2754349C1 (en) 2020-05-20 2020-05-20 Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754349C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262789A (en) * 1992-04-30 1993-11-16 General Electric Company Source identification system for closely separated spatial sources
US6577272B1 (en) * 2002-01-29 2003-06-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Moving emitter passive location from moving platform
RU2232402C2 (en) * 2002-09-16 2004-07-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Method for determination of range to sources of radio emission and rate of closure to them in single-position radar systems
US6822583B2 (en) * 2002-08-12 2004-11-23 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method for passive “360-degree coverage” tactical fighter target tracking incorporating adaptive pilot maneuver cue processing
RU2251709C1 (en) * 2003-09-17 2005-05-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Mode of determination of distance to the source of radio-frequency emission and the speed of closing in of a flying vehicle with it
WO2007047119A2 (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Moving transmitter correlation interferometer geolocation
RU2458358C1 (en) * 2011-01-12 2012-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Goniometric-correlation method of determining location of surface radio sources
RU2617830C1 (en) * 2016-04-11 2017-04-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") 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
RU2660498C1 (en) * 2017-07-12 2018-07-06 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of tracking of airborne maneuvering radiation sources according to angle information from airborne single-position electronic reconnaissance system
RU2668566C2 (en) * 2016-10-19 2018-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262789A (en) * 1992-04-30 1993-11-16 General Electric Company Source identification system for closely separated spatial sources
US6577272B1 (en) * 2002-01-29 2003-06-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Moving emitter passive location from moving platform
US6822583B2 (en) * 2002-08-12 2004-11-23 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method for passive “360-degree coverage” tactical fighter target tracking incorporating adaptive pilot maneuver cue processing
RU2232402C2 (en) * 2002-09-16 2004-07-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Method for determination of range to sources of radio emission and rate of closure to them in single-position radar systems
RU2251709C1 (en) * 2003-09-17 2005-05-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Mode of determination of distance to the source of radio-frequency emission and the speed of closing in of a flying vehicle with it
WO2007047119A2 (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Moving transmitter correlation interferometer geolocation
RU2458358C1 (en) * 2011-01-12 2012-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Goniometric-correlation method of determining location of surface radio sources
RU2617830C1 (en) * 2016-04-11 2017-04-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") 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
RU2668566C2 (en) * 2016-10-19 2018-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Квадрокс" One-position multiplicative difference-relative method for determining of radio frequencies sources location coordinates
RU2660498C1 (en) * 2017-07-12 2018-07-06 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of tracking of airborne maneuvering radiation sources according to angle information from airborne single-position electronic reconnaissance system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020117904A (en) 2020-08-28
RU2020117904A3 (en) 2021-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1212166A (en) Range/azimuth/elevation angle ship imaging for ordnance control
US20140297068A1 (en) Identification and analysis of aircraft landing sites
CN113466890B (en) Light laser radar inertial combination positioning method and system based on key feature extraction
US20150241545A1 (en) Single Platform Doppler Geolocation
Koledoye et al. Improved MDS-based localization with non-line-of-sight RF links
Smith Tracking the transmitting-receiving offset in fixed-wing transient EM systems: methodology and application
RU2754349C1 (en) Method for determining coordinates and parameters of movement of radio emission sources using monostatic passive radio location station
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
Kouhini et al. Lifi based positioning for indoor scenarios
Yapar et al. Locunet: Fast urban positioning using radio maps and deep learning
Grabbe et al. Geo-location using direction finding angles
RU2617373C1 (en) Optimal method of binding to mobile ground target and forecasting its parameters based on modified, invariant to underlying surface relief, elevation procedure of distance calculation
RU2562616C1 (en) Method of acquiring radio information and radio system therefor
CN117455960A (en) Passive positioning filtering algorithm for airborne photoelectric system to ground under time-varying observation noise condition
CN108562898A (en) A kind of front side regards the distance and bearing bidimensional space-variant self-focusing method of SAR
RU2643168C2 (en) Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method
RU2232402C2 (en) Method for determination of range to sources of radio emission and rate of closure to them in single-position radar systems
Yucer et al. RSSI-based outdoor localization with single unmanned aerial vehicle
Niedfeldt et al. Characterizing range progression of SAR point scatterers with recursive RANSAC
CN114697165A (en) Signal source detection method based on unmanned aerial vehicle vision and wireless signal fusion
RU2776079C1 (en) Method for determining the coordinates and motion parameters of radio emission sources
RU2483324C1 (en) Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface
EP3120164A1 (en) Producing data describing target measurements
RU2002124530A (en) METHOD FOR DETERMINING THE RANGE TO THE SOURCES OF RADIO EMISSIONS AND THE RATE OF APPROXIMATION WITH THEM IN SINGLE-POSITION RADAR SYSTEMS
RU2776869C1 (en) Method for determining the coordinates and parameters of movement of radio emission sources based on the analysis of mutual location thereof