RU2776869C1 - Method for determining the coordinates and parameters of movement of radio emission sources based on the analysis of mutual location thereof - Google Patents

Method for determining the coordinates and parameters of movement of radio emission sources based on the analysis of mutual location thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2776869C1
RU2776869C1 RU2021114362A RU2021114362A RU2776869C1 RU 2776869 C1 RU2776869 C1 RU 2776869C1 RU 2021114362 A RU2021114362 A RU 2021114362A RU 2021114362 A RU2021114362 A RU 2021114362A RU 2776869 C1 RU2776869 C1 RU 2776869C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
res
vector
iri
coordinates
components
Prior art date
Application number
RU2021114362A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Никитович Антипов
Евгений Евгеньевич Колтышев
Аманбай Аватович Испулов
Игорь Юрьевич Нестеров
Алексей Юрьевич Трущинский
Владимир Витальевич Мухин
Алексей Юрьевич Фролов
Станислав Леонидович Иванов
Сергей Вениаминович Валов
Владимир Тадэушевич Янковский
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Application granted granted Critical
Publication of RU2776869C1 publication Critical patent/RU2776869C1/en

Links

Images

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). In the claimed method, both the vision angles of the target RES (RES 1) and the vision angles of a second simultaneously observed RES (RES 2) are measured, quasi-linear indirect filtration of the state parameter vector including the horizontal coordinates of the location, velocity, and acceleration of the tracked RES 1, the coordinates of the vector connecting the locations of the observed pair of RES and the rate of change thereof, is performed.
EFFECT: increase in the accuracy of PRLS in determining the coordinates and parameters of movement of ground/above-water mobile RES in the guidance areas when the bearing angles and angular velocities of the line of sight are small, and if radio signals received from the RES are irregular.
1 cl, 12 dwg

Description

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

Известен способ определения дальности до наземного мобильного ИРИ и скорости сближения с ним [1], реализующий метод Мейна и основанный на алгоритме линейной фильтрации, в котором оцениваются не значения компонент вектора состояния, а значения компонент переходной матрицы модели состояния.There is a known method for determining the range to a terrestrial mobile RES and the rate of approach to it [1], which implements the Maine method and is based on a linear filtering algorithm, in which not the values of the state vector components are estimated, but the values of the components of the transition matrix of the state model.

Согласно способу на борту летательного аппарата (ЛА) измеряется в нормальной земной системе координат (НЗСК) текущее местоположение ЛА (хла, ула, zлa), угловое положение ЛА (ϑ, ψ) - тангаж и угол рыскания, вертикальное и горизонтальное ускорение ЛА (jв,jг), ПРЛС принимает радиосигналы от ИРИ, по которым измеряют значения (φг, φг) - пеленгов ИРИ и (ωг, ωв) - угловых скоростей линии визирования 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) - pitch and yaw angle, vertical and horizontal acceleration LA (j in ,j g ), PRLS receives radio signals from IRI, which measure the values (φ g , φ g ) - bearings of IRI and (ω g , ω in ) - angular velocities of the line of sight 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 диафетизации, 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 в виде компонент вектора параметров состояния ИРИ Rпри(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) measure ϑ (k-2) - pitch, ψ (k-2) - yaw angle, y la (k-2) - aircraft height, values φ g (k -2), φ in (k-2) - IRI bearings 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 remembered. At the next moment of time (k-1), which is separated from the moment of time (k-2) by τ - the interval of diafetization , the values of the height of the aircraft (k-1) of the aircraft, its pitch ϑ(k-1), yaw angle ψ( k-1), lateral accelerations j g (k-1), j in (k-1) LA in the horizontal and vertical planes, receive radio signals from the IRI, which measure the bearing values φ g (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 components of the state parameters vector of the IRI R at (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 т и запомненным в (k-2) и (k-1)-й моменты времени значениям φг, φв, ϑ и ψ вычисляют приблизительные значения проекций скорости сближения ЛА с ИРИ уусб(k-1), Vzcб(k-1) и Vxoб(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 \u200b\u200bmemorized in the (k-2)-th and (k-1)-th points in time, the values \u200b\u200bof the altitude y la , bearing φ in and pitch ϑ calculate the approximate values of the range to IRI D iri (k-2) and D iri (k- one). According to the calculated range values D iri (k-2) and D iri (k-1), the interval between measurements t and stored in (k-2) and (k-1)-th time points values φ g , φ in , ϑ and ψ calculate the approximate values of the projections of the speed of approach of the aircraft with the IRS at usb (k-1), V zcb (k-1) and V xob (k-1) on the Y, Z and X axes of the NZSK, 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
,
Figure 00000002
, угловых скоростей линии визирования ИРИ
Figure 00000003
,
Figure 00000004
, поперечных ускорений ЛА
Figure 00000005
,
Figure 00000006
в горизонтальной и вертикальной плоскостях запоминают в виде значений соответствующих компонент диагональной матрицы шумов измерений Dи.Dispersion of measurement errors of RES bearings
Figure 00000001
,
Figure 00000002
, angular velocities of the line of sight of RES
Figure 00000003
,
Figure 00000004
, transverse accelerations of aircraft
Figure 00000005
,
Figure 00000006
in the horizontal and vertical planes are stored as values of the corresponding components of the diagonal measurement noise matrix D and .

По значениям дальности Дири(k-1) и скорости сближения Vcб(k-1) вычисляют переходную матрицу вектора состояния Φ(k,k-1) размером (n × n), компоненты которой fij(k,k-1) представляют собой функции, посредством которых фазовые координаты φг, ωг, jг, φв, ωв и jв вектора состояния Rпри связаны с Дири и Vсб;By the values of the range D iri (k-1) and the speed of approach V cb (k-1), the transition matrix of the state vector Φ(k, k-1) of size (n × n) is calculated, the components of which f ij (k, k-1 ) are functions by which the phase coordinates φ g , ω g , j g , φ in , ω in and j in the state vector R when associated with D iri and V sat ;

По запомненным значениям компонент вектора состояния Rири(k-1) и переходной матрицы вектора состояния Φ(k,k-1) осуществляют экстраполяцию на k-й момент времени всех значений компонент вектора состояния по формуле:According to the stored values of the components of the state vector R and (k-1) and the transition matrix of the state vector Φ(k, k-1), all values of the state vector components are extrapolated to the k-th moment of time according to the formula:

Rэири(k)=Φ(k,k-1)Rири(k-1);R airy (k)=Φ(k,k-1)R airy (k-1);

Спрогнозированные значения компонент вектора Rэири(k)=[φгэ(k), ωгэ(k), jгэ(k), φвэ(k), ωвэ(k), jвэ(k)]Т запоминают.The predicted values of the components of the vector R eiri (k)=[φge(k), ω ge (k), j ge (k), φ ve (k), ω ve (k), j ve (k)] T are remembered.

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

Figure 00000007
. Значениям координат
Figure 00000008
вектора
Figure 00000009
присваиваются значение ƒ(k,k-1) по выражению:The components ƒ ij (k,k-1) of the matrix Φ(k,k-1) form the parameter vector of the state model
Figure 00000007
. Coordinate values
Figure 00000008
vector
Figure 00000009
the value ƒ(k,k-1) is assigned according to the expression:

Figure 00000010
Figure 00000010

Для учета точности начальных и впоследствии текущих оценок компонент вектора

Figure 00000011
формируют и запоминают матрицу D(k-1) апостериорных дисперсий и взаимных дисперсий ошибок оценивания вектора параметров вектора модели состояния
Figure 00000012
To take into account the accuracy of the initial and subsequently current estimates of the vector components
Figure 00000011
form and store a matrix D(k-1) of a posteriori variances and mutual variances of estimation errors of the parameter vector of the state model vector
Figure 00000012

Для учета неопределенности движения ИРИ формируют 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.To take into account the uncertainty of the movement of the RES, a diagonal noise matrix of the state vector D R is formed and stored, the diagonal components of which are set based on the specific structure of the vector R and RES (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 airy (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 according to the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

где 0 - n-мерные нулевые векторы-строки.where 0 are n-dimensional null row 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 are also received from the IRI, which are used to measure the values of φ g , φ in , ω g and ω in . The measured values φ g , ω g , j g , φ in , ω in and j in are stored as values of the corresponding components of the measurement vector z(k)=[φ gi (k), ω gi (k), j gi (k) , φ w (k), ω w (k), j w (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):

D(k)=D(k-1)-D(k-1)MT(k)[M(k)D(k-1)MT(k)+DR]-1M(k)D(k-1);D(k)=D(k-1)-D(k-1)M T (k)[M(k)D(k-1)M T (k)+D R ] -1 M(k)D (k-1);

По запомненным значениям матриц Dи, M(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:

K(k)=D(k)MT(k)[M(k)D(k)MT(k)+Dи]-1,K(k)=D(k)M T (k)[M(k)D(k)M T (k)+D and ] -1 ,

Оценивают текущие значения компонент вектора модели состояния

Figure 00000014
:Estimate the current values of the state model vector components
Figure 00000014
:

Figure 00000015
Figure 00000015

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

Figure 00000016
по выражению:The following transition matrix of the state vector Φ(k+1,k) is formed, the components of which ƒ ij (k+1,k) are assigned the coordinate values of the vector
Figure 00000016
by expression:

Figure 00000017
Figure 00000017

Вычисляют дальность до ИРИ Дири(k) и скорость сближения с ним Vсб(k) по формулам:Calculate the range to IRI D iri (k) and the speed of approach to it V sb (k) according to the formulas:

Дири=η1{ƒij(k+1,k)},D iri =η 1 {ƒ ij (k+1,k)},

Vсб=η2{ƒij(k+1,k)V sat =η 2 {ƒ ij (k+1,k)

где: η1{…} и η2{…} - функции известного вида.where: η 1 {…} and η 2 {…} are known functions.

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

По значениям компонент вектора Rири(k) и матрицы Φ(k+1,k) вычисляют и запоминают значения компонент вектора Rэири, (k+1) на следующий (k+1)-й шаг измерений.According to the values of the components of the vector R airy (k) and the matrix Φ(k+1,k), the values of the components of the vector R airy , (k+1) are calculated and stored 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.According to the values of the components of the vector R airy (k+1) form and store the values of the components of the matrix M(k+1) for the next measurement step. Further, the above process, starting from the second stage, is repeated.

Недостатком способа [1] является необходимость формирования на борту ЛА наряду с наблюдениями собственных координат и пеленгов ИРИ измерений проекций ускорения ЛА и угловой скорости вращения линии визирования ИРИ. Кроме того, при наблюдении ограниченно маневренных ИРИ, к которым в большинстве случаев относятся наземные (надводные) радиоизлучающие цели, указанный способ характеризуется неоправданно избыточной вычислительной сложностью.The disadvantage of the method [1] is the need to form on board the aircraft, along with the observations of own coordinates and bearings of the RES, measurements of the projections of the acceleration of the LA and the angular velocity of rotation of the line of sight of the RES. In addition, when observing restrictedly maneuverable RES, which in most cases include ground (surface) radio-emitting targets, this method is characterized by unreasonably excessive computational complexity.

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 (хла, ула, zла), тангаж и угол рыскания ЛА (ϑ, ψ). ПРЛС принимает радиосигналы от ИРИ в результате чего измеряет значения (φг, φв) - его пеленгов в связанной с осями ЛА системе координат. Измерения пеленгов с учетом углов (ϑ,ψ) преобразуют в углы визирования ИРИ (εги, εви) в горизонтальной и вертикальной плоскостях НЗСК, соответственно.The closest in technical essence to the claimed method is a method for determining the range to the ground (surface) moving RES and the speed of approach to it [2, p. 332-340], which consists in the fact that the current location of the aircraft (x la , y la , z la ), pitch and yaw angle of the aircraft (ϑ, ψ) are measured on board the aircraft in the NZSC. The PRLS receives radio signals from the IRI, as a result of which it measures the values (φ g , φ in ) - its bearings in the coordinate system associated with the axes of the aircraft. Measurements of bearings taking into account the angles (ϑ,ψ) are converted into viewing angles of the IRS (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), zлa(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 00000018
,
Figure 00000019
запоминают в виде компонент корреляционной матрицы шумов измерений
Figure 00000020
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 viewing angles of the IRS in the horizontal ε gi (k- 1) and vertical ε and (k-1) planes are remembered. Dispersion of measurement errors of SEE viewing angles
Figure 00000018
,
Figure 00000019
stored in the form of components of the correlation matrix of measurement noise
Figure 00000020

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

Figure 00000021
и
Figure 00000022
в горизонтальной плоскости НЗСК.According to the memorized values of the measured coordinates of the aircraft {x la (k-1), y la (k-1), z la (k-1)} and IRI viewing angles {ε gi (k-1), ε wi (k-1 )} calculate the initial estimates of the rectangular coordinates of the RES
Figure 00000021
and
Figure 00000022
in the horizontal plane NZSK.

По априорной информации о типе носителя ИРИ вычисляют начальные оценки скорости

Figure 00000023
,
Figure 00000024
и ускорения
Figure 00000025
,
Figure 00000026
ИРИ по осям Xg и Zg НЗСК.Based on a priori information about the type of carrier of the IRI, initial estimates of the speed are calculated
Figure 00000023
,
Figure 00000024
and acceleration
Figure 00000025
,
Figure 00000026
IRI along the Xg and Zg axes NZSK.

Сформированные начальные оценки прямоугольных координат и параметров движения ИРИ запоминают в виде соответствующих компонент вектора оценок параметров состояния ИРИ:The generated initial estimates of the rectangular coordinates and parameters of the movement of the RES are stored in the form of the corresponding components of the vector of estimates of the state parameters of the RES:

Figure 00000027
Figure 00000027

Дисперсии и корреляционные моменты ошибок соответствующих оценок параметров состояния ИРИ запоминают в виде компонент корреляционной матрицы ошибок оценивания R(k-1).The variances and correlation moments of the errors of the corresponding estimates of the state parameters of the IRI are stored in the form of components of the correlation matrix of estimation errors R(k-1).

С использованием вектора оценок параметров состояния ИРИ рассчитывают экстраполированные на следующий момент времени оценки параметров состояния по формуле:Using the vector of estimates of the state parameters of the RES, the estimates of the state parameters extrapolated to the next point in time are calculated by the formula:

Figure 00000028
Figure 00000028

где:

Figure 00000029
- вектор экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ;where:
Figure 00000029
- vector of extrapolated estimates of RES state parameters;

Figure 00000030
,
Figure 00000031
- экстраполированные прямоугольные координаты ИРИ;
Figure 00000030
,
Figure 00000031
- extrapolated rectangular coordinates of RES;

Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
- экстраполированные проекции векторов скорости и ускорения движения ИРИ на соответствующие оси НЗСК; Φ(k,k-1) - фундаментальная матрица, связывающая вектор экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ
Figure 00000036
с предшествующей оценкой вектора состояния
Figure 00000037
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
,
Figure 00000035
- extrapolated projections of the velocity and acceleration vectors of the RES on the corresponding axes of the NZSC; Φ(k,k-1) - fundamental matrix connecting the vector of extrapolated estimates of the RES state parameters
Figure 00000036
with a prior estimate of the state vector
Figure 00000037

Рассчитывают дисперсии и корреляционные моменты ошибок экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ по формуле:Dispersions and correlation moments of errors of extrapolated estimates of RES state parameters are calculated according to the formula:

Figure 00000038
Figure 00000038

где:

Figure 00000039
- корреляционная матрица ошибок экстраполяции;where:
Figure 00000039
- correlation matrix of extrapolation errors;

Dx - известная корреляционная матрица шумов состояния. Компоненты вектора экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000040
и корреляционной матрицы ошибок экстраполяции
Figure 00000041
запоминают.D x - known correlation matrix of state noise. Components of the vector of extrapolated estimates of RES state parameters
Figure 00000040
and correlation matrix of extrapolation errors
Figure 00000041
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), Vлay(k), Vлaz(k) и принимают радиосигналы от ИРИ, по которым формируют измерения углов визирования εги(k) и ε(k). Измеренные значения углов визирования запоминают в виде компонент вектора наблюдений Z(k)=[εги(k), εви(k)]T.At the second main stage, at the moment of time, the own rectangular coordinates of the aircraft are measured x la (k), y la (k), z la (k), projections of its velocity vector on the NZSK axis V lah (k), V lay (k), V laz (k) and receive radio signals from the IRI, which form the measurement of the viewing angles ε gi (k) and ε(k). The measured values of viewing angles are stored as components of the observation vector Z(k)=[ε gi (k), ε wi (k)] T .

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

Figure 00000042
и матрицы пересчета
Figure 00000043
изменений вектора состояния
Figure 00000044
в изменения вектора наблюдений
Figure 00000045
.Based on the measured values of the aircraft coordinates and the stored vector of extrapolated estimates of the RES state parameters, the components of the vector of extrapolated observations are calculated
Figure 00000042
and recalculation matrices
Figure 00000043
state vector changes
Figure 00000044
to changes in the observation vector
Figure 00000045
.

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:

Figure 00000046
Using the calculated components of the matrix of the connection of observations with the parameters of the state of RES, as well as the stored correlation matrices of extrapolation errors and observation errors, the components of the matrix of residual amplification factors are calculated by the formula:
Figure 00000046

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

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:Based on the stored vectors of extrapolated estimates of the state parameters of the RES, observations and extrapolated observations, as well as the matrix of residual amplification factors, the vector of estimates of the state parameters of the RES is calculated by the formula:

Figure 00000047
Figure 00000047

По запомненным корреляционной матрице ошибок экстраполяции, матрице коэффициентов усиления невязок и матрице связи наблюдений с параметрами состояния ИРИ рассчитывают корреляционную матрицу ошибок фильтрации по формуле:Based on the stored correlation matrix of extrapolation errors, the matrix of residual amplification factors and the matrix of the connection of observations with the state parameters of the RES, the correlation matrix of filtering errors is calculated by the formula:

Figure 00000048
Figure 00000048

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

По оцененным значениям координат и скорости ИРИ

Figure 00000049
,
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
, измеренным значениям координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k), и проекций его скорости Vлах(k), Vлау(k), Vлаz(k) определяют наклонную дальность до ИРИ
Figure 00000053
и скорость сближения с ним
Figure 00000054
.According to the estimated values of coordinates and speed of RES
Figure 00000049
,
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
, the measured values of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k), and the projections of its speed V lax (k), V lau (k), V laz (k) determine the slant range to IRI
Figure 00000053
and speed of approach
Figure 00000054
.

Компоненты вектора оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000055
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 RES
Figure 00000055
and the correlation matrix of estimation errors R(k) are stored. Further, the described process, starting from the second stage, is repeated.

К недостаткам описанного способа относится существенная зависимость точности определения координат и параметров движения ИРИ от вида и параметров траектории взаимного перемещения ЛА и ИРИ, причем чем меньше угловая скорость вращения линии визирования, тем больше ошибки определения указанных величин, Наибольшая точность 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 и на конечном участке наведения угловая скорость линии визирования существенно снижается, поэтому точность определения указанных величин может оказаться недостаточной для эффективного наведения ЛА. Кроме того, точность определения координат и параметров движения ИРИ описанным способом снижается при появлении пропусков измерений ПРЛС, обусловленных нерегулярной работой на излучение ИРИ.The disadvantages of the described method include a significant dependence of the accuracy of determining the coordinates and parameters of the movement of RES on the type and parameters of the trajectory of the mutual movement of the aircraft and RES, and the lower the angular velocity of rotation of the line of sight, the greater the error in determining these values. The greatest 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 ranges to the target and in the final guidance area, the angular velocity of the line of sight is significantly reduced, so the accuracy of determining these values may not be sufficient for effective guidance of the aircraft. In addition, the accuracy of determining the coordinates and motion parameters of the RES by the described method is reduced when there are gaps in the measurements of the PRLS due to irregular work on the radiation of the RES.

Целью изобретения является повышение точности ПРЛС в определении координат и параметров движения наземных (надводных) мобильных ИРИ на участках наведения, когда углы пеленга и угловые скорости линии визирования малы, а также при нерегулярных поступлениях радиосигналов от ИРИ.The aim of the invention is to improve the accuracy of the radar in determining the coordinates and motion parameters of ground-based (surface) mobile RES in the guidance areas, when the bearing angles and angular velocities of the line of sight are small, as well as with irregular receipts of radio signals from RES.

Указанный результат достигается измерением как углов визирования ИРИ - цели, (в дальнейшем обозначаемого ИРИ 1), так и углов визирования второго одновременно наблюдаемого ИРИ (в дальнейшем обозначаемого ИРИ 2), квазилинейной косвенной фильтрацией вектора параметров состояния, включающего горизонтальные координаты местоположения, скорости и ускорения сопровождаемого ИРИ 1 в НЗСК, координаты вектора, соединяющего местоположение наблюдаемой пары ИРИ и скорости их изменения.This result is achieved by measuring both the sighting angles of the RRI - target (hereinafter referred to as RRI 1), and the viewing angles of the second simultaneously observed RRI (hereinafter referred to as RRI 2), by quasi-linear indirect filtering of the state parameter vector, including the horizontal coordinates of location, velocity and acceleration followed by IRI 1 in NSCK, the coordinates of the vector connecting the location of the observed pair of IRI and the rate of their change.

Для пояснения основных математических соотношений, которые используются в заявляемом способе, рассмотрим геометрию задачи наблюдения ПРЛС ИРИ, изображенную на фиг. 1. Здесь Δх=хири2-хири1, Δz=zири2-zири1 - расстояния между ИРИ вдоль соответствующих горизонтальных осей НЗСК. Связь между угловыми и прямоугольными координатами ИРИ 1 описывается выражениями:To explain the basic mathematical relationships that are used in the proposed method, let's consider the geometry of the problem of observing the PRLS RES shown in Fig. 1. Here Δ x =x u2 -x u1 , Δ z =z ui2 -z ui1 - the distance between the IRI along the corresponding horizontal axes of the NZSK. The relationship between the angular and rectangular coordinates of RES 1 is described by the expressions:

Figure 00000056
Figure 00000056

Figure 00000057
Figure 00000057

Кроме того, угловые координаты ИРИ 2 могут быть выражены через прямоугольные координаты ИРИ 1:In addition, the angular coordinates of RES 2 can be expressed in terms of the rectangular coordinates of RES 1:

Figure 00000058
Figure 00000058

Figure 00000059
Figure 00000059

Это позволяет сделать вывод о том, что при известных расстояниях Δх и Δ2 в измерениях угловых координат ИРИ 2 содержится информация о местоположении сопровождаемого ПРЛС ИРИ 1. Поэтому эти измерения могут быть использованы для уточнения координат и параметров движения ИРИ 1. Присущая на практике априорная неопределенность относительно значений расстояний между ИРИ может быть устранена путем их оценивания совместно с координатами и параметрами движения сопровождаемого ИРИ 1.This allows us to conclude that at known distances Δ x and Δ 2 , the measurements of the angular coordinates of RES 2 contain information about the location of the tracked radar of RES 1. Therefore, these measurements can be used to refine the coordinates and motion parameters of RES 1. The a priori inherent in practice the uncertainty about the values of the distances between the RES can be eliminated by estimating them together with the coordinates and motion parameters of the accompanied RES 1.

Предлагаемый способ работы ПРЛС на борту ЛА включает:The proposed method of operation of the radar on board the aircraft includes:

измерение в нормальной земной системе координат (НЗСК) в tk моменты времени координат ЛА хла(k), ула(k), zлa(k), 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 earth coordinate system (NECS) at t k time points of the aircraft coordinates x la (k), y la (k), z la (k), components of the aircraft speed 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 - цели, в дальнейшем обозначаемого ИРИ 1, по которым в связанной с ЛА системе координат измеряют пеленги ИРИ 1 φги1(k), φви1(k);receiving PRLS radio signals from IRI - the target, hereinafter referred to as IRI 1, according to which the bearings of IRI 1 φ gi1 (k), φ wi1 (k) are measured in the coordinate system associated with the LA;

формирование с учетом углов тангажа и рысканья наблюдаемых горизонтальных и вертикальных углов визирования ИРИ 1 по формулам εги1(k)=φги1(k)-ψ, εви1(k)=φви1(k)+ϑ(k), запоминание измерений углов визирования в виде компонент вектора наблюдений Z(k)=[εги1(k), εви1(k)]T, назначение вектора параметров состояния ИРИ 1 x(k)=[хири1(k), Vири1х(k), аири1х(k), zири1(k), Vири1z(k), аири1z(k)]Т, где хири1(k) и zири1(k) - горизонтальные координаты ИРИ в НЗСК, Vири1х(k) и Vири1z(k) - горизонтальные координаты вектора скорости ИРИ в НЗСК, αири1x(k) и αири1z(k) - горизонтальные координаты вектора ускорений ИРИ 1 в НЗСК;formation, taking into account the pitch and yaw angles , of the observed horizontal and vertical sighting angles of RES 1 according to the formulas viewing angles in the form of components of the observation vector Z(k)=[ε u1 (k), ε u1 (k)] T , assignment of the vector of state parameters of the RES 1 x(k)=[x u1 (k), V u1x (k) , and URI1x ( k ) , z URI1 (k), V URI1z (k), and URI1z (k) ] T ) and V uri1z (k) - horizontal coordinates of the RES velocity vector in NZSK, α uri1x (k) and α uri1z (k) - horizontal coordinates of the acceleration vector of RES 1 in NSSC;

расчет компонент фундаментальной матрицы Φ(k,k-1) по формулам:calculation of the components of the fundamental matrix Φ(k,k-1) according to the formulas:

Φ(k, k-1)=diag{ϕ(αx), ϕ(αz}}, Φ(k, k-1)=diag{ϕ(α x ), ϕ(α z }} ,

Figure 00000060
Figure 00000060

Figure 00000061
Figure 00000061

где:where:

diag(…) - символ диагональной матрицы;diag(…) - diagonal matrix symbol;

αх, αz и

Figure 00000062
,
Figure 00000063
- ширины спектральных плотностей мощности и дисперсии проекций ускорения ИРИ 1, задаваемые исходя из априорных сведений о его динамических характеристиках;α x , α z and
Figure 00000062
,
Figure 00000063
- widths of spectral power densities and dispersion of projections of acceleration of RES 1, set on the basis of a priori information about its dynamic characteristics;

Т=tk-tk-1 - интервал дискретизации по времени;T=t k -t k-1 - sampling interval in time;

расчет корреляционной матрицы формирующего шума Dx по априорным данным о динамических характеристиках ИРИ 1 по формулам:calculation of the correlation matrix of the shaping noise D x according to a priori data on the dynamic characteristics of RES 1 according to the formulas:

Dx=diag{d(αx, σx), d(αz, σz)},D x =diag{d(α x , σ x ), d(α z , σ z )},

Figure 00000064
Figure 00000064

Figure 00000065
Figure 00000065

назначение матрицы шумов измерений Dz по априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ

Figure 00000066
и
Figure 00000067
в виде
Figure 00000068
assignment of the measurement noise matrix D z according to a priori known variances of measuring the viewing angles of the RES
Figure 00000066
and
Figure 00000067
as
Figure 00000068

назначение начального вектора экстраполяции наблюдений

Figure 00000069
равным начальному вектору наблюдений Z(0);assignment of the initial vector of extrapolation of observations
Figure 00000069
equal to the initial vector of observations Z(0);

расчет начальных координат вектора оценки состояния ИРИ

Figure 00000070
по начально измеренным координатам ЛА, углам визирования ИРИ 1 и априорным данным о скорости и ускорении идентефицированного ИРИ 1 по формуламcalculation of the initial coordinates of the RES state assessment vector
Figure 00000070
according to the initially measured aircraft coordinates, viewing angles of RES 1 and a priori data on the speed and acceleration of the identified RES 1 according to the formulas

Figure 00000071
Figure 00000072
Figure 00000071
Figure 00000072

Figure 00000073
>
Figure 00000074
Figure 00000073
>
Figure 00000074

Figure 00000075
Figure 00000076
Figure 00000075
Figure 00000076

где верхние индексы «min» и «mах» в обозначениях скорости Vири и ускорения αири указывает на априорно известные минимально и максимально возможные значения соответствующего параметра,where the superscripts "min" and "max" in the notation for the speed V URI and acceleration α URI indicate a priori known minimum and maximum possible values of the corresponding parameter,

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 1, априорным данным о диапазоне скоростей и ускорений идентифицированного ИРИ 1 по формулам:calculation of the correlation matrix of the RES state assessment vector R(0) from the a priori known variances of measurement of the RES sighting angles, the initial coordinates of the aircraft, the initially measured viewing angles of the RES 1, a priori data on the range of velocities and accelerations of the identified RES 1 according to the formulas:

Figure 00000077
Figure 00000077

Figure 00000078
Figure 00000078

Figure 00000079
Figure 00000079

Figure 00000080
Figure 00000080

Figure 00000081
Figure 00000081

Figure 00000082
Figure 00000082

Figure 00000083
Figure 00000083

Figure 00000084
Figure 00000084

расчет текущих оценок вектора экстраполяции оценки состояния ИРИ

Figure 00000085
по алгоритму расширенного фильтра Калмана в последовательности:calculation of current estimates of the vector of extrapolation of the assessment of the state of RES
Figure 00000085
according to the extended Kalman filter algorithm in the sequence:

расчет вектора экстраполированных оценок состояния ИРИ

Figure 00000086
в следующий момент времени по результатам оценки предшествующего вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000087
по формуле:calculation of the vector of extrapolated estimates of the state of RES
Figure 00000086
at the next point in time according to the results of the assessment of the previous vector of the assessment of the state of the RES
Figure 00000087
according to the formula:

Figure 00000088
Figure 00000088

расчет корреляционной матрицы ошибок экстраполированных оценок состояния ИРИ

Figure 00000089
по предшествующему значению корреляционной матрицы ошибок фильтрации R(k-1) и корреляционной матрице формирующего шума Dx в соответствии с формулой:calculation of the correlation matrix of errors of extrapolated estimates of the state of RES
Figure 00000089
according to the previous value of the correlation matrix of filtering errors R(k-1) and the correlation matrix of the shaping noise D x in accordance with the formula:

Figure 00000090
Figure 00000090

расчет компонент вектора экстраполированных наблюдений ПРЛС

Figure 00000091
на tk-й момент времени по формулам:calculation of components of the vector of extrapolated observations of PRLS
Figure 00000091
at t k -th moment of time according to the formulas:

Figure 00000092
Figure 00000092

Figure 00000093
Figure 00000093

где:where:

Figure 00000094
,
Figure 00000095
- компоненты вектора экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ
Figure 00000096
;
Figure 00000094
,
Figure 00000095
- components of the vector of extrapolated estimates of the RES state parameters
Figure 00000096
;

расчет вектора

Figure 00000097
текущих оценок параметров состояния ИРИ по значениям векторов
Figure 00000098
экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ и экстраполированных наблюдений ПРЛС
Figure 00000099
в соответствии с формулой:vector calculation
Figure 00000097
current estimates of the state parameters of the RES according to the values of the vectors
Figure 00000098
extrapolated estimates of RES state parameters and extrapolated observations of PRLS
Figure 00000099
according to the formula:

Figure 00000100
Figure 00000100

Figure 00000101
Figure 00000101

Figure 00000102
Figure 00000102

где:where:

Н(к) - матрица линеаризованных связей между измерениями ПРЛС и параметрами состояния ИРИ;H(k) - matrix of linearized relationships between PRLS measurements and RES state parameters;

расчет корреляционной матрицы ошибок фильтрации по формуле:calculation of the correlation matrix of filtering errors by the formula:

Figure 00000103
Figure 00000103

расчет наклонной дальности

Figure 00000104
до ИРИ 1 и скорости сближения с ним
Figure 00000105
по координатам вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000106
, измеренным значениям координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k) и проекций его скорости Vлах(k), Vлау(k), Vлаz(k) по формулам:slant range calculation
Figure 00000104
up to IRI 1 and the speed of approach with it
Figure 00000105
according to the coordinates of the RES state assessment vector
Figure 00000106
, the measured values of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k) and the projections of its speed V lax (k), V lau (k), V laz (k) according to the formulas:

Figure 00000107
Figure 00000107

Figure 00000108
Figure 00000108

отличается тем, что одновременно с измерением углов визирования εги1(k) и εви1(k) сопровождаемого ИРИ 1 обнаруживаются радиосигналы и измеряются углы визирования εги2(k) и εви2(k) второго ИРИ (в дальнейшем обозначаемого ИРИ 2), включают их значения в вектор наблюдения Z(k)=[εги1(k), εви1(k), εги2(k), εви2(k)]Т, при пропадании (отсутствии) наблюдений сигналов ИРИ 2 в векторе наблюдений Z(k) значения третьей и четвертой компонент принимают равными нулю;differs in that simultaneously with the measurement of the viewing angles ε gi1 (k) and ε wi1 (k) accompanied by IRI 1, radio signals are detected and the viewing angles ε gi2 (k) and ε wi2 (k) of the second IRI (hereinafter referred to as IRI 2) are measured, include their values in the observation vector Z(k)=[ ε su1 (k), ε u1 (k), ε u2 (k), ε u2 (k)] Z(k) the values of the third and fourth components are taken equal to zero;

в состав назначаемого вектора

Figure 00000109
параметров состояния дополнительно включают горизонтальные проекции Δх и Δ2 расстояния и скорости изменения расстояния
Figure 00000110
и
Figure 00000111
между ИРИ 1 и ИРИ 2 по осям НЗСК, т.е.into the assigned vector
Figure 00000109
state parameters additionally include horizontal projections Δ x and Δ 2 of the distance and the rate of change of distance
Figure 00000110
and
Figure 00000111
between IRI 1 and IRI 2 along the NZSK axes, i.e.

x(k)=[xири1(k), Vири1x(k), αири1х(k), zири1(k), Vири1z(k), αири1z(k), Δх(k),

Figure 00000110
(k) Δz(k),
Figure 00000111
(k)]Т;x(k)=[x u1 (k), V u1x (k), α u1x (k), z u1 (k), V u1z (k), α u1z (k), Δ x (k),
Figure 00000110
(k) ∆z (k),
Figure 00000111
(k)] T ;

дополняют фундаментальную матрицу Φ(k,k-1) и корреляционную матрицу формирующего шума Dx новыми компонентами так, чтоcomplement the fundamental matrix Φ(k,k-1) and the correlation matrix of the shaping noise D x with new components so that

Φ(k,k-1)=diag{ϕ(αx), ϕ(αz), ϕ'(αΔx), ϕ'(αΔz)},Φ(k,k-1)=diag{ϕ(α x ), ϕ(α z ), ϕ'(α Δx ), ϕ'(α Δz )},

Dx=diag{d(αx, αx), d(αz, αz), d'(αΔx, αΔх), d'(αΔz, σΔz)},D x =diag{d(α x , α x ), d(α z , α z ), d'(α Δx , α Δх ), d'(αΔ z , σ Δz )},

Figure 00000112
Figure 00000112

Figure 00000113
Figure 00000113

Figure 00000114
Figure 00000114

Figure 00000115
Figure 00000115

где αΔх, αΔ2 и

Figure 00000116
,
Figure 00000117
- ширины спектральных плотностей мощности и дисперсии проекций скорости изменения расстояния между ИРИ, задаваемые исходя из априорных сведений о динамике взаимного перемещения ИРИ 1 и ИРИ 2;where α Δх , α Δ2 and
Figure 00000116
,
Figure 00000117
- widths of spectral power densities and dispersion of projections of the rate of change of distance between RES, set on the basis of a priori information about the dynamics of mutual displacement of RES 1 and RES 2;

дополняют корреляционную матрицу шумов измерений новыми компонентами такcomplement the correlation matrix of measurement noise with new components so

что

Figure 00000118
what
Figure 00000118

вектор начальных оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000119
дополняют нулевыми компонентами так, что
Figure 00000120
так, чтоvector of initial estimates of RES state parameters
Figure 00000119
complement with zero components so that
Figure 00000120
so

Figure 00000121
Figure 00000121

дополняют корреляционную матрицу ошибок фильтрации в начальный момент времени R(0) новыми компонентами так, чтоcomplement the correlation matrix of filtering errors at the initial time R(0) with new components so that

Figure 00000122
Figure 00000122

Figure 00000123
i
Figure 00000124
t
Figure 00000125
>
Figure 00000126
,
Figure 00000123
i
Figure 00000124
t
Figure 00000125
>
Figure 00000126
,

где (Δxmax, Δzmax) и (

Figure 00000127
,
Figure 00000128
) - априорно известные максимально возможные значения расстояния и скорости изменения расстояния между ИРИ вдоль горизонтальных осей НЗСК,where (Δ xmax , Δ zmax ) and (
Figure 00000127
,
Figure 00000128
) - a priori known maximum possible values of the distance and the rate of change of the distance between the RES along the horizontal axes of the NZSC,

дополняют матрицу Н(k) линеаризованных связей между измерениями ПРЛС новыми компонентами так, чтоcomplement the matrix H(k) of linearized relationships between the PRLS measurements with new components so that

Figure 00000129
Figure 00000129

Figure 00000130
Figure 00000130

Figure 00000131
Figure 00000131

Figure 00000132
Figure 00000132

Figure 00000133
Figure 00000133

Figure 00000134
Figure 00000134

Figure 00000135
Figure 00000135

Figure 00000136
Figure 00000136

Figure 00000137
Figure 00000137

Figure 00000138
Figure 00000138

при пропадании (отсутствии) наблюдений сигналов ИРИ 2 в матрице линеаризованных связей Н(k) значения h31(k), h34(k), h41(k), h44(k) принимают равными нулю;when the disappearance (absence) of observations of the signals of IRI 2 in the matrix of linearized relationships H(k) values h 31 (k), h 34 (k), h 41 (k), h 44 (k) are taken equal to zero;

дополняют вектор экстраполированных наблюдений ПРЛС новыми компонентами

Figure 00000139
и
Figure 00000140
так, что
Figure 00000141
Значения
Figure 00000142
и
Figure 00000143
рассчитывают по формулам:supplement the vector of extrapolated PRLS observations with new components
Figure 00000139
and
Figure 00000140
so
Figure 00000141
Values
Figure 00000142
and
Figure 00000143
calculated by the formulas:

Figure 00000144
Figure 00000144

Figure 00000145
Figure 00000145

где

Figure 00000146
,
Figure 00000147
- компоненты вектора экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ
Figure 00000148
.where
Figure 00000146
,
Figure 00000147
- components of the vector of extrapolated estimates of the RES state parameters
Figure 00000148
.

Сущность предлагаемого способа измерения дальности и скорости сближения наблюдателя с ИРИ с помощью ПРЛС поясняется дальнейшим описанием и чертежами.The essence of the proposed method for measuring the range and speed of approach of the observer with the IRS using the radar is explained by the further description and drawings.

На фиг. 1 представлена геометрия наблюдаемых и оцениваемых параметров ИРИ.In FIG. 1 shows the geometry of the observed and estimated RES parameters.

На фиг. 2 представлено направление движения летательного аппарата относительно ИРИ при моделировании.In FIG. 2 shows the direction of movement of the aircraft relative to the RES during the simulation.

На фиг. 3 представлены законы изменения дальности ПРЛС до двух наблюдаемых ИРИ по времени при моделировании.In FIG. 3 shows the laws of change in the range of the PRLS to two observed RES over time in the simulation.

На фиг. 4 представлены законы изменения скорости сближения ПРЛС с наблюдаемыми ИРИ по времени при моделировании.In FIG. 4 shows the laws of change in the speed of approach of the PRLS with the observed RES over time during the simulation.

На фиг. 5 представлены законы изменения углов визирования наблюдаемых ИРИ по времени при моделировании, Сплошные линии соответствуют горизонтальным углам, пунктирные - вертикальным углам.In FIG. Figure 5 shows the laws of change in the viewing angles of the observed RES over time during simulation. Solid lines correspond to horizontal angles, dotted lines correspond to vertical angles.

На фиг. 6 представлены коридоры ошибок измерения дальности ИРИ 1 предлагаемым способом и способом прототипа по времени, полученные при моделировании.In FIG. 6 shows the error corridors of measuring the range of IRI 1 by the proposed method and the method of the prototype in time, obtained in the simulation.

На фиг. 7 представлены коридоры ошибок измерения скорости сближения с ИРИ 1 предлагаемым способом и способом прототипа по времени, полученные при моделировании.In FIG. 7 shows the corridors of errors in measuring the speed of approach with IRI 1 by the proposed method and the method of the prototype in time, obtained in the simulation.

На фиг. 8 показан относительный выигрыш в среднеквадратичной ошибке (СКО) измерения дальности ИРИ 1 в зависимости от дальности предлагаемым способом в сравнении с прототипом, полученный по результатам моделирования.In FIG. 8 shows the relative gain in the root-mean-square error (RMS) of measuring the range of IRI 1 depending on the range by the proposed method in comparison with the prototype, obtained from the simulation results.

На фиг. 9 показан относительный выигрыш в СКО измерения скорости сближения с ИРИ 1 в зависимости от дальности предлагаемым способом в сравнении с прототипом по результатам моделирования.In FIG. 9 shows the relative gain in the RMS of measuring the speed of approach to RES 1 depending on the range by the proposed method in comparison with the prototype according to the simulation results.

На фиг. 10 показан относительный выигрыш в СКО измерения дальности ИРИ 1 в зависимости от дальности предлагаемым способом в сравнении с прототипом при наличии пропусков наблюдения радиосигналов ИРИ 1, полученный по результатам моделирования.In FIG. 10 shows the relative gain in the RMS of measuring the range of the IRI 1 depending on the range by the proposed method in comparison with the prototype in the presence of gaps in the observation of the radio signals of the IRI 1, obtained from the simulation results.

На фиг. 11 показан относительный выигрыш в СКО измерения скорости сближения с ИРИ 1 в зависимости от дальности предлагаемым способом в сравнении с прототипом при наличии пропусков наблюдения радиосигналов ИРИ 1, полученный по результатам моделирования.In FIG. 11 shows the relative gain in the RMS of measuring the speed of approach to the IRI 1 depending on the range by the proposed method in comparison with the prototype in the presence of gaps in the observation of radio signals of the IRI 1, obtained from the simulation results.

На фиг. 12 показана относительная ошибка измерения дальности, выраженная отношением СКО измерения к дальности до ИРИ 1 предлагаемым способом в сравнении с прототипом.In FIG. 12 shows the relative range measurement error, expressed as the ratio of the RMS measurement to the range to IRI 1 by the proposed method in comparison with the prototype.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Назначают состав вектора параметров состояния ИРИ x(k)=[xири1(k), Vириlx(k), αири1x(k), zири1(k), Vириlz(k), αириlz(k), Δх(k),

Figure 00000149
, Δz(k)]Т,Assign the composition of the state parameter vector of the RES x(k)=[x iri1 (k), V irilx (k), α iri1x (k), z iri1 (k), V irilz (k), α irilz (k), Δ x (k),
Figure 00000149
, Δz (k)] T ,

где:where:

хири1 и zири1 - горизонтальные координаты сопровождаемого ИРИ в НЗСК;x URI1 and z URI1 - the horizontal coordinates of the accompanied IRI in the NZSK;

Vириx1 и Vириz1 - проекции скорости ИРИ в НЗСК;V ipx1 and V ipz1 - projections of the RES velocity in the NZSC;

αирих1 и αириz1 - проекции ускорения ИРИ в НЗСК;α irix1 and α iriz1 - projections of RES acceleration in NZSK;

Δх и Δz - расстояния между ИРИ вдоль соответствующих осей НЗСК;Δ x and Δ z - the distance between the IRI along the respective axes of the NZSK;

Figure 00000150
и
Figure 00000151
- скорости изменения расстояний между ИРИ. Рассчитывают компоненты фундаментальной матрицы Φ(k,k-1) и корреляционной матрицы формирующего шума Dx по формулам:
Figure 00000150
and
Figure 00000151
- the rate of change of distances between RES. The components of the fundamental matrix Φ(k,k-1) and the correlation matrix of the shaping noise D x are calculated using the formulas:

Φ(k,k-1)=diag{ϕ(αx), ϕ(αz), ϕ'(αΔx), ϕ'(αΔz)},Φ(k,k-1)=diag{ϕ(α x ), ϕ(α z ), ϕ'(α Δx ), ϕ'(α Δz )},

Dx=diag{d(αx, σx), d(αz, αz), d'(αΔx, αΔх), d'(αΔz, αΔz)},D x =diag {d(α x , σ x ), d(α z , α z ), d'(α Δx , α Δх ), d'(α Δz , α Δz )},

Figure 00000152
Figure 00000152

Figure 00000153
Figure 00000153

Figure 00000154
Figure 00000154

Figure 00000155
Figure 00000155

Figure 00000156
Figure 00000156

Figure 00000157
Figure 00000157

Figure 00000158
Figure 00000158

Figure 00000159
Figure 00000159

На борту ЛА в tk-e моменты времени измеряют собственные координаты хла(k), ула(k), zла(k) в НЗСК, проекции скорости Vлах(k), Vлау(k), Vлаz(k), углы тангажа и рыскания ЛА ϑ(k), ψ(k). ПРЛС, размещенная на ЛА, принимает радиосигналы от двух раздельно наблюдаемых ИРИ, по которым измеряет их пеленги в связанной с ЛА системе координат. Преобразуют с учетом углов крена и тангажа ϑ(k), ψ(k) измеренные пеленги в значения углов визирования ИРИ εги1(k), εви1(k) и εги2(k), εви2(k) в горизонтальной и вертикальной плоскостях НЗСК, соответственно. Значения наблюдаемых углов визирования запоминают в виде компонент вектора наблюдений Z(k)=[εги1(k), εви1(k), εги2(k), εви2(k)]T. Дисперсии погрешностей измерений углов визирования ИРИ запоминают в виде компонент корреляционной матрицы шумов измерений

Figure 00000160
. При пропадании (отсутствии) наблюдений сигналов ИРИ 2 в векторе наблюдений Z(k) третью и четвертую компоненты принимают равными нулю.On board the aircraft at t k -e moments of time, the own coordinates x la (k), y la (k), z la (k) are measured in the NZSK, velocity projections V lax (k), V lau (k), V laz ( k), aircraft pitch and yaw angles ϑ(k), ψ(k). The PRLS, placed on the aircraft, receives radio signals from two separately observed RS, by which it measures their bearings in the coordinate system associated with the aircraft. Taking into account the roll and pitch angles ϑ(k), ψ(k), the measured bearings are converted into the values of the viewing angles of the IRI ε ru1 (k), ε wi1 (k) and ε gi2 (k), ε wi2 (k) in horizontal and vertical NSSC planes, respectively. The values of the observed sighting angles are stored as components of the observation vector Z(k)=[ε ru1 (k), ε wi1 (k), ε gi2 (k), ε wi2 (k)] T . The dispersion of measurement errors of the angles of sight of the RES is stored in the form of components of the correlation matrix of measurement noise
Figure 00000160
. With the disappearance (absence) of observations of the signals of RES 2 in the vector of observations Z(k), the third and fourth components are taken equal to zero.

Рассчитывают компоненты вектора начальных оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000161
по формулам:The components of the vector of initial estimates of the state parameters of the RES are calculated
Figure 00000161
according to the formulas:

Figure 00000162
Figure 00000162

Figure 00000163
J
Figure 00000164
>
Figure 00000163
J
Figure 00000164
>

Figure 00000165
5
Figure 00000166
)
Figure 00000165
5
Figure 00000166
)

Figure 00000167
Figure 00000167

Рассчитывают компоненты корреляционной матрицы ошибок фильтрации R(0) в начальный момент времени по формулам:The components of the correlation matrix of filtering errors R(0) are calculated at the initial time using the formulas:

Figure 00000168
Figure 00000168

Figure 00000169
Figure 00000169

Figure 00000170
Figure 00000170

Figure 00000171
Figure 00000171

Figure 00000172
Figure 00000172

Figure 00000173
Figure 00000173

Figure 00000174
Figure 00000175
Figure 00000176
Figure 00000177
Figure 00000174
Figure 00000175
Figure 00000176
Figure 00000177

Рассчитывают текущие оценки вектора

Figure 00000178
параметров состояния ИРИ по алгоритму расширенного фильтра Калмана в последовательности:Calculate current vector estimates
Figure 00000178
RES state parameters according to the extended Kalman filter algorithm in the sequence:

расчет вектора

Figure 00000179
экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ на tk-й момент времени по результатам оценки вектора параметров состояния ИРИ в предшествующий момент времени
Figure 00000180
по формуле:vector calculation
Figure 00000179
extrapolated estimates of the state parameters of the RES at the t k -th point in time based on the results of estimating the vector of the state parameters of the RES at the previous point in time
Figure 00000180
according to the formula:

Figure 00000181
Figure 00000181

расчет корреляционной матрицы ошибок экстраполяции

Figure 00000182
по предшествующему значению корреляционной матрицы ошибок фильтрации R(k-1) и корреляционной матрице формирующего шума Dx в соответствии с формулой:calculation of correlation matrix of extrapolation errors
Figure 00000182
according to the previous value of the correlation matrix of filtering errors R(k-1) and the correlation matrix of the shaping noise D x in accordance with the formula:

Figure 00000183
Figure 00000183

расчет компонент вектора экстраполированных наблюдений ПРЛС

Figure 00000184
Figure 00000185
,
Figure 00000186
,
Figure 00000187
,
Figure 00000188
на tk-й момент времени по формулам:calculation of components of the vector of extrapolated observations of PRLS
Figure 00000184
Figure 00000185
,
Figure 00000186
,
Figure 00000187
,
Figure 00000188
at t k -th moment of time according to the formulas:

Figure 00000189
Figure 00000189

Figure 00000190
Figure 00000190

Figure 00000191
Figure 00000191

Figure 00000192
Figure 00000192

расчет вектора текущих оценок параметров состояния ИРИ

Figure 00000193
по формулам:calculation of the vector of current estimates of the state parameters of RES
Figure 00000193
according to the formulas:

Figure 00000194
Figure 00000195
Figure 00000194
Figure 00000195

Figure 00000196
Figure 00000196

Figure 00000197
Figure 00000197

Figure 00000198
Figure 00000198

Figure 00000199
Figure 00000199

Figure 00000200
Figure 00000200

Figure 00000201
Figure 00000201

Figure 00000202
Figure 00000202

Figure 00000203
Figure 00000203

Figure 00000204
Figure 00000204

Figure 00000205
Figure 00000205

При пропадании (отсутствии) наблюдений сигналов ИРИ 2 в матрице линеаризованных связей Н(k) компоненты третьей и четвертой строк принимают равными нулю; расчет корреляционной матрицы ошибок фильтрации по формуле:With the disappearance (absence) of observations of the signals of the IRI 2 in the matrix of linearized relationships H(k), the components of the third and fourth rows are taken equal to zero; calculation of the correlation matrix of filtering errors by the formula:

Figure 00000206
Figure 00000206

Рассчитывают оценки наклонной дальности до ИРИ

Figure 00000207
и скорости сближения с ним
Figure 00000208
по формулам:Calculate estimates of slant range to RES
Figure 00000207
and speed of approach
Figure 00000208
according to the formulas:

Figure 00000209
Figure 00000209

Figure 00000210
Figure 00000210

Важно отметить, что заявляемый способ не накладывает ограничений на число дополнительно наблюдаемых ПРЛС ИРИ, Включение в вектор наблюдений измерений угловых координат дополнительных ИРИ при увеличении размеров соответствующих векторов и матриц приведет к увеличению точности (устойчивости) сопровождения наземного (надводного) движущегося ИРИ.It is important to note that the inventive method does not impose restrictions on the number of additionally observed RLS RES. The inclusion of measurements of the angular coordinates of additional RES in the observation vector with an increase in the size of the corresponding vectors and matrices will lead to an increase in the accuracy (stability) of tracking ground (surface) moving RES.

Для определения эффективности предлагаемого способа было проведено математическое моделирование процесса наблюдения бортовой ПРЛС двух наземных (надводных) движущихся ИРИ. При этом рассматривалась типовая траектория перемещения ЛА относительно ИРИ, проекция которой на горизонтальную плоскость НЗСК изображена на фиг.2. Соответствующие этой траектории временные зависимости дальности до ИРИ, скорости сближения и углов их визирования изображены на фиг.3,4 и 5 соответственно.To determine the effectiveness of the proposed method, mathematical modeling of the process of observing the onboard radar of two ground (surface) moving RES was carried out. In this case, a typical trajectory of the movement of the aircraft relative to the IRI was considered, the projection of which on the horizontal plane of the NZSK is shown in Fig.2. Corresponding to this trajectory, the time dependences of the distance to the IRI, the speed of approach and the angles of their sighting are shown in Fig.3,4 and 5, respectively.

Темп обновления измерительной информации в ПРЛС принимался равным 200 мс, среднеквадратическая ошибка (СКО) измерения углов пеленгов - 1 градус. Ошибки навигационного датчика ЛА не учитывались. Результаты моделирования в виде временных зависимостей ошибок определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним изображены на фиг. 6 и 7. Здесь же показаны коридоры «3 сигма» для предлагаемого способа (кривая 1) и способа-прототипа (кривая 2).The rate of updating the measurement information in the PRLS was taken equal to 200 ms, the root mean square error (RMS) of measuring the bearing angles was 1 degree. Errors of the aircraft navigation sensor were not taken into account. The simulation results in the form of time dependences of errors in determining the range to the RES and the rate of approach to it are shown in Fig. 6 and 7. The 3 sigma corridors for the proposed method (curve 1) and the prototype method (curve 2) are also shown here.

В качестве показателей эффективности рассматривались относительные изменения среднеквадратических ошибок (СКО) определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним, вычисляемые по формулеAs performance indicators, we considered relative changes in root-mean-square errors (RMS) of determining the range to the RES and the rate of approach to it, calculated by the formula

Figure 00000211
Figure 00000211

где σ'д, σ'v, σд, σv - СКО определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним при использовании заявляемого способа и способа-прототипа.where σ' d , σ' v , σ d , σ v - RMS of determining the range to the IRI and the speed of approach to it when using the proposed method and the prototype method.

Результаты моделирования в виде временных зависимостей показателей эффективности представлены на фиг. 8, 9, 10 и 11. Кривые фиг. 10 и 11 соответствуют ситуации наличия в ПРЛС пропусков наблюдений радиосигналов ИРИ на очередном измерительном такте с вероятностью 0,8.The simulation results in the form of time dependences of performance indicators are presented in Fig. 8, 9, 10 and 11. The curves of FIG. 10 and 11 correspond to the situation of presence in the radar of gaps in observations of RES radio signals at the next measuring cycle with a probability of 0.8.

Результаты моделирования по оценке относительной ошибки измерения дальности до ИРИ 1, выраженное в процентах отношением σд /Д, в диапазоне от 20 до 290 км заявляемым способом в сравнении с прототипом приведены на фиг 12. Кривая 1 соответствует заявляемому способу, кривая 2 - способу-прототипу.The simulation results for estimating the relative error in measuring the range to IRI 1, expressed as a percentage by the ratio σ d /D, in the range from 20 to 290 km by the claimed method in comparison with the prototype are shown in Fig. 12. Curve 1 corresponds to the claimed method, curve 2 - method prototype.

Анализ представленных результатов показывает, что при использовании предлагаемого способа точность определения дальности до ИРИ и скорости сближения с ним повышается. Так в рассмотренных условиях на дальностях более 250 км (при малых угловых скоростях линии визирования) в случае отсутствия пропусков измерений ПРЛС прирост в точности определения дальности может составить от 10% до 30% в диапазоне от 200 до 290 км, а в точности определения скорости сближения с ИРИ от 0 до 20%.An analysis of the presented results shows that when using the proposed method, the accuracy of determining the range to RES and the speed of approach to it increases. Thus, under the considered conditions at ranges of more than 250 km (at low angular velocities of the line of sight), in the absence of PRLS measurement gaps, the increase in the accuracy of determining the range can be from 10% to 30% in the range from 200 to 290 km, and in the accuracy of determining the speed of approach with IRI from 0 to 20%.

Относительная ошибка измерения дальности в диапазоне от 20 до 250 км менее 2% для заявляемого способа и 4% для способа прототипа.The relative range measurement error in the range from 20 to 250 km is less than 2% for the proposed method and 4% for the prototype method.

При появлении пропусков измерений ПРЛС прирост в точности определения дальности до ИРИ возрастает, что обусловливает целесообразность использования в этих условиях заявляемого способа для повышения устойчивости сопровождения ИРИ. Сделанный вывод указывает на достижение цели изобретения.When there are gaps in the measurements of the radar, the increase in the accuracy of determining the range to the RES increases, which makes it expedient to use the proposed method under these conditions to increase the stability of the tracking of the RES. This conclusion indicates the achievement of the purpose of the invention.

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 учитываются измерения угловых координат дополнительно наблюдаемого ИРИ.The proposed technical solution is new, since from publicly available information there is no known method for determining the coordinates and motion parameters of radio emission sources using a single-position passive radar station, based on nonlinear discrete filtering of the angular coordinates of RES, which takes into account measurements of the angular coordinates of an additionally observed RES.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что учет в алгоритме нелинейной дискретной фильтрации измерений угловых координат дополнительно наблюдаемого ИРИ существенно повышается точность определения координат и параметров движения сопровождаемого ИРИ.The proposed technical solution has an inventive step, since it does not explicitly follow from the published scientific data and known technical solutions that taking into account the measurements of the angular coordinates of the additionally observed RES in the nonlinear discrete filtering algorithm significantly increases the accuracy of determining the coordinates and motion parameters of the accompanied RES.

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 existing airborne radar stations operating in the passive mode, or airborne direct electronic intelligence stations can be used.

ЛитератураLiterature

1. Патент России 2232402. Способ определения дальности до источников радиоизлучений и скорости сближения с ними в однопозиционных радиолокационных системах.1. Patent of Russia 2232402. A method for determining the range to sources of radio emission and the speed of approach to 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 means. Digital Signal Processing: Scientific and Methodological Materials / Ed. E.F. Tolstov. M: VVIA im. prof. NOT. Zhukovsky, 1995.

Claims (74)

Способ определения координат и параметров движения источников радиоизлучений (ИРИ) с помощью однопозиционной пассивной радиолокационной станции (ПРЛС) на борту летательного аппарата (ЛА), включающий измерение в нормальной земной системе координат (НЗСК) в tk-е моменты времени координат ЛА хла(k), ула(k), zла(k), составляющих скорости ЛА Vлах(k), Vлау(k), Vлаz(k), углов тангажа и рыскания ЛА ϑ(k), ψ(k); прием ПРЛС радиосигналов от ИРИ - цели, в дальнейшем обозначаемого ИРИ 1, по которым в связанной с ЛА системе координат измеряют пеленги ИРИ 1 Φги1(k), Φви1(k); формирование с учетом углов тангажа и рысканья наблюдаемых горизонтальных и вертикальных углов визирования ИРИ 1 по формулам εги1(k)=Φги1(k)-ψ, Φви1(k)=Φви1(k)+ϑ(k), запоминание наблюдаемых углов визирования в виде координат вектора наблюдений z(k)=[εги1(k), εви1(k)]T, назначение вектора параметров состояния ИРИ 1 x(k)=[хири1(k), Vири1х(k), αири1х(k), zири1(k), Vири1z(k), αири1z(k)]T, где:A method for determining the coordinates and motion parameters of radio emission sources (RES) using a single-position passive radar station (PRLS) on board an aircraft (LA), including measurement in the normal earth coordinate system (NGCS) at t k -th moments of time of the coordinates of the aircraft x la ( k), yla (k), zla (k), components of the aircraft speed V lah ( k), V lau (k), V lauz (k), pitch and yaw angles of the aircraft ϑ(k), ψ(k) ; reception of radar radio signals from IRI - the target, hereinafter referred to as IRI 1, according to which the bearings of IRI 1 Φ gi1 (k), Φ vi1 (k) are measured in the coordinate system associated with the aircraft; formation, taking into account the pitch and yaw angles , of the observed horizontal and vertical sighting angles of RES 1 according to the formulas viewing angles in the form of coordinates of the observation vector z(k)=[ε u1 (k), ε u1 (k)] T , assignment of the vector of state parameters of the RES 1 x(k)=[x u1 (k), V u1x (k) , α uri1x (k), z uri1 (k), V uri1z (k), α uri1z (k)] T , where: хири1(k) и zири1(k) - горизонтальные координаты ИРИ в НЗСК;x URI1 (k) and z URI1 (k) - horizontal coordinates of IRI in NZSK; Vири1х(k) и Vири1z(k) - горизонтальные координаты вектора скорости ИРИ в НЗСК;V ip1x (k) and V ip1z (k) - horizontal coordinates of the velocity vector of the RES in NSSC; αири1х(k) и αири1z(k) - горизонтальные координаты вектора ускорений ИРИ 1 в НЗСК;α ip1x (k) and α ip1z (k) - horizontal coordinates of the acceleration vector of the IRI 1 in the NZSK; расчет компонент фундаментальной матрицы Φ(k,k-1) по формулам Φ(k,k-1)=diag{ϕ(αx), ϕ(αz)},calculation of the components of the fundamental matrix Φ(k,k-1) using the formulas Φ(k,k-1)=diag{ϕ(α x ), ϕ(α z )},
Figure 00000212
Figure 00000212
Figure 00000213
Figure 00000213
 где diag(…) - символ диагональной матрицы;where diag(…) is the diagonal matrix symbol; αх, αz и
Figure 00000214
,
Figure 00000215
- ширины спектральных плотностей мощности и дисперсии проекций ускорения ИРИ 1, задаваемые исходя из априорных сведений о его динамических характеристиках;α x , α z and
Figure 00000214
,
Figure 00000215
- widths of spectral power densities and dispersion of projections of acceleration of RES 1, set on the basis of a priori information about its dynamic characteristics; Т=tk-tk-1 - интервал дискретизации по времени; расчет корреляционной матрицы формирующего шума Dx по априорным данным о динамических характеристиках ИРИ 1 по формуламT=t k -t k-1 - sampling interval in time; calculation of the correlation matrix of the shaping noise D x according to a priori data on the dynamic characteristics of RES 1 according to the formulas Dx=diag{d(αx, σx), d(αz, σz)},D x =diag{d(α x , σ x ), d(α z , σ z )},
Figure 00000216
Figure 00000216
Figure 00000217
Figure 00000217
 назначение матрицы шумов измерений Dz по априорно известным дисперсиям измерения углов визирования ИРИ
Figure 00000218
и
Figure 00000219
в виде
Figure 00000220
assignment of the measurement noise matrix D z according to the a priori known variances of measuring the viewing angles of the RES
Figure 00000218
and
Figure 00000219
as
Figure 00000220
 назначение начального вектора экстраполяции наблюдений
Figure 00000221
равным начальному вектору наблюдений Z(0);assignment of the initial vector of extrapolation of observations
Figure 00000221
equal to the initial vector of observations Z(0); расчет начальных координат вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000222
по начально измеренным координатам ЛА, углам визирования ИРИ 1 и априорным данным о скорости и ускорении идентифицированного ИРИ 1 по формуламcalculation of the initial coordinates of the RES state assessment vector
Figure 00000222
according to the initially measured aircraft coordinates, sighting angles of RES 1 and a priori data on the speed and acceleration of the identified RES 1 according to the formulas
Figure 00000223
Figure 00000223
Figure 00000224
Figure 00000224
Figure 00000225
Figure 00000225
 где верхние индексы «min» и «max» в обозначениях скорости Vири и ускорения αири указывают на априорно известные минимально и максимально возможные значения соответствующего параметра; 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 1, априорным данным о диапазоне скоростей и ускорений идентифицированного ИРИ 1 по формуламwhere the superscripts "min" and "max" in the notation for the speed V URI and acceleration α URI indicate a priori known minimum and maximum possible values of the corresponding parameter; calculation of the correlation matrix of the RES state assessment vector R(0) from the a priori known variances of measurement of the RES sighting angles, the initial coordinates of the aircraft, the initially measured viewing angles of the RES 1, a priori data on the range of speeds and accelerations of the identified RES 1 according to the formulas
Figure 00000226
Figure 00000226
Figure 00000227
Figure 00000227
Figure 00000228
Figure 00000228
Figure 00000229
Figure 00000229
Figure 00000230
Figure 00000230
Figure 00000231
Figure 00000231
 расчет текущих оценок вектора экстраполяции оценки состояния ИРИ
Figure 00000232
по алгоритму расширенного фильтра Калмана в последовательности: расчет вектора экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000233
в следующий tk-й момент времени по результатам оценки предшествующего вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000234
по формулеcalculation of current estimates of the vector of extrapolation of the assessment of the state of RES
Figure 00000232
according to the extended Kalman filter algorithm in sequence: calculation of the vector of extrapolated RES state estimates
Figure 00000233
at the next t k -th moment of time according to the results of the assessment of the previous vector of the assessment of the state of the RES
Figure 00000234
according to the formula
Figure 00000235
Figure 00000235
 расчет корреляционной матрицы ошибок экстраполированных оценок состояния ИРИ
Figure 00000236
по предшествующему значению корреляционной матрицы ошибок фильтрации R(k-1) и корреляционной матрице формирующего шума Dx в соответствии с формулойcalculation of the correlation matrix of errors of extrapolated estimates of the state of RES
Figure 00000236
according to the previous value of the correlation matrix of filtering errors R(k-1) and the correlation matrix of the shaping noise D x in accordance with the formula
Figure 00000237
Figure 00000237
 расчет компонент вектора экстраполированных наблюдений ПРЛС
Figure 00000238
на tk-й момент времени по формуламcalculation of components of the vector of extrapolated observations of PRLS
Figure 00000238
at t k -th moment of time according to the formulas
Figure 00000239
Figure 00000239
Figure 00000240
Figure 00000240
 где
Figure 00000241
,
Figure 00000242
- компоненты вектора экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ
Figure 00000243
;where
Figure 00000241
,
Figure 00000242
- components of the vector of extrapolated estimates of the RES state parameters
Figure 00000243
; расчет вектора
Figure 00000244
текущих оценок параметров состояния ИРИ по значениям векторов
Figure 00000245
экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ и экстраполированных наблюдений ПРЛС
Figure 00000246
в соответствии с формулойvector calculation
Figure 00000244
current estimates of the state parameters of the RES according to the values of the vectors
Figure 00000245
extrapolated estimates of RES state parameters and extrapolated observations of PRLS
Figure 00000246
in accordance with the formula
Figure 00000247
Figure 00000247
Figure 00000248
Figure 00000248
Figure 00000249
Figure 00000249
 где Н(к) - матрица линеаризованных связей между измерениями ПРЛС и параметрами состояния ИРИ;where H(k) is the matrix of linearized relationships between the PRLS measurements and the RES state parameters; расчет корреляционной матрицы ошибок фильтрации по формулеcalculation of the correlation matrix of filtering errors by the formula
Figure 00000250
Figure 00000250
 расчет наклонной дальности
Figure 00000251
до ИРИ 1 и скорости сближения с ним
Figure 00000252
по координатам вектора оценки состояния ИРИ
Figure 00000253
, измеренным значениям координат ЛА хла(k), ула(k), zлa(k) и проекций его скорости Vлах(k), Vлау(k), Vлаz(k) по формуламslant range calculation
Figure 00000251
up to IRI 1 and the speed of approach with it
Figure 00000252
according to the coordinates of the RES state assessment vector
Figure 00000253
, the measured values of the coordinates of the aircraft x la (k), y la (k), z la (k) and the projections of its speed V lax (k), V lau (k), V laz (k) according to the formulas
Figure 00000254
Figure 00000254
Figure 00000255
Figure 00000255
 отличающийся тем, что одновременно с измерением углов визирования εги1(k) и εви1(k) сопровождаемого ИРИ 1 обнаруживаются радиосигналы и измеряются углы визирования εги2(k) и εви2(k) второго ИРИ (в дальнейшем обозначаемого ИРИ 2), включают их значения в вектор наблюдения z(k)=[εги1(k), εви1(k), εги2(k), εви2(k)]T, при пропадании (отсутствии) наблюдений сигналов ИРИ 2 в векторе наблюдений Z(k) значения третьей и четвертой компонент принимают равными нулю;characterized in that simultaneously with the measurement of the viewing angles ε gi1 (k) and ε wi1 (k) accompanied by IRI 1, radio signals are detected and the viewing angles ε gi2 (k) and ε wi2 (k) of the second IRI (hereinafter referred to as IRI 2) are measured, include their values in the observation vector z(k)=[ε r1 (k), ε r1 (k), ε r2 (k), ε r2 (k)] T , in case of loss (absence) of observations of RES signals 2 in the observation vector Z(k) the values of the third and fourth components are taken equal to zero; в состав назначаемого вектора
Figure 00000256
параметров состояния дополнительно включают горизонтальные проекции Δх и Δz расстояния и скорости изменения расстояния
Figure 00000257
и
Figure 00000258
между ИРИ 1 и ИРИ 2 по осям НЗСК, то естьinto the assigned vector
Figure 00000256
state parameters additionally include horizontal projections Δ x and Δ z of the distance and the rate of change of distance
Figure 00000257
and
Figure 00000258
between IRI 1 and IRI 2 along the NZSK axes, that is x(k)=[хири1(k), Vири1х(k), αири1х(k), zири1(k), Vири1z(k), αири1z(k), Δх(k),
Figure 00000259
, Δz(k),
Figure 00000260
]T;x(k)=[х uri1 (k), V uri1x (k), α uri1x (k), z uri1 (k), V uri1z (k), α uri1z (k), Δ x (k),
Figure 00000259
, Δz (k),
Figure 00000260
] T ; дополняют фундаментальную матрицу Φ(k,k-1) и корреляционную матрицу формирующего шума Dx новыми компонентами так, чтоcomplement the fundamental matrix Φ(k,k-1) and the correlation matrix of the shaping noise D x with new components so that Φ(k,k-1)=diag{ϕ(αх), ϕ(αz), ϕ'(αΔх), ϕ'(αΔz)},Φ(k,k-1)=diag{ϕ(α x ), ϕ(α z ), ϕ'(α Δх ), ϕ'(α Δz )}, Dx=diag{d(αx, σх), d(α2, σz), d'(αΔx, αΔх), d'(αΔz, σΔz)},D x =diag{d(α x , σ x ), d(α 2 , σ z ), d'(α Δx , α Δх ), d'(α Δz , σ Δz )},
Figure 00000261
Figure 00000261
Figure 00000262
Figure 00000262
 где αΔх, αΔz и
Figure 00000263
,
Figure 00000264
- ширины спектральных плотностей мощности и дисперсии проекций скорости изменения расстояния между ИРИ, задаваемые исходя из априорных сведений о динамике взаимного перемещения ИРИ 1 и ИРИ 2;where α Δх , α Δz and
Figure 00000263
,
Figure 00000264
- widths of spectral power densities and dispersion of projections of the rate of change of distance between RES, set on the basis of a priori information about the dynamics of mutual displacement of RES 1 and RES 2; дополняют корреляционную матрицу шумов измерений новыми компонентами так, чтоsupplement the correlation matrix of measurement noise with new components so that
Figure 00000265
, вектор начальных оценок параметров состояния ИРИ
Figure 00000266
дополняют нулевыми компонентами
Figure 00000267
так, что
Figure 00000265
, the vector of initial estimates of the RES state parameters
Figure 00000266
complement with zero components
Figure 00000267
so
Figure 00000268
Figure 00000268
 дополняют корреляционную матрицу ошибок фильтрации в начальный момент времени R(0) новыми компонентами так, чтоcomplement the correlation matrix of filtering errors at the initial time R(0) with new components so that
Figure 00000269
Figure 00000269
Figure 00000270
,
Figure 00000271
,
Figure 00000272
),
Figure 00000273
,
Figure 00000270
,
Figure 00000271
,
Figure 00000272
),
Figure 00000273
, где (Δxmax, Δzmax) и (
Figure 00000274
,
Figure 00000275
) - априорно известные максимально возможные значения расстояния и скорости изменения расстояния между ИРИ вдоль горизонтальных осей НЗСК;where (Δ xmax , Δ zmax ) and (
Figure 00000274
,
Figure 00000275
) - a priori known maximum possible values of the distance and the rate of change of the distance between the IRS along the horizontal axes of the NZSC; дополняют матрицу Н(k) линеаризованных связей между измерениями ПРЛС новыми компонентами так, чтоcomplement the matrix H(k) of linearized relationships between the PRLS measurements with new components so that
Figure 00000276
Figure 00000276
Figure 00000277
Figure 00000277
Figure 00000278
Figure 00000278
Figure 00000279
Figure 00000279
Figure 00000280
Figure 00000280
Figure 00000281
Figure 00000281
Figure 00000282
Figure 00000282
Figure 00000283
Figure 00000283
Figure 00000284
Figure 00000284
 при пропадании (отсутствии) наблюдений сигналов ИРИ 2 в матрице линеаризованных связей Н(k) значения h31(k), h34(k), h41(k), h44(k) принимают равными нулю; дополняют вектор экстраполированных наблюдений ПРЛС новыми компонентами
Figure 00000285
и
Figure 00000286
так, что
Figure 00000287
; значения
Figure 00000288
и
Figure 00000289
рассчитывают по формуламwhen the disappearance (absence) of observations of the signals of IRI 2 in the matrix of linearized relationships H(k) values h 31 (k), h 34 (k), h 41 (k), h 44 (k) are taken equal to zero; supplement the vector of extrapolated PRLS observations with new components
Figure 00000285
and
Figure 00000286
so
Figure 00000287
; values
Figure 00000288
and
Figure 00000289
calculated by formulas
Figure 00000290
Figure 00000290
Figure 00000291
Figure 00000291
 где
Figure 00000292
,
Figure 00000293
- компоненты вектора экстраполированных оценок параметров состояния ИРИ
Figure 00000294
.where
Figure 00000292
,
Figure 00000293
- components of the vector of extrapolated estimates of the RES state parameters
Figure 00000294
.
RU2021114362A 2021-05-21 Method for determining the coordinates and parameters of movement of radio emission sources based on the analysis of mutual location thereof RU2776869C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2776869C1 true RU2776869C1 (en) 2022-07-28

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116736286A (en) * 2023-05-24 2023-09-12 兰州理工大学 Progressive Bayes extended target tracking method and system based on random hypersurface

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116736286A (en) * 2023-05-24 2023-09-12 兰州理工大学 Progressive Bayes extended target tracking method and system based on random hypersurface
CN116736286B (en) * 2023-05-24 2024-02-06 兰州理工大学 Progressive Bayes extended target tracking method and system based on random hypersurface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Kalman filter and its application
CN109709537B (en) Non-cooperative target position and speed tracking method based on satellite formation
CA1212166A (en) Range/azimuth/elevation angle ship imaging for ordnance control
US4954837A (en) Terrain aided passive range estimation
CN111221018B (en) GNSS multi-source information fusion navigation method for inhibiting marine multipath
RU2458358C1 (en) Goniometric-correlation method of determining location of surface radio sources
US20080128546A1 (en) Tracking of a moving object
US5867256A (en) Passive range estimation using image size measurements
CN113466890B (en) Light laser radar inertial combination positioning method and system based on key feature extraction
CN107132542B (en) A kind of small feature loss soft landing autonomic air navigation aid based on optics and Doppler radar
CN111797478B (en) Strong maneuvering target tracking method based on variable structure multi-model
CN111102981B (en) High-precision satellite relative navigation method based on UKF
US11574480B2 (en) Computerized device for driving assistance
US20160299212A1 (en) Direct geolocation from tdoa, fdoa and agl
Bergman Bayesian inference in terrain navigation
CN112581610B (en) Robust optimization method and system for building map from multi-beam sonar data
RU2776869C1 (en) Method for determining the coordinates and parameters of movement of radio emission sources based on the analysis of mutual location thereof
CN112835034B (en) Dual-channel radar ground height measurement system and method
CN109188422A (en) A kind of Kalman filtering method for tracking target decomposed based on LU
RU2776079C1 (en) Method for determining the coordinates and motion parameters of radio emission sources
CN112729305B (en) Multi-target positioning method based on single aircraft seeker image information
CN102426357B (en) Multi-target tracking method with function of image confirmation
EP0820040A2 (en) Passive range estimation using image size measurements
CN102707278B (en) Multi-target tracking method for singular value decomposition
Bolelov et al. Using a MLAT Surveillance System to Locate Unmanned Aerial Vehicles Flying as a Swarm