RU2759198C1 - Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе - Google Patents

Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе Download PDF

Info

Publication number
RU2759198C1
RU2759198C1 RU2020122326A RU2020122326A RU2759198C1 RU 2759198 C1 RU2759198 C1 RU 2759198C1 RU 2020122326 A RU2020122326 A RU 2020122326A RU 2020122326 A RU2020122326 A RU 2020122326A RU 2759198 C1 RU2759198 C1 RU 2759198C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
change
ranges
positions
rate
Prior art date
Application number
RU2020122326A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Геннадьевич Борисов
Георгий Михайлович Машков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority to RU2020122326A priority Critical patent/RU2759198C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2759198C1 publication Critical patent/RU2759198C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/72—Diversity systems specially adapted for direction-finding
    • 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

Изобретение может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах для определения местоположения объектов. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения пространственных координат цели и скорости их изменения. В многопозиционной дальномерной радиолокационной системе при взаимном перемещении приемо-передающих позиций и целей осуществляют на каждой позиции системы излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от цели сигналов, излученных этой позицией, измерение по принятым сигналам дальности от этой позиции до цели. При этом на каждой позиции измеряют радиальные скорости цели, принимают отраженные от цели сигналы, излученные другими позициями, разделяют принятые сигналы по принадлежности к излучившей их позиции, измеряют по принятым сигналам суммы дальностей и скорости их изменения от этой позиции до цели и от цели до других позиций. Далее определяют прямоугольные координаты расположения каждой из позиций, скорости изменения прямоугольных координат каждой из позиций и передают сигналы, соответствующие измеренным значениям дальностей, радиальных скоростей, сумм и дальностей и скорости их изменения, прямоугольные координаты расположения каждой из позиций и скорости их изменения на центральный пункт обработки, где вычисляют уточненные значения дальностей и радиальных скоростей относительно каждой из позиций. После этого определяют прямоугольные координаты целей и скорости их изменения. 5 ил.

Description

Изобретение может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах для определения местоположения объектов.
Известен способ радиолокационного обзора пространства и многопозиционный комплекс для его осуществления (см. 1. Патент РФ на изобретение №2667405, МПК G01S 13/04, опубл. 20.09.2018.), сущность которого заключается в подсветке пространства с помощью двух и более передающих модулей, приеме отраженных сигналов с помощью двух и более приемных модулей, определении пеленгов на цель и передаче их на центр обработки информации и управления (ЦОУ), а обзор пространства осуществляют с помощью передающих узкополосных и приемных модулей, при обнаружении признаков движущейся цели определяют пеленг на нее. измеряют ее доплеровскую скорость, передают информацию на ЦОУ. с помощью широкополосных передающих и приемных модулей и по данным ЦОУ осматривают пеленги только в направлениях, где обнаружены признаки движущейся цели.
Однако в данном способе на части позиций не измеряются дальности до цели и не используется информация о координатах целей, заложенная в суммарных измерениях и суммарном доплеровском сдвиге частоты, что приводит к снижению точности определения параметров движущейся цели.
Известен способ пространственной селекции расстояний при решении задачи позиционирования мобильного средства дальномерным методом в наземной локальной радионавигационной системе (ЛРНС) (см. 2. Патент РФ на изобретение №2644762, МПК G01S 5/04, опубл. 14.02.2018.), в котором осуществляется пространственная селекция расстояний в наземной локальной радионавигационной системе (ЛРНС) между мобильным средством (МС) и опорными станциями ЛРНС, заключающийся в том, что измеряют расстояния от мобильного средства с неизвестными координатами до опорных станций ЛРНС с известными координатами, отличающийся тем, что осуществляют фильтрацию измеренных расстояний в медианных фильтрах, передают их в блоки вычисления разностей, осуществляющие вычисление погрешностей между исходными расстояниями и их оценкой после фильтрации, с последующей передачей полученных погрешностей в блок управления селекцией для вычисления наибольшей погрешности и формированием команды управления ключом на отключение данной i-й линии, предотвращающее передачу оценок расстояний с наибольшими погрешностями в блок расчета координат МС.
Однако в данном способе расчет координат объекта осуществляется неитеративным решением системы нелинейных уравнений только по измеренным расстояниям, а информация о координатах объектов, заложенная в суммарно-дальномерных измерениях и измерениях доплеровских частот, не используется, что снижает точность определения координат объекта.
Известен также способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов (см. 3. Патент РФ на изобретение №2713498, МПК G01S 13/42, H01Q 21/00. опубл. 05.02.2020.), реализующий высокоточное определение координат и траекторий перемещающихся в пространстве воздушно-космических объектов в расширенной рабочей зоне за счет разработки операций способа многопозиционной активно-пассивной радиолокации и вывода математических соотношений, позволяющих определить значения модулей скорости движения объектов, их пространственных курсовых углов и углов пикирования (кабрирования), а также за счет определения структуры и порядка функционирования РЛС, реализующей способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно -космических объектов.
Однако в данном способе при получении оценок прямоугольных координат не учитывается совокупность измерений наклонной и суммарной дальности, радиальной скорости и скорости изменения суммарной дальности, что приводит к снижению точности определения координат.
Известен способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолокационной системе (см. 4. Патент РФ на изобретение №2515571, МПК G01S 13/46, опубл. 10.05.2014), включающий на каждой позиции излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от цели сигналов, излученных этой позицией, измерение по принятым сигналам дальности от этой позиции до цели, определение координат цели, при этом на каждой позиции дополнительно измеряют скорости изменения дальности, принимают отраженные от цели сигналы, излученные двумя другими позициями, разделяют принятые сигналы по принадлежности к излучившей их позиции, измеряют по принятым сигналам две суммы дальностей и скорости их изменения от этой позиции до цели и от цели до двух других позиций и три попарные разности дальностей и скорости их изменения от первой, второй и третьей позиций до цели, передают сигналы, соответствующие измеренным значениям дальности и скоростям их изменения, суммы и разности дальностей и скорости их изменения на две другие позиции, измеряют три разности сумм расстояний и скорости их изменения между позициями системы, вычисляют уточненные значения дальности и скорости их изменения от первой, второй и третьей позиций до цели по соответствующим формулам с последующим расчетом прямоугольных координат цели и скорости их изменения.
Однако в данном способе не учитывается при формировании измерений доплеровских сдвигов частот вся возможная совокупность перемещений приемопередающих позиций объектов в многопозиционной радиолокационной системе, что приводит к снижению точности измерений пространственных координат целей и скорости их изменения.
Данный способ выбран в качестве прототипа.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности определения пространственных координат целей и скорости их в многопозиционной радиолокационной системе при взаимном перемещении приемо-передающих позиций и целей.
Технический результат достигается тем, что в способе определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе осуществляют на каждой позиции излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от цели сигналов, излученных этой позицией, измерение по принятым сигналам дальности от этой позиции до цели, при этом на каждой позиции дополнительно измеряют радиальные скорости цели, принимают отраженные от цели сигналы, излученные другими позициями, разделяют принятые сигналы по принадлежности к излучившей их позиции, измеряют по принятым сигналам суммы дальностей и скорости их изменения от этой позиции до цели и от цели до других позиций, согласно изобретению определяют прямоугольные координаты расположения каждой из позиций, определяют скорости изменения прямоугольных координат каждой из позиций, передают сигналы, соответствующие измеренным значениям дальностей, радиальных скоростей, суммарных дальностей и скоростей их изменения, прямоугольных координат расположения каждой из позиций и скорости их изменения на каждой из позиций на центральный пункт обработки, где вычисляют уточненные значения дальностей и радиальных скоростей относительно каждой из позиций, вычисляют прямоугольные координаты целей и скорости их изменения по формулам, позволяющим определить уточненные значения наклонных дальностей до цели относительно каждой из РЛС, входящих в систему, по результатам измерений наклонных дальностей и сумм расстояний
Figure 00000001
где:
Figure 00000002
- матрица (вектор - строка) искомых уточненных значений оценок дальностей размерностью 1×N,
Λ=diag[λl, λi, …, λn - диагональная матрица размерностью n×n,
А - матрица коэффициентов при неизвестных размерностью N×n,
N - число РЛС в системе,
n=N2,
А - матрица коэффициентов при неизвестных размерностью N×n,
Figure 00000003
- матрица (вектор-строка) первичных измерений дальномерных параметров,
Figure 00000004
- наклонные дальности до цели соответственно относительно i-ой позиции,
Figure 00000005
при
Figure 00000006
- суммарные дальности до цели относительно i-ой и j-ой позиций,
рассчитывают уточненные значения радиальных скоростей целей относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений радиальных скоростей и скоростей изменения суммарных дальностей
Figure 00000007
Figure 00000008
- матрица (вектор - строка) искомых оценок уточненных значений размерностью 1×N,
Figure 00000009
- матрица (вектор-строка) первичных измерений скорости изменения дальномерных параметров,
Figure 00000010
- радиальная скорость цели,
Figure 00000011
скоростей изменения суммарных дальностей,
λi - длина волны РЛС,
рассчитывают прямоугольные координаты цели X, Y, Н
Figure 00000012
где
Figure 00000013
Figure 00000014
где Δxij=xi-xj, Δyij=yi-yj, Δhij=hi-hj,
Figure 00000015
, xi, yi, hi - прямоугольные координаты РЛС,
определяют проекции вектора скорости цели на оси прямоугольной системы координат
Figure 00000016
Figure 00000017
где:
Figure 00000018
Figure 00000019
осуществляют вычисление вектора скорости цели по формуле
Figure 00000020
Сущность изобретения раскрывается с помощью фигур 1-5.
На фиг. 1 изображена блок-схема алгоритма для осуществления способа;
на фиг. 2 - геометрия расположения позиций РЛС в пространстве;
на фиг. 3 приведена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа;
на фиг. 4 - значения среднеквадратических ошибок (СКО) определения прямоугольных координат предлагаемым способом;
на фиг. 5 - значения СКО определения скорости цели предлагаемым способом.
Способ включает следующие основные операции на каждой позиции системы (фиг. 1):
(а) - излучение сигналов каждой РЛС;
(б) - прием отраженных от цели сигналов, излученных каждой РЛС;
(в) - прием отраженных от цели сигналов, излученных другими РЛС системы;
(г) - разделение принятых сигналов по принадлежности к излучившей их РЛС;
(д) - измерение по принятым сигналам дальности от этой РЛС до цели;
(е) - измерение по принятым сигналам других РЛС сумм дальностей от этой РЛС до цели и от цели до других позиций;
(ж) - измерение по принятым сигналам радиальных скоростей целей;
(з) - измерение скоростей изменения сумм дальностей от этой РЛС до цели и от цели до других РЛС;
(и) - измерение координат расположения РЛС входящих в систему;
(к) - измерение скорости изменения координат перемещения РЛС входящих в систему;
(л) - передача измеренных сигналов, соответствующих дальностям, суммам расстояний, радиальным скоростям, скоростям изменений суммарных дальностей, координат расположения РЛС и скоростей их изменения на центральный пункт обработки;
(м) - анализ количества измерений дальномерных параметров и скоростей их изменения, формирование матрицы количества измерений принятых к анализу Λ и матрицы при неизвестных параметрах А;
(н) - вычисление уточненных значений наклонных дальностей до цели относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений наклонных дальностей и сумм расстояний;
(о) - вычисление уточненных значений радиальных скоростей целей относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений радиальных скоростей и скоростей изменения суммарных дальностей;
(п) - определение прямоугольных координат цели;
(р) - определение проекций вектора скорости цели на оси прямоугольной системы координат;
(с) - определение вектора скорости цели.
Предлагаемый способ определения координат и параметров движения целей согласно расположению позиций РЛС в пространстве (фиг. 2) дальномерной многопозиционной радиолокационной системой, приведенной на фиг. 3, может быть реализован на базе идентичных многочастотных многоканальных РЛС, связанных с центральным пунктом обработки измерений (ЦПОИ) системой связи и передачи данных (ССПД).
На фиг. 3 показаны:
1 - система синхронизации;
2 - многочастотный передатчик;
3 - фазированная антенная решетка (ФАР);
4 - многочастотный многоканальный приемник;
5 - измеритель наклонной дальности;
6 - измеритель сумм расстояний;
7 - измеритель радиальной скорости;
8 - измеритель скорости изменения сумм расстояний;
9 - измеритель местоположения РЛС и скорости ее изменения;
10 - система связи и передачи данных РЛС;
11 - система связи и передачи данных ЦПОИ;
12 - вычислительное устройство ЦПОИ.
При этом первый выход системы 1 синхронизации соединен со входом многочастотного передатчика 2, выход которого соединен со входом фазированной антенной решетки 3, выход которой соединен со вторым входом многочастотного многоканального приемника 4, первый вход которого соединен с выходом системы 1 синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы многочастотного многоканального приемника 4 соединены соответственно со входами измерителя 5 наклонной дальности, измерителя 6 сумм расстояний, измерителя 7 радиальной скорости, измерителя 8 скорости изменения наклонной дальности, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами системы 10 связи и передачи данных РЛС, измеритель 9 местоположения РЛС и скорости ее изменения подключен к пятому входу системы 10 связи и передачи данных РЛС, выходы которой от каждой из РЛС соединены с соответствующими входами системы 11 связи и передачи данных ЦПОИ, которая выходом соединена со входом вычислительного устройства ЦПОИ 12, выход которого является выходом системы.
Способ осуществляется следующим образом.
Многопозиционная радиолокационная система состоящая из N приемо - передающих позиций измеряет N наклонных R1, R2 … RN и N(N-1)суммарных дальностей RΣ12, RΣ21, RΣN(N-1) что обеспечивает n=N2 измерений дальномерных параметров.
Система линейных алгебраических уравнений соответствующая рассматриваемым дальномерным измерениям может быть записана в виде:
Figure 00000021
где
Figure 00000022
- наклонные дальности до цели соответственно относительно i-ой позиции;
Figure 00000023
- суммарные дальности до цели относительно i-ой и j-ой позиций.
В матричной форме записи система уравнений (1) примет вид
Figure 00000024
где:
Figure 00000025
- матрица (вектор-строка) первичных измерений размерностью 1×n;
А - матрица коэффициентов при неизвестных размерностью N×n;
Figure 00000026
- матрица (вектор - строка) искомых уточненных значений оценок дальностей размерностью 1×N.
Поскольку обнаружение цели носит стохастический характер, то возможны ситуации, когда на какой либо из РЛС в каком либо из приемных каналов или группе РЛС возникнут ситуации пропуска цели. Эту можно учесть введением диагональной матрицы размерностью n×n Λ=diag[λl, λi, …, λn],
Figure 00000027
учитывающую наличие или отсутствие соответствующих дальномерных или суммарно-дальномерных измерений. Если i-e измерение используется в решении задачи, то λi=1 если не используется, то λi=0. Фактически матрица Λ есть матрица количества измерений принятых к анализу в текущем цикле обработки измерений.
Применив к (2) метод наименьших квадратов (МНК), получим
Figure 00000028
Применительно к пятипозиционной МПРЛС, транспонированная матрица коэффициентов при неизвестных параметрах примет вид
Figure 00000029
С учетом (1), (3) и (4) получим уточненные значения дальностей
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000034
Измеряя доплеровские частоты относительно каждой из позиций
Figure 00000035
и доплеровский сдвиг частоты образованный скоростью изменения суммарных дальностей
Figure 00000036
получим значения соответствующих радиальных скоростей
Figure 00000037
и скоростей изменения суммарных дальностей
Figure 00000038
λi - длина волны РЛС.
Подстановка которых в формулу
Figure 00000039
где:
Figure 00000040
- матрица (вектор-строка) первичных измерений радиальных скоростей и скоростей изменения суммарных дальностей размерностью 1×n;
Figure 00000041
- матрица (вектор - строка) искомых оценок уточненных значений размерностью 1×N;
позволит получить выражения:
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
Для определения прямоугольных координат рассмотрим N нелинейных уравнений связывающих искомые координаты объекта локации с известными координатами расположения РЛС
Figure 00000047
Прямоугольные координаты цели определим методом наименьших квадратов (МНК)
Figure 00000048
здесь
Figure 00000049
Figure 00000050
где Δxij=xi-xj, Δyij=yi-yj, Δhij=hi-hj, а
Figure 00000051
- расстояние от начала координат до i-й позиции.
Проекции вектора скорости цели на оси декартовой системы координат получим дифференцируя (9) по времени
Figure 00000052
где:
Figure 00000053
Figure 00000054
- проекции вектора скорости цели на оси декартовой системы координат;
Figure 00000055
Figure 00000056
скорость изменения расстояния между позициями по соответствующим прямоугольным координатам,
Figure 00000057
- скорости изменения местоположения РЛС, а
Figure 00000058
- скорость удаления РЛС от начала координат.
На основании результатов вычислений по (11) можно получить значение вектора скорости цели:
Figure 00000059
Как следует из (9) и (11) определение координат и проекций вектора скорости объекта локации на оси декартовой системы координат возможно за один цикл обработки измерений наклонных дальностей, радиальных скоростей, суммарных дальностей и скоростей их изменения без учета ограничений на гипотезу движения объекта локации, при этом учитываются все возможные дальномерные, суммарно-дальномерные измерения и соответствующие им доплеровские сдвиги частот, что позволяет учесть всю совокупность измерений в системе.
Каждая из РЛС системы излучает сигналы, принимает отраженные целью сигналы, излученные как этой позицией, так и другими РЛС системы, разделяет принятые сигналы по принадлежности к излучившим их позициям (операции (а), (б), (в), (г) алгоритма) и производит по ним независимые измерения дальностей (операция (г)), осуществляется независимые измерения сумм дальностей (операция (е)), т.е. формируется
Figure 00000060
- матрица (вектор-строка) первичных измерений дальномерных параметров, осуществляются также независимые измерения радиальных скоростей (операция (ж)), и скоростей их изменения (операция (з)) т.е. формируется
Figure 00000061
матрица (вектор-строка) первичных измерений скорости изменения дальномерных параметров.
Осуществляется измерение координат расположения РЛС входящих в систему xi, yi, hi, (операция (и) способа).
Осуществляется измерение скорости изменения координат перемещения РЛС входящих в систему
Figure 00000062
- (операция (к) способа).
Осуществляется передача измеренных сигналов, соответствующих дальностям, суммам расстояний, радиальным скоростям, скоростям изменений суммарных дальностей, координат расположения РЛС и скоростей их изменения на центральный пункт обработки (операция (л) способа).
Производится анализ количества измерений дальномерных параметров и скоростей их изменения, формирование матрицы количества измерений принятых к анализу Λ=diag[λl, λi, …, λn] и матрицы при неизвестных параметрах А (операция (м) способа).
Осуществляется вычисление уточненных значений наклонных дальностей до цели относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений наклонных дальностей и сумм расстояний по формуле (операция (н) способа)
Figure 00000063
Осуществляется вычисление уточненных значений радиальных скоростей целей относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений радиальных скоростей и скоростей изменения суммарных дальностей (операция (о) способа) по формулам
Figure 00000064
Осуществляется вычисление прямоугольных координат цели (операция (п) способа) по формулам
Figure 00000065
Figure 00000066
где Δxij=xi-xj, Δyij=yi-yj, Δhij=hi-hj,
Figure 00000067
Осуществляется вычисление проекций вектора скорости цели на оси прямоугольной системы координат (операция (р) способа) по формулам
Figure 00000068
Figure 00000069
Figure 00000070
- скорость удаления (приближения) РЛС от начала координат.
Осуществляется вычисление вектора скорости цели (операция (с) способа) по формуле
Figure 00000071
Система синхронизации 1 РЛС формирует требуемые длительности и период повторения зондирующих импульсов.
Многоканальный передатчик 2 генерирует СВЧ сигналы на соответствующей сетке частот и посредством фазированной антенной решетки (ФАР) 3 излучает их в пространство, аналогичные процессы происходят на остальных РЛС системы реализуя таким образом операцию (а) способа - излучение сигналов.
Отраженные от цели сигналы принимаются фазированной антенной решеткой (ФАР) 3 и далее поступают на второй вход многочастотного многоканального приемника 4, который осуществляет прием и обработку сигналов, выделяя таким образом сигналы целей, реализуя операцию (б) способа, кроме того, ФАР 3 принимает сигналы целей, облученные другими позициями системы, а многоканальный приемник 4 осуществляет их прием и обработку, реализуя операцию (в) способа - прием отраженных от цели сигналов, излученных другими позициями.
Система синхронизации 1 по первому входу многочастотного многоканального приемника 4 осуществляет его временные режимы работы, выполняя операцию (г) способа - разделение принятых сигналов по принадлежности к излучившей их РЛС.
Первый выход многоканального многочастотного приемника 4 соединен со входом измерителя 5 наклонной дальности (реализуя таким образом процедуру (д) - измерение по принятым сигналам дальности от РЛС до цели), второй выход многоканального многочастотного приемника 4 соединен со входом измерителя 6- со входом измерителя 6 сумм расстояний, измеряющие суммарные дальности относительно других РЛС системы (реализуя таким образом процедуру (е) - измерение по принятым сигналам других РЛС сумм дальностей от этой РЛС до цели и от цели до других позиций).
Измеритель радиальной скорости 7 и измеритель скорости изменения сумм расстояний - 8 соединенные соответственно с третьим и четвертым выходами многоканального многочастотного приемника 4 реализуют операции (ж) - измерение по принятым сигналам радиальных скоростей целей и (з) - измерение скоростей изменения сумм дальностей от этой РЛС до цели и от цели до других РЛС.
Измеритель местоположения РЛС и скорости ее изменения 9 (реализуя, таким образом, операцию (и) - измерение координат расположения РЛС входящих в систему и (к) - измерение скорости изменения координат перемещения РЛС входящих в систему).
Система связи и передачи данных РЛС 10 и система связи и передачи данных ЦПОИ 11 осуществляют (передачу измеренных сигналов, соответствующих дальностям, суммам расстояний, радиальным скоростям, скоростям изменений суммарных дальностей, координат расположения РЛС и скоростей их изменения на центральный пункт обработки реализуя, таким образом, процедуру (л) способа).
Вычислительное устройство ЦПОИ реализует следующие процедуры способа: (м) - анализ количества измерений дальномерных параметров и скоростей их изменения, формирование матрицы количества измерений принятых к анализу Л и матрицы при неизвестных параметрах А; (н) - вычисление уточненных значений наклонных дальностей до цели относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений наклонных дальностей и сумм расстояний; (о) - вычисление уточненных значений радиальных скоростей целей относительно каждой из РЛС входящих в систему по результатам измерений радиальных скоростей и скоростей изменения суммарных дальностей; (п) - определение прямоугольных координат цели; (р) - определение проекций вектора скорости цели на оси прямоугольной системы координат; (с) - определение вектора скорости цели.
На фиг. 4 приведены среднеквадратические ошибки (СКО) определения местоположения цели примере системы, реализующей предлагаемый способ, включающей пять приемо-передающих позиций, где кривая 1 соответствует значению для существующего способа, а кривая 2 для прототипа.
На фиг. 5 приведены СКО определения вектора скорости цели примере системы, реализующей предлагаемый способ, включающей пять приемо-передающих позиций, где кривая 1 соответствует значению для существующего способа, а кривая 2 - значению для прототипа.
Значения СКО измерений дальностей σR, сумм расстояний σRΣ, радиальных скоростей
Figure 00000072
и скорости изменения суммарных дальностей
Figure 00000073
моделировались как зависящие от отношения сигнал/шум с учетом инструментальных ошибок. Значения ошибок в зависимости от местоположения цели изменялись в пределах σR=3÷52 м, σRΣ=5÷92 м,
Figure 00000074
.
Среднеквадратические ошибки определения местоположения цели а и вектора ее скорости (Ту соответственно равны:
Figure 00000075
где σX, σY - СКО определения прямоугольных координат
Figure 00000076
где
Figure 00000077
- СКО определения проекций вектора скорости цели на оси прямоугольных координат.
Анализ графиков приведенных на фиг. 4 и 5, показывает СКО определения прямоугольных координат, в зависимости нахождения цели в пространстве уменьшается в 1.55-2.5 раза, а СКО определения вектора скорости на оси прямоугольных координат цели в 1.8-2.4 раза.
Физической основой выигрыша в точности заявляемого способа по сравнению с прототипом является кратное количеству РЛС увеличение количества обрабатываемых измерений (с двадцати одного до N2), и возникающая вследствие этого значительная избыточность данных по отношению к минимально необходимой.
Таким образом, совокупность существенных признаков способа обеспечивает достижение требуемого технического результата, а именно повышение точности определения координат цели и скорости их изменения в многопозиционной дальномерной радиолокационной системе при взаимном перемещении позиций.
Использование данного способа в радиолокационных системах позволит повысить их точность, обеспечить устойчивость и надежность функционирования в сложных условиях радиоэлектронной обстановки.
Возможность технического осуществления изобретения с реализацией указанного назначения подтверждается следующими сведениями.
Фазированная антенная решетка может быть выполнена как в (см. 5. Активные фазированные антенные решетки. Гостюхин В.Л., Трусов В.Н., Гостюхин А.В. - М.: Радиотехника, 2011, стр. 20, рис. 1.3).
Многоканальное радиопередающее устройство можно реализовать также как в (см. 6. Активные фазированные антенные решетки. Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004) на основе многоканального приемопередающего модуля АФАР (стр. 34, рис. 2.3).
Многочастотный многоканальный приемник можно также представить в виде отдельных модулей, принимающих и обрабатывающих сигналы на соответствующих частотах, например, как (см. 7. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. Белкин М.К., Белинский В.Т., Мазор Ю.Л., Терещук P.M. - К.: - Выща школа, 2-е издание. 1988 г., стр. 405, рис. 14.1 или как см. 6. Активные фазированные антенные решетки. Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004) на основе многоканального приемо-передающего модуля АФАР (стр. 118, рис. 6).
Измерение наклонных дальностей, сумм расстояний производится на основе измерения времени прихода отраженных от цели с помощью известных аналоговых или цифровых устройств, предназначенных для измерения дальности (дальномеров), например, как описано в известных источниках информации (см. 8. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. - М: Радиотехника, 2004, с. 240.).
Измерение радиальных скоростей и скорости изменения сумм производится на основе измерения соответствующих им доплеровских частот (см. 8. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. - М.: Радиотехника, 2004, с. 277-279.).
Передача данных, соответствующих дальности, сумме и разности дальностей и скоростей изменения, на вычислительное устройство выполняется посредством известных линий передачи данных, например, (9. Патент на изобретение РФ №2441330, МПК H04L 5/02, опубл. 27.01.2012).
Синхронизация режимов работы РЛС может осуществляться как в (10. Патент на изобретение РФ №2304788, МПК G01S 7/285, H04L 7/00, опубл. 20.08.2007).
Вычисление уточненных значений дальностей, радиальных скоростей, прямоугольных координат, скоростей их изменения и вектора скорости цели являются вычислительными процедурами и могут быть реализованы как в (11. Патент на полезную модель РФ №72339, МПК G06F 15/16, опубл. 10.04.2008).
Измерение координат расположения РЛС входящих в систему и измерение скорости изменения координат перемещения РЛС входящих в систему может быть осуществлено на основе приемников глобальной спутниковой навигационной системы, например как в (см. 12. Электронный ресурс https://seacomm.ru/catalog/99/1202/).

Claims (31)

  1. Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе, при котором осуществляют на каждой позиции излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от цели сигналов, излученных этой позицией, измерение по принятым сигналам дальности от этой позиции до цели, при этом на каждой позиции измеряют радиальные скорости цели, принимают отраженные от цели сигналы, излученные другими позициями, разделяют принятые сигналы по принадлежности к излучившей их позиции, измеряют по принятым сигналам суммы дальностей и скорости их изменения от этой позиции до цели и от цели до других позиций, отличающийся тем, что определяют прямоугольные координаты расположения каждой из позиций, определяют скорости изменения прямоугольных координат каждой из позиций, передают сигналы, соответствующие измеренным значениям дальностей, радиальных скоростей, суммарных дальностей и скоростей их изменения, прямоугольных координат расположения каждой из позиций и скорости их изменения на каждой из позиций, на центральный пункт обработки, где вычисляют уточненные значения дальностей и радиальных скоростей относительно каждой из позиций, вычисляют прямоугольные координаты целей и скорости их изменения по формулам, позволяющим определить уточненные значения наклонных дальностей до цели относительно каждой из РЛС, входящих в систему по результатам измерений наклонных дальностей и сумм расстояний
  2. Figure 00000078
  3. где:
  4. Figure 00000079
    - матрица (вектор-строка) искомых уточненных значений оценок дальностей размерностью 1×N,
  5. Λ=diag[λl, λi, …, λn] - диагональная матрица размерностью n×n,
  6. А - матрица коэффициентов при неизвестных размерностью N×n,
  7. N - число РЛС в системе,
  8. n=N2,
  9. А - матрица коэффициентов при неизвестных размерностью N×n,
  10. Figure 00000080
    - матрица (вектор-строка) первичных измерений дальномерных параметров,
  11. Figure 00000081
    - наклонные дальности до цели соответственно относительно i-ой позиции,
  12. Figure 00000082
    при
    Figure 00000083
    - суммарные дальности до цели относительно i-ой и j-ой позиций,
  13. рассчитывают уточненные значения радиальных скоростей целей относительно каждой из РЛС, входящих в систему по результатам измерений радиальных скоростей и скоростей изменения суммарных дальностей
  14. Figure 00000084
  15. Figure 00000085
    - матрица (вектор-строка) искомых оценок уточненных значений размерностью 1×N,
  16. Figure 00000086
    матрица (вектор-строка) первичных измерений скорости изменения дальномерных параметров,
  17. Figure 00000087
    - радиальная скорость цели,
  18. Figure 00000088
    - скорость изменения суммарных дальностей,
  19. λi - длина волны РЛС,
  20. рассчитывают прямоугольные координаты цели X, Y, Н
  21. Figure 00000089
  22. где
  23. Figure 00000090
  24. Figure 00000091
  25. где Δxij=xi-xj, Δyij=yi-yj, Δhij=hi-hj,
    Figure 00000092
    xi, yi, hi - прямоугольные координаты РЛС,
  26. определяют проекции вектора скорости цели на оси прямоугольной системы координат
    Figure 00000093
  27. Figure 00000094
  28. где:
  29. Figure 00000095
  30. Figure 00000096
  31. осуществляют вычисление вектора скорости цели по формуле
    Figure 00000097
RU2020122326A 2020-06-30 2020-06-30 Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе RU2759198C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122326A RU2759198C1 (ru) 2020-06-30 2020-06-30 Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122326A RU2759198C1 (ru) 2020-06-30 2020-06-30 Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759198C1 true RU2759198C1 (ru) 2021-11-10

Family

ID=78466969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122326A RU2759198C1 (ru) 2020-06-30 2020-06-30 Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759198C1 (ru)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270827A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Mitsubishi Electric Corp マルチスタティックレーダ装置
RU2416806C2 (ru) * 2009-01-23 2011-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро радиосистем" Способ обработки радиолокационных сигналов
WO2013136648A1 (ja) * 2012-03-14 2013-09-19 日本電気株式会社 広域マルチラテレーションシステム、中央局及びそれらに用いる二次元位置算出方法
RU2515571C1 (ru) * 2012-10-05 2014-05-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолоокационной системе
RU2560089C1 (ru) * 2014-04-23 2015-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ пассивной радиолокации
RU2659808C1 (ru) * 2017-07-05 2018-07-04 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2713498C1 (ru) * 2019-07-19 2020-02-05 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов
RU2717231C1 (ru) * 2019-10-08 2020-03-19 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения
CN111157985A (zh) * 2019-11-15 2020-05-15 西安电子科技大学 基于多站一维距离像序列的空间刚体目标三维重构方法
CN111273266A (zh) * 2020-01-20 2020-06-12 盐城黎曼信息科技有限公司 多站雷达定位系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270827A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Mitsubishi Electric Corp マルチスタティックレーダ装置
RU2416806C2 (ru) * 2009-01-23 2011-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро радиосистем" Способ обработки радиолокационных сигналов
WO2013136648A1 (ja) * 2012-03-14 2013-09-19 日本電気株式会社 広域マルチラテレーションシステム、中央局及びそれらに用いる二次元位置算出方法
RU2515571C1 (ru) * 2012-10-05 2014-05-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолоокационной системе
RU2560089C1 (ru) * 2014-04-23 2015-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ пассивной радиолокации
RU2659808C1 (ru) * 2017-07-05 2018-07-04 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2713498C1 (ru) * 2019-07-19 2020-02-05 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов
RU2717231C1 (ru) * 2019-10-08 2020-03-19 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения
CN111157985A (zh) * 2019-11-15 2020-05-15 西安电子科技大学 基于多站一维距离像序列的空间刚体目标三维重构方法
CN111273266A (zh) * 2020-01-20 2020-06-12 盐城黎曼信息科技有限公司 多站雷达定位系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2004265974B2 (en) Target localization using TDOA distributed antenna
EP1954920B1 (en) System for identifying high-quality phase angle measurements in an interferometric radar system
RU2682661C1 (ru) Способ активной обзорной моноимпульсной радиолокации с инверсным синтезированием апертуры антенны
US7187327B2 (en) Method and system for determining the position of an object
RU2624461C1 (ru) Способ определения координат объекта
WO2005119288A9 (en) Method and system for determining the position of an object
US8179317B2 (en) Method and apparatus for passive geolocation using synthetic-aperture processing
CN113447924B (zh) 一种基于毫米波雷达的无人机测绘方法和系统
RU2557808C1 (ru) Способ определения наклонной дальности до движущейся цели пассивным моностатическим пеленгатором
RU2506605C2 (ru) Дальномерный способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2713498C1 (ru) Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов
Аrtikula et al. Measurement errors affecting the characteristics of multi-position systems, and ways to reduce them
CN110471029B (zh) 一种基于扩展卡尔曼滤波的单站无源定位方法及装置
RU2275649C2 (ru) Способ местоопределения источников радиоизлучения и пассивная радиолокационная станция, используемая при реализации этого способа
Kuptsov et al. High-precision analytical TDoA positioning algorithm for eliminating the ambiguity of coordinates determination
CN109521418B (zh) 基于干涉场的地基雷达测角方法
RU2613369C1 (ru) Способ навигации летательного аппарата с использованием высокоточного одноэтапного пеленгатора и адресно-ответной пакетной цифровой радиолинии в дкмв диапазоне
Widdison et al. A review of linear multilateration techniques and applications
Grabbe et al. Geo-location using direction finding angles
RU2515571C1 (ru) Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолоокационной системе
RU2717970C1 (ru) Способ обзорной трехкоординатной двухпозиционной латерационной радиолокации авиационно-космических объектов
RU2759198C1 (ru) Способ определения координат и параметров движения целей в дальномерной многопозиционной радиолокационной системе
CN111880168A (zh) 一种基于无源数字阵列雷达的目标定位方法
CN116400293A (zh) 伪单站高精度无源定位系统
RU2379707C1 (ru) Способ наблюдения за объектами на поверхности бортовой радиотеплолокационной станцией, совмещенной с радиолокационной станцией