интегрированная локационно-оптическая автоматическая система сопровождения подвижных объектов

Классы МПК:G01S13/66 радиолокационные следящие системы; аналогичные системы
G01S17/66 следящие системы с использованием электромагнитных волн, иных чем радиоволны
Автор(ы):, , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-10-26
публикация патента:

Изобретение относится к области систем слежения за подвижными объектами, в том числе с качающегося основания, а также может быть использовано для управления воздушным движением. Достигаемый технический результат заключается в повышении точности автосопровождения. Заявленная система состоит из локационного и оптико-электронного пеленгаторов, установленных на общей платформе, формирователя логики режимов, блока управления оптико-электронной системы, устройства автоматического сопровождения подвижного объекта, цифровой приборной следящей системы, устройства наведения и стабилизации, контура подслеживания, дополнительного преобразователя нестабилизированных координат в стабилизированные, выполненных и соединенных между собой определенным образом. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020

интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020

Формула изобретения

1. Интегрированная локационно-оптическая автоматическая система сопровождения подвижных объектов, содержащая два пеленгатора - локационный и оптико-электронный, первые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя логики режимов, и устройство наведения и стабилизации, включающее последовательно соединенные преобразователь стабилизированных координат в нестабилизированные, приборную следящую систему преобразователя координат и привод наведения и стабилизации, причем локационный и оптико-электронный пеленгаторы механически соединены друг с другом и кинематически связаны с первым выходом устройства наведения и стабилизации, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены устройство автоматического сопровождения, контур подслеживания выходного сигнала устройства автоматического сопровождения за выходом устройства наведения и стабилизации, содержащий последовательно соединенные первый блок сравнения, блок формирования траектории подслеживания, первый коммутатор и второй блок сравнения, и цифровая приборная следящая система, содержащая последовательно соединенные преобразователь «код-напряжение», второй коммутатор, интегрирующий привод и механическую передачу, а также блок управления оптико-электронной системы и дополнительный преобразователь нестабилизированных координат в стабилизированные, а в устройство наведения и стабилизации введен блок коррекции сигнала задающей скорости приборной следящей системы преобразователя координат, вход которого подключен ко второму выходу приборной следящей системы преобразователя координат, а выход - ко второму входу привода наведения и стабилизации, при этом выход второго блока сравнения подключен к входу устройства автоматического сопровождения, выход которого подключен к первому входу преобразователя «код-напряжение» и первому входу первого блока сравнения, а второй вход преобразователя «код-напряжение» подключен ко второму выходу цифровой приборной следящей системы, первый выход которой соединен со входом преобразователя стабилизированных координат в нестабилизированные, первый и второй выходы формирователя логики режимов соединены соответственно со входами управления первого и второго коммутатора, вторые выходы локационного и оптико-электронного пеленгаторов соединены соответственно со вторым входом второго блока сравнения и входом блока управления оптико-электронной системы, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора, второй выход устройства наведения и стабилизации соединен со входом дополнительного преобразователя нестабилизированных координат в стабилизированные, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, являющегося входом контура подслеживания.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство автоматического сопровождения включает в себя последовательно соединенные первый интегратор, блок сравнения, второй интегратор и усиливающий элемент входом соединенный со входом первого интегратора и выходом со вторым входом блока сравнения, причем входом устройства автоматического сопровождения цели является вход первого интегратора, а выходом - выход второго интегратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для систем автоматического сопровождения подвижных объектов с заданной точностью, преимущественно, с подвижного основания, а также может быть использовано в следящих системах, подверженных различным воздействиям - возмущающим и управляющим, содержащих скачки по положению и по скорости.

Известна телевизионно-оптическая система сопровождения со следящим стробом, содержащая последовательно соединенные телевизионную камеру, устройство обработки видеосигнала, решающее устройство, привод наведения. Барсуков Ф.И., Величкин А.И., Сухарев А.Д. Телевизионные системы летательных аппаратов. - М.: Советское радио, 1979. - 256 с., стр.232, рис 7.17, аналог.

Недостатком данной оптической системы сопровождения является ее высокая чувствительность к метеоусловиям и оптическим помехам, таким как атмосферная дымка, туман, дымопылевые помехи, засветки от ярких источников света и т.д., что объясняется работой телекамеры в видимой области спектра. Эта система также неспособна к автоматическому захвату объекта на автосопровождение. Переход в автоматический режим осуществляется посредством предварительного разворота пеленгатора на предназначенный для сопровождения объект таким образом, чтобы он оказался в переделах окна захвата внутри поля зрения. При этом в известной системе возникают недопустимые переходные процессы при переходе на автосопровождение. Данное обстоятельство существенно влияет на точность сопровождения из-за искажения образа объекта.

Известна также следящая оптико-электронная система, в которой повышение вероятности перехода на автосопровождение и повышение точности сопровождения обеспечивается за счет введения в следящую оптико-электронную систему между пеленгатором и блоком наведения и стабилизации последовательно соединенных первого преобразователя координат, схемы плавного ввода ошибки, корректирующего устройства и второго преобразователя координат. Дополнительное улучшение качества достигается за счет введения задержки при отключении запоминающего устройства от выхода первого преобразователя координат, использования корректирующего устройства, создающего астатизм второго порядка в замкнутом контуре. Патент Российской Федерации №2211462, МПК7 G01S 17/66, G05D 3/12, H04N 7/18 2003 г., аналог.

Однако, используемое в данной следящей системе устройство плавного ввода сигнала рассогласования выбирает рассогласование в системе при отработке сигналов упреждения в течение не менее 3 с, что для комплекса, время наблюдения и сопровождения подвижного объекта которым до его исчезновения составляет 10-15 с, является значительной величиной, влияющей на снижение тактико-технических характеристик. Также в предложенной структуре системы сопровождения не решены актуальные для оптической системы сопровождения вопросы обеспечения плавного без скачков движения выходного вала устройства наведения и стабилизации при наведении и сопровождении подвижного объекта.

Известен также радиолокатор сопровождения, содержащий передатчик, приемник, последовательно соединенные антенну, двигатель вращения облучателя, генератор опорных напряжений, блок выделения сигналов ошибки, устройство наведения и стабилизации. Динамика следящих приводов. / Под ред. Л.В.Рабиновича. - М.: Машиностроение, 1982. - 496 с., стр.132, рис.2.26; Радиолокационные устройства. / Под ред. В.В.Григорина-Рябова. - М.: Советское радио. - 1970, стр.570, рис.21.12, аналог.

Недостатком радиолокатора является чувствительность к средствам радиоэлектронного излучения и затруднительность работы при малых углах места из-за близости подстилающей поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является свободная от основных недостатков телевизионной и радиолокационной систем известная интегрированная радиолокационно-оптическая система сопровождения за объектами в пространстве, в том числе и с подвижного основания, которая содержит последовательно соединенные оптико-электронный пеленгатор, блок сравнения, первый коммутатор и блок фильтрации, последовательно соединенные блок памяти, второй коммутатор и сумматор, последовательно соединенные локационный пеленгатор и формирователь логики режимов, а также устройство наведения и стабилизации. Локационный и оптико-электронный пеленгаторы механически соединены между собой и имеют кинематическую связь с выходным валом устройства наведения и стабилизации. Второй выход локационного пеленгатора подключен ко второму входу второго коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом оптико-электронного пеленгатора. Второй выход второго коммутатора связан со входом устройства наведения и стабилизации, чей второй выход подключен ко второму входу сумматора, выходом соединенного со входом оптико-электронного пеленгатора. Выход блока фильтрации соединен со вторым входом первого коммутатора, второй выход которого подключен ко входу блока памяти. Второй выход оптико-электронного коммутатора соединен со вторым входом формирователя логики режимов, чьи первый и вторые выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго коммутаторов, второй вход блока сравнения соединен со вторым выходом локационного пеленгатора. №2197002, МПК 7 G01S 13/66, 17/66, 2003 г., прототип.

Первый пеленгатор содержит последовательно соединенные телевизионную камеру и телевизионный автомат (ТА). ТА содержит последовательно соединенные блок обработки видеосигнала, вход которого соединен с первым входом телевизионной камеры, решающее устройство, электронный интегратор, а также задающее устройство, вход которого соединен со вторым входом телевизионной камеры, а выход - со вторым входом решающего устройства. Выход ТА является выходом первого пеленгатора.

Второй пеленгатор содержит передатчик, приемник, последовательно соединенные антенну, облучатель, генератор опорных напряжений, блок выделения сигнала ошибки. Выход блока выделения ошибки является выходом второго пеленгатора.

Устройство наведения и стабилизации состоит из последовательно соединенных преобразователя стабилизированных координат в нестабилизированные, приборной следящей системы преобразователя координат, привода наведения и стабилизации.

Названная автоматическая система сопровождения объединяет достоинства двух пеленгаторов локационного и телевизионного. Система обеспечивает автоматизацию захвата на автосопровождение в оптическом режиме, а также повышение устойчивости сопровождения объекта и возможность восстановления сопровождения в оптическом режиме в случае перерыва оптической связи. Однако ее недостатком является низкая точность сопровождения визируемых объектов в момент переключения пеленгаторов и необходимость применения специальных средств коррекции, обеспечивающих плавное без скачков и колебаний движение выходного вала устройства наведения и стабилизации. В момент переключения пеленгаторов на вход устройства наведения и стабилизации поступает ступенчатый входной сигнал. В результате переходного процесса возникают большие угловые скорости пеленгаторов относительно сопровождаемого объекта, и из-за ограниченной частоты опроса датчиков и запаздывания в обработке сигналов точность выделения координат подвижного объекта снижается, возможна его кратковременная потеря. Необходимость плавного без скачков наведения телевизионного пеленгатора объясняется типом используемого чувствительного элемента в конструкции телевизионного пеленгатора, работающего на принципе накопления заряда, который предполагает отсутствие перемещений проекции цели на фотокатоде чувствительного элемента оптического пеленгатора относительно установившегося положения. При наличии колебаний проекции цели возникает явление «размытия» изображения цели на видеоконтрольном устройстве, что приводит к искажению образа цели в ТА и в конечном счете возможна потеря сопровождения подвижного объекта ТА телевизионной системы.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности сопровождения интегрированной автоматической системы в установившемся и переходном режимах, содержащих скачки по положению и по скорости, без изменения параметров и характеристик составных частей комбинированной системы сопровождения.

Для решения указанной задачи в интегрированную локационно-оптическую автоматическую систему сопровождения подвижных объектов, содержащую оптико-электронный и локационный пеленгаторы, первые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя логики режимов, и устройство наведения и стабилизации, включающее последовательно соединенные преобразователь стабилизированных координат в нестабилизированные, приборную следящую систему преобразователя координат и привод наведения и стабилизации, причем локационный и оптико-электронный пеленгаторы механически соединены между собой и имеют кинематическую связь с первым выходом устройства наведения и стабилизации, введены устройство автоматического сопровождения (УАС), контур подслеживания выходного сигнала УАС за выходом устройства наведения и стабилизации, содержащий последовательно соединенные первый блок сравнения, блок формирования траектории подслеживания, первый коммутатор и второй блок сравнения, и цифровая приборная следящая система (ЦПСС), содержащая последовательно соединенные преобразователь код-напряжение, второй коммутатор, интегрирующий привод и механическую передачу, причем выход второго блока сравнения подключен к входу устройства автоматического сопровождения, выходом подключенного к входу преобразователя код-напряжение и первому входу первого блока сравнения, первый выход ЦПСС подключен к входу устройства наведения и стабилизации, а второй - к входу преобразователя код-напряжение, а также блок управления оптико-электронной системы и дополнительный преобразователь нестабилизированных координат в стабилизированные, а в устройство наведения и стабилизации введен блок коррекции сигнала задающей скорости приборной следящей системы преобразователя координат, входом подключенный ко второму выходу приборной следящей системы преобразователя координат, а выходом ко второму входу привода наведения и стабилизации, при этом первый и второй выход формирователя логики режимов соединены с входами управления первого и второго коммутаторов соответственно, вторые выходы оптико-электронного и локационного пеленгаторов соединены соответственно с входом блока управления оптико-электронной системы и вторым входом второго блока сравнения; выход блока управления оптико-электронной системы соединен со вторым входом второго коммутатора, второй выход устройства наведения и стабилизации соединен с входом дополнительного преобразователя координат, выходом соединенного со вторым входом первого блока сравнения контура подслеживания.

Устройство автоматического сопровождения включает в себя последовательно соединенные первый интегратор, суммирующее устройство, второй интегратор и усиливающий элемент, входом соединенный с входом первого интегратора и выходом со вторым входом суммирующего устройства, причем входом устройства автоматического сопровождения является вход первого интегратора, а выходом - выход второго интегратора.

Система содержит оптико-электронный (ОЭПл) 1 и радиолокационный (ЛПл) 2 пеленгаторы; формирователь логики режимов (ФЛР) 3, устройство наведения и стабилизации (УНС) 4, включающее преобразователь стабилизированных координат в нестабилизированные (ПК) 5, приборную следящую систему преобразователя координат (ПСС) 6, привод наведения и стабилизации (ПНС) 7, устройство автоматического сопровождения (УАС) 8, контур подслеживания (КП) 9 выходного сигнала УАС за выходом устройства наведения и стабилизации, включающий первый блок сравнения (БС1) 10, блок формирования траектории подслеживания (БФТП) 11, первый коммутатор (Ком.1) 12, второй блок сравнения (БС 2) 13, цифровую приборную следящую систему (ЦПСС) 14, включающую в себя преобразователь код-напряжение (ПКН) 15, второй коммутатор (Ком.2) 16, интегрирующий привод (Инт.пр) 17, механическую передачу (МП) 18, блок управления оптико-электронной системы (БУ ОЭС) 19, дополнительный преобразователь нестабилизированных координат в стабилизированные (ПКд) 20, блок коррекции (БК) 21 сигнала задающей скорости приборной следящей системы преобразователя координат.

Устройство автоматического сопровождения содержит первый интегратор (Инт.1) 22, блок сравнения (БС) 23, второй интегратор (Инт.2) 24, усиливающий элемент (УЭ) 25.

На фиг.1 приведена функциональная схема интегрированной радиолокационно-оптической автоматической системы сопровождения, на фиг.2 - функциональная схема УАС, на фиг.3 - амплитудно-частотные характеристики УАС, на фиг.4 - функциональная схема контура подслеживания с УАС, на фиг.5 - осциллограммы работы контура подслеживания, на фиг.6, 7 и 8, 9 приведены соответственно аппаратная реализация и частотные характеристики блока коррекции сигнала задающей скорости приборной следящей системы преобразователя координат с полосовым и режекторным фильтрами.

Все используемые составные части системы сопровождения являются известными либо могут быть получены из известных устройств путем их объединения известными методами.

Оптико-электронный пеленгатор может быть выполнен, как это описано в аналоге [1]. Локационный пеленгатор может быть взят аналогичным [2] (стр.219, рис.6.1). Коммутаторы могут быть реализованы на герконах, реле, электронных ключах и т.п. Блоки сравнения, фильтрации, а также сумматор могут быть реализованы на операционных усилителях [3, 4] или цифровых микросхемах. Устройство наведения и стабилизации может быть реализовано, как в прототипе, на базе гидравлических, электрических [5], в т.ч. и на базе моментных двигателей и т.п. сервоприводов. При необходимости работы при больших углах возвышения или существенных значениях амплитуды качек, когда система сопровождения может потерять устойчивость в результате возникновения положительных перекрестных связей из-за несовпадения измерительной (стабилизированной) и исполнительной (нестабилизированной) систем координат, УНС может быть дополнено преобразователями координат. Например, УНС может представлять собой последовательно соединенные преобразователь координат из стабилизированной системы координат пеленгатора в нестабилизированную систему координат сервопривода. Привод наведения и стабилизации может быть выполнен, как в прототипе, на базе гидравлических, электрических, моментных и т.п. сервоприводов. Вопросы применения и построения преобразователей координат подробно описаны в [6]. Параметры УАС и БК при известных требованиях к контуру сопровождения могут быть получены по правилам, изложенным в [7], с реализацией аппаратной части на основе методов, приведенных в [4].

Работа интегрированной локационно-оптической автоматической системы сопровождения при управляющем и возмущающем воздействиях, содержащих скачки по скорости и по положению, заключается в следующем.

Пеленгаторы 1, 2 ведут слежение за объектом одновременно и выдают сигналы, пропорциональные угловому отклонению сопровождаемого объекта от линии визирования независимо один от другого. Сигнал от одного из пеленгаторов в зависимости от положения коммутирующего устройства поступает через второй блок сравнения 13 и УАС 8 на вход цифровой приборной следящей системы 14, управляющей устройством наведения и стабилизации 4 в радиолокационном режиме, и от другого пеленгатора в оптическом режиме через блок управления оптико-электронной системы 19 и второй коммутатор 16 на вход интегрирующего привода 17 цифровой приборной следящей системы 14, управляющей устройством наведения и стабилизации 4, которое выполняет разворот пеленгаторов на сопровождаемый объект.

В режиме сопровождения объекта в приемном устройстве локационного пеленгатора вырабатываются ошибки сопровождения горизонтального и вертикального наведения интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 ц, интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 ц. Эти ошибки поступают в цифровое устройство автоматического сопровождения 8, где в цифровом виде, с учетом угла скручивания плоскостей визирования антенн сопровождения объекта, вычисляются величины курсового угла и угла места (КУ ц и УМц - стабилизированные координаты пеленга и угла места сопровождаемого объекта).

Данные стабилизированные координаты (углы КУц и УМ ц) преобразуются из двоичного кода в координаты, пропорциональные углу поворота выходного вала устройства наведения и стабилизации, с помощью цифровой приборной следящей системы (ЦПСС) курсового угла и угла места. В ЦПСС обеспечивается главная отрицательная обратная связь через преобразователь код-напряжение 15, от которого в ЦПСС поступают коды значений угловых координат, отображающих текущее положение механизмов КУ и УМ.

С выходных датчиков ЦПСС данные пеленга и угла места сопровождаемого объекта в стабилизированной системе координат в виде угла поворота поступают в счетно-решающее устройство (преобразователь 5 стабилизированных координат в нестабилизированные), обеспечивающее, с учетом данных навигационной системы о качках корабля, выработку из стабилизированных угловых координат объекта пеленга и угла места - углов горизонтального и вертикального наведения (ВН, ГН) антенного поста. Данные качек объекта из корабельной системы гиростабилизации в счетно-решающее устройство поступают по синхронной двухотсчетной связи на вращающихся трансформаторах.

Выработанные в преобразователе координат сигналы рассогласования между углами горизонтального и вертикального наведения антенны сопровождения (АС) и текущими угловыми координатами электрической оси антенны сопровождения по синхронной связи передаются на приводы наведения и стабилизации антенны 7, где усиливаются и передаются на исполнительные двигатели приводов антенны для отработки углов рассогласования. В результате отработки ошибок сопровождения равносигнальное направление антенны сопровождения совмещается с направлением на объект.

Кроме углов наведения в приборной следящей системе 6 преобразователя 5 координат вырабатывается напряжение, пропорциональное скорости изменения углов горизонтального либо вертикального наведения (интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 вн, интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 гн), которое передается на один из входов привода наведения и стабилизации 7 антенны сопровождения АС.

Качество наведения на подвижный объект (время регулирования, перерегулирование) и динамическая точность в радиолокационной системе обеспечиваются за счет устройства автоматического сопровождения (УАС) 8, функциональная схема УАС показана на фиг.2. УАС имеет в своем составе два интегратора и создает в контуре радиолокационного сопровождения астатизм второго порядка по управлению. Амплитудно-частотные характеристики УАС приведены на фиг.3. Введение астатизма второго порядка в контур сопровождения подвижного объекта обеспечивает требуемые точностные характеристики контура сопровождения радиолокационной системы.

Обеспечение характеристик точности телевизионной системы выполнено введением астатизма по управлению за счет перевода цифровой приборной следящей системы 14, преобразующей код УАС 8 в углы поворота, в интегрирующий режим с помощью второго коммутатора 16. Последнее обеспечивает точность сопровождения подвижного объекта телевизионной системой, но порождает скачкообразное движение радиолокационной системы при переключении пеленгаторов из-за рассогласования выходных сигналов УАС и ЦПСС, что обусловлено отсутствием подслеживания выходного сигнала УАС за выходом ЦПСС, работающей в интегрирующем режиме. Для исключения скачков выходной сигнал УАС при переключении пеленгаторов должен быть равен углу ЦПСС. Причем, чем на больший угол отворачивается ЦПСС от согласованного положения, тем большее рассогласование будет в сигналах УАС и ЦПСС. С целью обеспечения согласованного положения выхода УАС и ЦПСС при работе телевизионной системы организован следящий высокодинамичный контур подслеживания 9, обеспечивающий согласованное положение выходов УАС и ЦПСС. Учитывая равенство углов ЦПСС после преобразования в преобразователе 5 координат углу УНС, с учетом реализации функциональных связей в интегрированной системе сопровождения, в качестве входного сигнал на контур подслеживания используется преобразованный в дополнительном преобразователе координат 20 выходной угол УНС. Контур подслеживания при движении ЦПСС со скоростью 5 град/с обеспечивает согласование выходного сигнала УАС с выходным углом ЦПСС за время менее 0.1 с при отсутствии перерегулирования. Осциллограммы отработки скачка рассогласования контуром подслеживания приведены на фиг.5. Качество работы контура подслеживания обеспечено выбором коэффициента усиления по контуру и передаточной функции блока 11 формирования траектории подслеживания вида

интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020

где К - коэффициент усиления блока формирования траектории подслеживания, выбираемый исходя из требований точности и быстродействия [7] (от 8 до 10);

T1 , T2 - постоянные времени, причем Т 2 выбирается так, чтобы обеспечить компенсацию запаздывания, вводимого интеграторами УАС.

Введение контура подслеживания при переключении пеленгаторов обеспечивает скачки линии визирования на уровне (0.2-0.4) мрад (без контура подслеживания колебания линии визировании относительно направления на объект достигали 5-10 мрад). Таким образом, использование контура подслеживания обеспечивает переключение структур системы управления с жестко установленными пеленгаторами на антенном посту с радиолокационного пеленгатора на оптический (телевизионный) практически без скачков и перерегулирования.

При сопровождении подвижного объекта телевизионным и радиолокационным пеленгатором возможно скачкообразное неплавное движение антенного поста. Причем скачкообразное движение пеленгатора радиолокационной системы в пределах диаграммы направленности ±3 мрад по ВН и ±6 мрад по ГН не приводит к срыву автосопровождения объекта, но скачкообразное движение антенного поста в связи с физическими процессами, происходящими в телевизионной камере при обработке изображения, критично для оптической системы. Причиной для неравномерного движения пеленгатора является аппаратная реализация устройства наведения и стабилизации. Управление приводами наведения и стабилизации происходит с приборной следящей системы 6 преобразователя координат 5 с использованием синхронной связи между ПНС и ПСС. Динамические характеристики ПНС обеспечиваются по структуре комбинированного управления, предполагающей использование задающей скорости с устройства управления движением ПНС - приборной следящей системы преобразователя координат (ПСС) 6. Колебательные составляющие в сигнале угла и скорости ПСС обусловлены погрешностями изготовления механического редуктора приборной системы: люфтом, трением, нежесткостью и кинематическими погрешностями в механическом редукторе. С учетом отрабатываемых скоростей ПСС 6 и передаточного числа редуктора колебательные составляющие имеют частоту 5-6 Гц и амплитуду на уровне 0.1-0.15 от текущего значения скорости (параметры колебаний скорости и угла получены при изготовлении шестерен редуктора с классом точности 5, 6). Учитывая частотные характеристики привода наведения, в частности полосы пропускания скоростного контура 6 Гц и позиционного контура 0.8 Гц, колебательные составляющие в сигнале углового положения, поступающие на первый вход привода наведения (ПНС) 7 антенны с ПСС 6, подавляются динамической структурой привода наведения 7, а колебательные составляющие в сигнале задающей скорости, поступающем на второй вход ПНС и обеспечивающем заданные динамические характеристики привода наведения и стабилизации, практически без искажений отрабатывается скоростным контуром привода наведения и стабилизации. Такая реализация обеспечивает динамические ошибки приводов в пределах, заданных по ТЗ - 3-4 мрад, но в сигнале ошибки привода при отработке управляющих воздействий с приборной следящей системы преобразователя координат присутствуют колебательные составляющие со скоростью изменения до 15-25 мрад/с. Для устойчивой работы пеленгатора оптической системы (отсутствие «размыва» изображения визируемого объекта) необходимо иметь скорость изменения ошибки ПНС не более 2.5 мрад/с.

Требуемые скорости изменения ошибки ПНС обеспечены за счет фильтрации сигнала задающей скорости с ПСС преобразователя координат блоком коррекции 21. Блок коррекции может быть реализован в виде полосового фильтра с передаточной функцией типа

интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020

где T1=0.08 с; Т 2=0.4-0.5 с

или фильтра пробки с передаточной функцией

интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020

где T1=T2 =0.03 c, интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 1=0.1, интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 2=0.5

Выбор параметров передаточных функций фильтров (постоянная времени Т и показатель колебательности интегрированная локационно-оптическая автоматическая система   сопровождения подвижных объектов, патент № 2321020 ) должен обеспечивать подавление колебательных составляющих в сигнале задающей скорости на частоте 5-6 Гц не менее чем в 8-10 раз и не вносить фазовых сдвигов на частотах управляющих воздействий. Аппаратная реализация и частотные характеристики фильтров приведены на фиг.6, 7. Добиться исключения колебаний ужесточением требований на изготовление шестерен и повышением качества сборки приборных систем не представляется возможным, так как шестерни у существующих механизмов выполнены практически по предельному для существующего оборудования классу точности. Дальнейшее ужесточение требует уникального оборудования и приводит к неоправданному завышению стоимости изготовления механизмов.

Таким образом, в предлагаемой интегрированной локационно-оптической автоматической системе сопровождения подвижных объектов, в отличие от известной, возможность переключения пеленгаторов в процессе сопровождения подвижных объектов без потери точности сопровождения достигается за счет формирования необходимых параметров переходного процесса в системе путем организации контура подслеживания выходного сигнала УАС за выходным сигналом УНС. Время реакции контура подслеживания на максимальное рассогласование не превышает 0.1 с при апериодическом характере отработки сигнала рассогласования. Одновременно за счет фильтрации сигнала задающей скорости блоком коррекции обеспечивается подавление колебательных составляющих в сигнале задающей скорости приборной системы преобразователя координат, управляющей движением привода наведения и стабилизации. Введение блока коррекции фильтрующего сигнал задающей скорости гарантирует плавное без скачков и колебаний движение пеленгаторов при наведении и сопровождении объектов и устойчивое сопровождение визируемого объекта с исключением явления «размытия» изображения на видеоконтрольном устройстве и потери подвижного объекта из поля зрения телевизионного пеленгатора.

Источники информации

1. Барсуков Ф.И., Величкин А.И., Сухарев А.Д. Телевизионные системы летательных аппаратов. - М.: Советское радио, 1979. - 256 с., стр.232, рис.7.17.

2. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоэлектронные системы самонаведения. - М.: Радио и связь, 1982.

3. Справочник по интегральным микросхемам. - М.: Энергия, 1981.

4. Тетельбаум И.И., Шнейдер Ю.Р. 400 схем для АВМ. - М.: Энергия, 1978.

5. Чиликин М.Г., Сандлер А.С., Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с.: ил.

6. Ривкин С.С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. - М.: Наука, 1978.

7. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 768 с.

Класс G01S13/66 радиолокационные следящие системы; аналогичные системы

способ управления инерционным приводом антенны -  патент 2518685 (10.06.2014)
способ адаптации отражающих поверхностей антенны -  патент 2518398 (10.06.2014)
интегрированная автоматическая система сопровождения -  патент 2498345 (10.11.2013)
адаптивный следящий измеритель -  патент 2492506 (10.09.2013)
способ сопровождения траектории цели -  патент 2488136 (20.07.2013)
способ сопровождения объекта и способ формирования сигнала управления положением луча приемно-передающего антенного устройства системы сопровождения объекта -  патент 2476904 (27.02.2013)
следящий измеритель -  патент 2435172 (27.11.2011)
способ помехозащищенного обнаружения маневра воздушной цели -  патент 2403590 (10.11.2010)
система сопровождения подвижных объектов -  патент 2388010 (27.04.2010)
следящая система сопровождения подвижных объектов -  патент 2381524 (10.02.2010)

Класс G01S17/66 следящие системы с использованием электромагнитных волн, иных чем радиоволны

кольцевая ретрорефлекторная система -  патент 2529449 (27.09.2014)
устройство для обнаружения объекта на удаленном фоне -  патент 2505839 (27.01.2014)
сканирующее устройство кругового обзора -  патент 2470325 (20.12.2012)
оптико-электронный модуль большой дальности "фокус-д" -  патент 2427006 (20.08.2011)
способ обнаружения объектов -  патент 2395787 (27.07.2010)
устройство для селекции объектов на неоднородном удаленном фоне -  патент 2390039 (20.05.2010)
следящая система сопровождения подвижных объектов -  патент 2381524 (10.02.2010)
способ определения координат космического объекта -  патент 2319172 (10.03.2008)
устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения -  патент 2312372 (10.12.2007)
способ формирования управления приводами исполнительного устройства в оптико-электронных системах сопровождения и устройство, реализующее оптико-электронную систему сопровождения -  патент 2310888 (20.11.2007)
Наверх