способ определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения
Классы МПК: | G01S13/87 комбинации радиолокационных систем, например первичных систем с вторичными |
Автор(ы): | Шатовкин Роман Родионович (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники (военный институт) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-12-24 публикация патента:
10.09.2009 |
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиоэлектронным системам измерения координат, и может быть использовано в бортовых и наземных радиоэлектронных системах сопровождения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в режиме радиомолчания. Сущность изобретения заключается в том, что для определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения используются параметры его криволинейного движения: радиус окружности, по дуге которой движется летательный аппарат относительно радиоэлектронной системы сопровождения, изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и угловая скорость движения летательного аппарата, значение которой принимается постоянным. 3 ил.
Формула изобретения
Способ определения скорости сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения, отличающийся тем, что скорость сближения маневренного летательного аппарата с радиоэлектронной системой сопровождения в k-й момент времени Vk определяют через скорость сближения в (k-1)-й момент времени Vk-1, через радиус окружности, по дуге которой движется летательный аппарат относительно радиоэлектронной системы сопровождения в (k-1)-й момент времени, rk-1 , изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и через угловую скорость движения летательного аппарата, принимаемую постоянной, =1,159 рад/с:
где Т - интервал дискретизации; µ=0,0935 с-1 - величина, обратная постоянной времени маневра летательного аппарата; nrk - гауссовский шум с дисперсией 2·µ· 2 r и математическим ожиданием mr=269 м; r=197 м - средне-квадратическое отклонение радиуса окружности, по дуге которой движется летательный аппарат относительно радиоэлектронной системы сопровождения; значение V0 определяют при работе радиоэлектронной системы сопровождения в активном режиме; принимают, что r0=0 м и nr0 =mr; при этом в режиме радиомолчания значения параметров µ, Т, , r, mr, V0, r0 ,
nr0 устанавливаются исходными.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиоэлектронным системам измерения координат, и может быть использовано в бортовых и наземных радиоэлектронных системах сопровождения (РЭСС).
Известен способ определения скорости сближения маневренного летательного аппарата (ЛА) с РЭСС в режиме радиомолчания (см. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей: пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.).
Сущность данного способа состоит в следующем. Скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени Vk определяют через скорость и ускорение сближения ЛА с РЭСС в (k-1)-й момент времени Vk-1 и ak-1 соответственно, в предположении, что данное ускорение постоянно:
Т - интервал дискретизации; значения скорости и ускорения сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V 0 и а0 соответственно, определяют при работе РЭСС в активном режиме.
Недостатком данного способа является низкая точность определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС вследствие несоответствия принятого постоянным ускорения сближения ЛА с РЭСС реальной динамике данного ускорения.
Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому способу является способ определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания (см. Зингер Р. Оценка характеристик оптимального фильтра для слежения за пилотируемой целью // Зарубежная радиоэлектроника. - 1971. - № 8. - С.40-57), принятый за прототип.
Сущность способа, принятого за прототип, состоит в том, что скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени Vk определяют через скорость и ускорение сближения ЛА с РЭСС в (k-1)-й момент времени Vk-i и ak-1 соответственно, в предположении, что данное ускорение описывается экспоненциально коррелированным процессом:
Т - интервал дискретизации; - величина, характеризующая скорость изменения ускорения; nak - гауссовский шум с дисперсией и математическим ожиданием ma=0 м/с2 ; a - среднеквадратическое отклонение (СКО) ускорения; значения скорости и ускорения сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V0 и а0 соответственно, определяют при работе РЭСС в активном режиме; принимают, что отсчет гауссовского шума в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания имеет значение na0=ma=0 м/с 2.
Недостатком способа, принятого за прототип, является низкая точность определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС вследствие несоответствия модели изменения скорости, характеризуемой параметрами прямолинейного движения, реальной динамике скорости маневренного ЛА.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени Vk определяют через скорость сближения в (k-1)-й момент времени Vk-1, через радиус окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС в (k-1)-й момент времени, rk-1, изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и через угловую скорость движения ЛА , принимаемую постоянной:
Т - интервал дискретизации; µ - величина, обратная постоянной времени маневра ЛА; nrk - гауссовский шум с дисперсией и математическим ожиданием mr; r - СКО радиуса окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС; значение скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V0 определяется измерителем скорости при работе РЭСС в активном режиме; принимают, что радиус окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС, в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания принимает значение r0=0 м в предположении, что в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания сопровождаемый маневренный ЛА движется по прямолинейной траектории относительно РЭСС, и отсчет гауссовского шума в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания принимает значение математического ожидания этого шума nr0=mr.
Результаты проведенных исследований параметров движения маневренного ЛА (истребителя) показали, что угловая скорость движения истребителя изменяется в небольшом диапазоне значений, что обусловлено спецификой его применения. Поэтому допущение о постоянстве угловой скорости движения маневренного ЛА в выражении (5) вполне правомерно.
На основе экспериментальных данных для маневренного ЛА типа «истребитель» было определено, что =1,159 рад/с; µ=0,0935 с-1; r=197 м; mr=269 м.
Физический смысл угловой скорости движения маневренного ЛА пояснен на фигуре 1.
Предлагаемый способ определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения реализуется как программно на электронно-вычислительной машине, так и аппаратно при помощи соответствующих устройств.
Один из вариантов программной реализации предлагаемого способа представлен на фигуре 2 при помощи логической схемы алгоритма функционирования программы определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.
Логическая схема состоит из блока «Данные» I; блока «Подготовка» II; блоков «Процесс» III, IV, V; блока «Запоминаемые данные» VI; блоков «Оперативное запоминающее устройство» VII, VIII.
В блоке I устанавливаются исходные значения параметров µ, Т, , r, mr, V0, r0 и nr0. Вычисление выражений, определяющих значения Vk, rk и nrk в k-й момент времени, в блоках III, IV, V производится параллельно. Результаты вычислений блоков III, IV, V запоминаются (блок VI) для использования на следующем шаге вычислений в (k+1)-й момент времени (блок II). Вычисленное в блоке III значение Vk в k-й момент времени запоминается в оперативном запоминающем устройстве (блок VII). Функционирование блоков II, III, IV, V, VI, VII осуществляется до момента сброса сопровождения (блок VIII).
Форма записи выражений в вычислительных блоках II, III, IV, V приведена для вычислительной среды Mathcad 2000.
Один из вариантов аппаратной реализации предлагаемого способа представлен на фигуре 3 при помощи функциональной схемы устройства определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.
Устройство состоит из схемы вычитания 1; схемы деления 2; схем умножения 3, 4, 5, 10; схем сложения 6, 11; линий задержки на Т 7, 8, 13; схемы вычисления экспоненты 9; генератора шума 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом. На первый вход схемы вычисления экспоненты 9 поступает сигнал µ, а на второй вход - сигнал Т; с выхода схемы вычисления экспоненты 9 сигнал подается на второй вход схемы умножения 10 и второй вход схемы вычитания 1, на первый вход которой поступает сигнал «1»; с выхода схемы вычитания 1 сигнал 1-ехр{-µ·Т} подается на первый вход схемы деления 2, на второй вход которой поступает сигнал µ; с выхода схемы деления 2 сигнал (1-ехр{-µ·Т})/µ подается на первый вход схемы умножения 3, на второй вход которой поступает сигнал rk-1 с выхода линии задержки на Т 8; также с выхода линии задержки на Т 8 сигнал rk-1 подается на первый вход схемы умножения 10; с выхода схемы умножения 10 сигнал rk-1·ехр{-µ·Т} поступает на первый вход схемы сложения 11, на второй вход которой подается сигнал nrk-1 с выхода линии задержки на Т 13, на вход которой поступает сигнал nrk с выхода генератора шума 12, на первый вход которого подается сигнал mr, а на второй вход - сигнал r; с выхода схемы сложения 11 сигнал rk поступает на вход линии задержки на Т 8; с выхода схемы умножения 3 сигнал rk-1·(1-ехр{-µ·Т})/µ подается на второй вход схемы умножения 5, на первый вход которой поступает сигнал 2 с выхода схемы умножения 4, на первый и второй входы которой подается сигнал ; с выхода схемы умножения 5 сигнал rk-1· ·(1-ехр{-µ·Т})µ поступает на первый вход схемы сложения 6, на второй вход которой подается сигнал Vk-1 с выхода линии задержки на Т 7; с выхода схемы сложения 6 сигнал Vk поступает на вход линии задержки на Т 7 и на вход устройства отображения.
Результаты проведенных исследований подтверждают целесообразность применения на практике предлагаемого способа определения скорости сближения маневренного ЛА с РЭСС в режиме радиомолчания на основе использования параметров его криволинейного движения.
Класс G01S13/87 комбинации радиолокационных систем, например первичных систем с вторичными