устройство распознавания стреляющих систем

Формула изобретения

Устройство распознавания стреляющих систем, содержащее последовательно соединенные запоминающее устройство, блок сглаживания полученных прямоугольных координат траектории полета снаряда, блок преобразования сглаженных координат, первое пороговое устройство, блок памяти условных плотностей вероятности принадлежности цели к каждому из четырех классов, блок определения максимума условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов, устройство сравнения и блок анализа возрастания значений доплеровской частоты, а также второе пороговое устройство, вход которого подключен ко второму выходу первого порогового устройства, а первый и второй выходы второго порогового устройства и выход блока определения максимума условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов объединены между собой и с входом устройства сравнения, при этом первый выход запоминающего устройства соединен со вторым входом блока анализа возрастания значений доплеровской частоты, а также последовательно соединенные блок вычисления дополнительных параметров распознавания, первый блок анализа параметров траектории, второй блок анализа параметров траектории, блок обнуления условных показателей вероятности, первый блок получения условных показателей вероятности, второй блок получения условных показателей вероятности, третий блок получения условных показателей вероятности, четвертый блок получения условных показателей вероятности, блок суммирования условных показателей вероятности, блок сравнения сумм условных показателей вероятности, при этом первый выход блока анализа возрастания значений доплеровской частоты соединен с входом блока вычисления дополнительных параметров распознавания, а второй выход устройства сравнения объединен со вторыми выходами блока анализа возрастания значений доплеровской частоты, первого и второго блоков анализа параметров траектории, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные блок анализа класса цели, первый блок вычисления перегрузки, второй блок вычисления перегрузки, третий блок вычисления перегрузки и блок сравнения перегрузки, при этом первый вход блока анализа класса цели соединен с выходом блока сравнения сумм условных показателей вероятности, а второй его вход соединен с вторым выходом устройства сравнения, первый выход блока анализа класса цели соединен с первым входом первого блока вычисления перегрузки, выход которого соединен с первым входом второго блока вычисления перегрузки, при этом вторые входы первого и второго блоков вычисления перегрузки соединены с выходом блока преобразования сглаженных координат, а выход второго блока вычисления перегрузки соединен последовательно с третьим блоком вычисления перегрузки и блоком сравнения перегрузки, выход блока сравнения перегрузки, соединенный с вторым выходом блока анализа класса цели, является выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиолокационных технических средств распознавания класса стреляющих артиллерийских систем противника по результатам измерения текущих координат снаряда (мины, ракеты) на траектории.

Предполагаемое изобретение является усовершенствованием известного устройства, описанного в техническом решении по патенту РФ № 2295739 [1], которое реализовано в изделии 1Л260 и которое является усовершенствованием известного устройства, описанного в техническом решении по патенту РФ № 2231084 [2], которое реализовано в изделиях 1Л219и 1Л219М.

Согласно изобретениям по патентам РФ № 2231084 и № 2295739 во время сопровождения снаряда на траектории в заданные моменты времени осуществляется измерение его текущих координат, которые затем сглаживаются, в результате чего находятся оценки координат: горизонтальные составляющие скорости и ускорения в любой точке интервала сопровождения, и фиксируется факт возрастания" (убывания) доплеровской частоты сигнала. После чего производится расчет горизонтальных составляющих скорости Vcp и ускорения Wcp для середины интервала наблюдения. Далее по полученным оценкам горизонтальных составляющих скорости и ускорения для середины интервала наблюдения определяется значение баллистической функции Е и значение баллистического коэффициента С, а так же их отношения E/Vcp и Wcp/V определение характера участка траектории - активный или пассивный - осуществляется по знаку баллистической функции. Для активного участка по предварительно выбранному порогу баллистической функции производится отнесение цели к 5 или 6 классам: 5 класс - тактические ракеты (активный участок), 6 класс - активно-реактивные снаряды, активно-реактивные мины (АРС, АРМ). Для пассивного участка траектории величины горизонтальных скоростей и ускорений используются для определения условных плотностей вероятности принадлежности наблюдаемой баллистической цели к каждому из четырех классов:

1 класс - гаубицы;

2 класс - минометы;

3 класс - РСЗО;

4 класс - тактические ракеты (пассивный участок).

Отнесение объекта к тому или иному классу осуществляется по максимуму условной плотности вероятности принадлежности наблюдаемой баллистической цели к одному из четырех классов.

В случае если предварительное распознавание по величине баллистической функции и по максимуму условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов показало принадлежность цели к 2, 4, 5 или 6 классу, дополнительное распознавание не проводится. Если же предварительное распознавание показало принадлежность цели к первому (артиллерия) или третьему (РСЗО) классам, производится дополнительное уточнение принадлежности цели к первому или третьему классам по характеру изменения доплеровской частоты сигнала. При возрастании значения доплеровской частоты (возрастании значений скорости), цель принадлежит к третьему классу. В случае убывания значений доплеровской частоты - цель находится на пассивном участке траектории - производится дополнительный анализ значений Е и Wcp: Wcp>50 и Е>0,075,

(1) Wcp<30 и Е<0,03 и E/Vcp<0,3 и Wcp/Vcp<0,03. (2)

При выполнении неравенств (1) или (2) цель однозначно относится к 3 классу и процесс распознавания на этом прекращается. Если хотя бы одно из неравенств (1) или (2) не выполняются, идентификация целей продолжается по условным показателям вероятности принадлежности цели к соответствующему i-ому классу - 1 или 3 - P_i,j (i=l,3) no j параметрам распознавания - j=0,1,2,3.

В качестве параметров, по которым осуществляется вычисление P_i,j используются параметры распознавания Е, Wcp/Vcp, E/Vcp и С.

Непосредственно перед определением условных показателей вероятности принадлежности цели к соответствующему классу их значения обнуляются:

P_i,j=0, i=l,3, j=0,1,2,3. (3)

Значения P_i,j определяются следующими выражениями:

Полученные условные показатели вероятностей суммируются

Отнесение к 1-му или 3-му классу осуществляется по максимальному значению вероятностей P_S:

Данное устройство, приведенное на фиг.1, включает в себя следующие блоки:

1 - блок сглаживания полученных прямоугольных координат траектории полета снаряда;

2 - блок преобразования сглаженных координат;

3 - первое пороговое устройство;

4 - блок памяти условных плотностей вероятности принадлежности цели к каждому из четырех классов;

5 - блок определения максимума условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов;

6 - второе пороговое устройство;

7 - запоминающее устройство (ЗУ);

8 - устройство сравнения;

9 - блок анализа возрастания значений доплеровской частоты;

10 - блок вычисления дополнительных параметров распознавания;

11 - первый блок анализа параметров траектории;

12 - второй блок анализа параметров траектории;

13 - блок обнуления условных показателей вероятности;

14 - первый блок получения условных показателей вероятности;

15 - второй блок получения условных показателей вероятности;

16 - третий блок получения условных показателей вероятности;

17 - четвертый блок получения условных показателей вероятности;

18 - блок суммирования условных показателей вероятности;

19 - блок сравнения сумм условных показателей вероятности.

Устройство, принятое за прототип, работает следующим образом.

В процессе автосопровождения значения текущих прямоугольных координатах траектории полета снаряда и доплеровской частоты сигнала поступают на вход блока 7, где значения доплеровской частоты сигнала запоминаются и с первого выхода передаются на второй вход блока анализа возрастания значений доплеровской частоты 9, а прямоугольные координаты траектории полета снаряда со второго выхода блока 7 передаются на вход блока 1. Далее в блоке 1 прямоугольные координаты траектории полета снаряда сглаживаются, в результате чего получаются сглаженные оценки прямоугольных координат, скоростей и ускорений снаряда в конце интервала наблюдения. В блоке преобразования сглаженных координат 2 осуществляется пересчет прямоугольных координат траектории полета снаряда, скоростей и ускорений снаряда в середину интервала наблюдения, расчет горизонтальных составляющих скоростей и ускорений в середине интервала наблюдения, а также расчет баллистической функции Е. После чего в первом пороговом устройстве 3 анализируется знак баллистической функции Е.

Если Е 0 управление передается на блок 4, где хранятся константы, значения которых равны условным плотностям вероятности принадлежности полученных значений горизонтальных составляющих скорости и ускорения к каждому из четырех классов (1, 2, 3 или 4). В блоке 5 определяется принадлежность цели к соответствующему классу по максимальной условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов, после чего управление передается на устройство сравнения 8.

Если Е<0 управление передается на второе пороговое устройство 6, где в соответствии с предварительно выбранным порогом баллистической функции производится отнесение цели к 5 или 6 классу, после чего управление передается на устройство сравнения 8.

В устройстве сравнения 8 анализируется принадлежность цели к 1 или 3 классам. Если цель относится к 2, 4, 5 или 6 классам, распознавание класса цели считается выполненным. Если цель относится к 1 или 3 классу, управление передается на первый вход блока 9, где анализируется наличие возрастания значений доплеровской частоты, поступивших на второй вход блока 9 с первого выхода запоминающего устройства 7. Если значения доплеровской частоты возрастают, цель принадлежит к 3 классу и распознавание класса цели считается выполненным, в противном случае управление передается на блок 10 вычисления дополнительных параметров распознавания (Wcp/Vcp, E/Vcp и С), и далее на первый блок анализа параметров траектории 11, где производится анализ по неравенствам (1).

Если оба неравенства (1) выполняются - цель принадлежит к 3 классу и распознавание класса цели считается выполненным.

Если хотя бы одно из неравенств (1) не выполняются, управление с выхода 1 первого блока анализа параметров траектории 11 передается на второй блок анализа параметров траектории 12, где производится анализ по неравенствам (2).

Если все неравенства (2) выполняются - цель принадлежит к 3 классу и распознавание класса цели считается выполненным.

Если хотя бы одно из неравенств (2) не выполняются, управление с выхода 1 второго блока анализа параметров траектории 12 передается последовательно:

- на блок 13, где производится обнуление условных показателей вероятности принадлежности цели к 1 и 3 классам согласно

- на первый блок получения условных показателей вероятности 14, где производится определение величин P_1,0, P_3,0 согласно (4) в результате анализа значения величины Е;

- на второй блок получения условных показателей вероятности 15, где производится определение величин P_1,1, P_3,1 согласно (5) в результате анализа значения величины Wcp/Vcp;

- на третий блок получения условных показателей вероятности 16, где происходит определение величин P_1,2, P_3,2 согласно (6) в результате анализа значения величины E/Vcp;

- на четвертый блок получения условных показателей вероятности 17, где происходит определение величин P_1,3 , P_3,3

- согласно (7) в результате анализа значения величины С;

- на блок суммирования условных показателей вероятности 18, где производится расчет величин Ps₁, Ps₂ соответственно для 1 и 3 классов согласно (8);

- на блок сравнения сумм условных показателей вероятности 19, где производится отнесение цели к соответствующему классу согласно (9).

Таким образом в блоках: устройство сравнения (8),. блок анализа возрастания значений доплеровской частоты (9), первом блоке анализа параметров траектории (11), втором блоке анализа параметров траектории (12) и блоке сравнения сумм условных показателей вероятности (19), которые объединены своими вторыми выходами в прототипе фиксируется факт принадлежности стреляющей системы к тому или иному классу.

Однако системы (цели), относящиеся 3, 5 и 6 классам (3 класс - РСЗО, 5 класс - тактические ракеты (активный участок), 6 класс - активно-реактивные снаряды, активно-реактивные мины (АРС, АРМ)) на активном участке траектории могут совершать маневр - изменять направление своего движения на траектории. Наличие маневра может существенно исказить оцениваемые параметры, которые в дальнейшем используются для распознавания. Поэтому важным является не только установление факта наличия маневра цели, но и определение его параметров, в частности величины перегрузки. В прототипе наличие маневра и величина перегрузки не определяются, что, соответственно, снижает вероятность распознавания класса стреляющих систем при разведке целей, движущихся на начальном этапе по небаллистическим принципам.

Недостатками прототипа являются перечисленные выше факты, приводящие к снижению вероятности распознавания стреляющих систем и, как следствие, к снижению точности определения координат огневых позиций разведываемых стреляющих систем.

Целью настоящего изобретения и техническим результатом является распознавание наличия маневра цели и его параметров при движении цели на траектории для систем, относящихся к 3, 5 или 6 классам.

Указанная цель достигается тем, что в качестве дополнительных признаков распознавания рассматриваются:

- число измеренных координат за время наблюдения за целью - N;

- N сглаженных значений координаты Н (текущей координаты высоты цели на траектории) - H_i (i=0 N-1);

- скорость цели по координате Н в средней точке участка наблюдения - Vн_cp;

- дискрет съема измеренных координат - dt.

Если распознавание показало, что цель относится к 3, 4, 5 или 6 классу производится анализ на наличие маневра и определяется величина перегрузки. Для этого выполняются следующие операции.

По сглаженным координатам Н; и рассчитанному параметру скорости по координате Н в средней точке участка наблюдения - Vн_cp вычисляются значения перегрузок в первой (Per1), во второй (Per2) половинах интервала наблюдения и на всем интервале наблюдения (Per):

Полученное значение величины перегрузки Per сравнивается с заданным порогом Per_por.

При Per<Per_por значение величины перегрузки принимается равным 1 (маневр отсутствует). При Per>Per_por - есть маневр, значение величины перегрузки принимается равным полученному значению Per.

На фиг.2 изображена схема, предлагаемого устройства, позволяющего производить распознавание наличия маневра разведанной целей и определение величины, возникающей при этом перегрузки.

Устройство включает в себя следующие блоки:

1 - блок сглаживания полученных прямоугольных координат траектории полета снаряда;

2 - блок преобразования сглаженных координат;

3 - первое пороговое устройство;

4 - блок памяти условных плотностей вероятности принадлежности цели к каждому из четырех классов;

5 - блок определения максимума условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов;

6 - второе пороговое устройство;

7 - запоминающее устройство (ЗУ);

8 - устройство сравнения;

9 - блок анализа возрастания значений доплеровской частоты;

10 - блок вычисления дополнительных параметров распознавания;

11 - первый блок анализа параметров траектории;

12 - второй блок анализа параметров траектории;

13 - блок обнуления условных показателей вероятности;

14 - первый блок получения условных показателей вероятности;

15 - второй блок получения условных показателей вероятности;

16 - третий блок получения условных показателей вероятности;

17 - четвертый блок получения условных показателей вероятности;

18 - блок суммирования условных показателей вероятности;

19 - блок сравнения сумм условных показателей вероятности.

20 - блок анализа класса цели;

21 - первый блок вычисления перегрузки;

22 - второй блок вычисления перегрузки;

23 - третий блок вычисления перегрузки;

24 - блок сравнения перегрузки.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В процессе автосопровождения значения текущих прямоугольных координатах траектории полета снаряда и доплеровской частоты сигнала поступает на вход блока 7, где значения доплеровской частоты сигнала запоминаются и с первого выхода передаются на второй вход блока анализа возрастания значений доплеровской частоты 9, а прямоугольные координаты траектории полета снаряда со второго выхода блока 7 передаются на вход блока 1. Далее в блоке 1 прямоугольные координаты траектории полета снаряда сглаживаются, в результате чего получаются сглаженные оценки прямоугольных координат, скоростей и ускорений снаряда в конце интервала наблюдения. В блоке преобразования сглаженных координат 2 осуществляется пересчет прямоугольных координат траектории полета снаряда, скоростей и ускорений снаряда в середину интервала наблюдения, расчет горизонтальных составляющих скоростей и ускорений в середине интервала наблюдения, а также расчет баллистической функции Е. Значения сглаженных координат (Н), скорость цели по координате Н в средней точке участка наблюдения - (Vн cp), число измеренных координат за время наблюдения за целью (N) и дискрет съема измеренных координат (dt) с второго выхода из блока 2 поступают на вторые входы блоков вычисления перегрузок 21 и 22. А значения скоростей и ускорений снаряда в середине интервала наблюдения, горизонтальных составляющих скоростей и ускорений в середине интервала наблюдения, а также баллистической функции Е передаются на вход первого порогового устройства 3, где анализируется знак баллистической функции Е.

Если Е 0 управление передается на блок 4, где хранятся константы, значения которых равны условным плотностям вероятности принадлежности полученных значений горизонтальных составляющих скорости и ускорения к каждому из четырех классов (1, 2, 3 или 4). В блоке 5 определяется принадлежность цели к соответствующему классу по максимальной условной плотности вероятности принадлежности цели к одному из четырех классов, после чего управление передается на устройство сравнения 8.

Если Е<0 управление передается на второе пороговое устройство 6, где в соответствии с предварительно выбранным порогом баллистической функции производится отнесение цели к 5 или 6 классу, после чего управление передается на устройство сравнения 8.

В устройстве сравнения 8 анализируется принадлежность цели к 1 или 3 классам. Если цель относится к 2, 4, 5 или 6 классам, распознавание класса цели считается выполненным и полученные значения класса цели передаются на вход блока анализа класса. Если цель относится к 1 или 3 классу, управление передается на первый вход блока 9, где анализируется наличие возрастания значений доплеровской частоты, поступивших на второй вход блока 9 с первого выхода запоминающего устройства 7. Если значения доплеровской частоты возрастают, цель принадлежит к 3 классу и распознавание класса цели считается выполненным, в противном случае управление передается на блок 10 вычисления дополнительных параметров распознавания (Wcp/Vcp, E/Vcp и С), и далее на первый блок анализа параметров траектории 11, где производится анализ по неравенствам (1).

Если оба неравенства (1) выполняются - цель принадлежит к 3 классу и распознавание класса цели считается выполненным.

Если хотя бы одно из неравенств (1) не выполняются, управление с выхода 1 первого блока анализа параметров траектории 11 передается на второй блок анализа параметров траектории 12, где производится анализ по неравенствам (2).

Если все неравенства (2) выполняются - цель принадлежит к 3 классу и распознавание класса цели считается выполненным.

Если хотя бы одно из неравенств (2) не выполняются, управление с выхода 1 второго блока анализа параметров траектории 12 передается последовательно:

- на блок 13, где производится обнуление условных показателей вероятности принадлежности цели к 1 и 3 классам согласно (3);

- на первый блок получения условных показателей вероятности 14, где производится определение величин P_1,0 , P_3,0 согласно (4) в результате анализа значения величины Е;

- на второй блок получения условных показателей вероятности 15, где производится определение величин P_1,1, P_3,1 согласно (5) в результате анализа значения величины Wcp/Vcp;

- на третий блок получения условных показателей вероятности 16, где происходит определение величин P_1,2, Р_3,2 согласно (6) в результате анализа значения величины E/Vcp;

- на четвертый блок получения условных показателей вероятности 17, где происходит определение величин P_1,3, Р_3,3 согласно (7) в результате анализа значения величины С;

- на блок суммирования условных показателей вероятности 18, где производится расчет величин Ps₁, Ps₂ соответственно для 1 и 3 классов согласно (8);

- на блок сравнения сумм условных показателей вероятности 19, где производится отнесение цели к соответствующему классу согласно (9).

Полученное в блоках 8 или 19 значение класса цели передается на блок анализа класса цели 20 где производится его анализ. Если цель относится к 1 или 2 классам, маневр отсутствует, значение величины перегрузки принимается равным 1 и управление с выхода 2 блока 20 передается на выход устройства, дальнейшая работа устройства прекращается относится к 3, 4, 5 или 6 классам, управление передается последовательно через первый выход блока анализа класса цели 20 на первые входы первого и второго блоков вычисления перегрузки (блоки 21, 22) (вторые их входы соединены с выходом блока преобразования сглаженных координат), на третий блок вычисления перегрузки 23 и на блок сравнения перегрузок 24, выход которого вместе с вторым выходом блока анализа класса цели является выходом устройства.

Использование заявляемого устройства, как показали расчеты, проведенные на модели, и по имеющимся в распоряжении авторов записям реальных траекторных измерений полета снарядов, позволяет эффективно распознавать маневрирующую цель и вычислять величину перегрузки, воздействующую на маневрирующую цель, что, в свою очередь, позволяет уменьшить ошибки определения координат огневых позиций стреляющих систем при экстраполяции траектории в точку вылета (старта).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент РФ № 2231084, G01S 13/06, 13/56, опубликован 20.06.2004, бюл. № 17.

2. Патент РФ № 2295739, G01S 13/06, 13/56.