Перспективы применения методов совместной обработки радиолокационной информации на базе существующих радиолокационных систем



Скачать 157.28 Kb.
Дата03.06.2018
Размер157.28 Kb.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ НА БАЗЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Н.П. Богомолов, И.Н. Корж, В.А. Вяхирев, Г.Я. Шайдуров (научный руководитель)

Институт инженерной физики и радиоэлектроники СФУ

660074, Красноярск, ул. Киренского, 28

Военно-инженерный институт СФУ

660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, 13а

E-mail: ka4ok373@mail.ru

В статье производиться исследование возможностей повышения качественных показателей измерений координат цели и параметров её траектории для обеспечения высокой точности целеуказания станции наведения ракет многопозиционной радиолокационной системы.

Развитие радиолокации в последнее десятилетие шло под знаком резкого повышения требований к основным характеристикам радиолокационных станций (РЛС). Это и увеличение дальности действия (при одновременном снижении радиолокационной «видимости» целей), и значительное увеличение точности, пропускной способности (при обслуживании многих целей), эффективности защиты от разного рода помех. Возросли требования к так называемой «сигнальной» информации, используемой для распознавания целей.

Несмотря на значительный прогресс в технике основных элементов и устройств РЛС (антенн, передатчиков, приёмников, устройств обработки информации), возросшие требования во многих случаях не удаётся удовлетворить в рамках традиционного построения однопозиционных РЛС.

Одним из перспективных направлений является переход от отдельных РЛС с одной передающей и одной приёмной позициями (обычно совмещенными) к многопозиционным станциям и системам, состоящим из разнесённых в пространстве передающих и приёмных позиций (или однопозиционных РЛС), совместно ведущих радиолокационное наблюдение целей.

Развитие многопозиционной радиолокации соответствует общей тенденции в технике – объединению отдельных технических средств в системы, в которых благодаря совместному функционированию и взаимодействию элементов возможно значительное улучшение основных характеристик и появление новых возможностей. [1]

По этой причине возникает необходимость в совершенствовании принципов построения радиолокационных станций и систем, использующих однопозиционные РЛС как отдельные, слабосвязанные между собой элементы системы, так и как элементы многопозиционной РЛС.

Рассмотрим многопозиционную радиолокационную систему (МПРЛС), предназначенную для решения задач, предъявляемых к радиолокационным системам ПВО: обнаружение радиолокационных целей, разрешение радиолокационных целей, определение координат радиолокационных целей с заданной точностью.

Для примера рассмотрим МПРЛС, обеспечивающей станцию наведения ракет в составе: дециметровая РЛС пятого поколения «Противник – ГЕ», РЛС кругового обзора «Обзор–3», РЛС программного обзора «Имбирь». В таблице 1 указаны среднеквадратические ошибки (СКО) измерений РЛС входящих в состав данной МПРЛС. [2, 3]

Таблица 1

Среднеквадратические ошибки измерений РЛС входящих в состав ЗРС С-300В



Погрешности измерений, СКО

«Противник-ГЕ»

«Обзор-3»

«Имбирь»

СНР

Дальность, м

50

250

70

5-25

Азимут, мин

10

30

15

0,2-2

Угол места, мин

8

35

12

0,2-2

Как видно из таблицы 1 ни одна из РЛС обнаружения и сопровождения данной МПРЛС не способна обеспечить измерения координат радиолокационных целей с точностью, необходимой для выдачи радиолокационной информации с точностью, обеспечивающей наведение ракет в случае выведения из строя станции наведения ракет (СНР). С целью повышения потенциальной точности радиолокационной системы МПРЛС, обеспечивающей СНР была создана математическая модель, которая рассматривает случай регулярного измерения. Известно, что при регулярном измерении погрешности измерений количественно характеризуются размерами эллипсоида ошибок измерений [4]. Размеры эллипсоида ошибок измерений и его ориентация зависят от потенциальных среднеквадратических погрешностей измерений вектора наблюдений и геометрии многопозиционной радиолокационной системы.

В работе принято, что если величины главных полуосей эллипсоида ошибок измерений МПРЛС будут меньше или равны соответствующих величин СНР, то задача по обеспечению СНР такими точностными характеристиками, чтобы она произвела беспоисковое обнаружение цели, будет решена.

При расчете потенциальной точности измерения координат лоцируемой цели были приняты следующие условия: единичности проведения координатных измерений; неинформативности предыдущих измерений; независимости и малости погрешностей вектора наблюдений, распределенных по нормальному закону с нулевым средним [4].

Выражение корреляционной матрицы точности измерений в декартовой системе координат Cα определяется соотношением [4]



, (1)

где Cλ – корреляционная матрица точности измерений в сферической системе координат, - прямоугольная матрица статического пересчета изменений вектора состояния в изменения вектора наблюдаемых параметров.

При независимых измерениях оценок информативных параметров, полученных в измерительных пунктах, оценка результирующего вектора состояния формируется в пункте обработки информации (ПОИ) путем, комплексирования пересчитанных оценок вектора наблюдения в единую систему координат [5]:

(2)

(3)

(4)

(5)

где оценка результирующего вектора состояний, i- номер шага итерации; результирующая корреляционная матрица погрешностей измерений; оценка вектора наблюдаемых параметров траектории цели в декартовой системе координат; корреляционная матрица точности измерений в приемных пунктах в декартовой системе координат; оценка вектора наблюдаемых параметров траектории цели в сферической системе координат; нелинейная векторная функция пересчета оценок вектора наблюдаемых параметров из сферической в декартову систему координат; корреляционная матрица точности измерений оценок вектора наблюдаемых параметров в сферической системе координат.

На первом этапе моделирования определим для РЛС «Имбирь», «Противник-ГЕ», «Обзор – 3» и СНР для варианта формирования при комплексировании оценок векторов измеряемых параметров от РЛС «Имбирь» и «Противник-ГЕ». Данные среднеквадратичных погрешностей измерений (СКО) РЛС и СНР в сферической системе координат приведены в таблице 1. Условия расчета производились при следующих допущениях:

а) рассматривается случай регулярного измерения при отсутствии внешних помех;

б) модель движения цели соответствует равномерному прямолинейному движению на постоянной высоте Zц=15 000 м., со скоростью V=1000 км/ч в направлении на ПОИ; обнаружение цели и слежение за ней началось РЛС «Противник - ГЕ», «Обзор – 3» на дальности 300 км., «Имбирь» - 170 км, период обновления информации составляет T=10с.

На (рис. 1) представлены зависимости потенциальных СКО измерения координаты x (в км.) от числа шагов поступления информации k . Полученные результаты показали, что характер изменения потенциальных СКО измерения по координатам y, z аналогичен характеру изменения по координате х.



Рис. 1. Зависимость СКО координаты х от номера шага фильтрации

Кривые 1, 2, 3 показывают соответственно зависимости потенциальных СКО измерений для РЛС «Имбирь», «Противник-ГЕ» и СНР. Кривая 4 – при комплексировании потенциальных СКО измерений РЛС «Имбирь» и «Противник-ГЕ».

Из анализа полученных результатов следует, что обнаружить цель «с выстрела» возможно в случае совместной обработки информации с комплексированием потенциальных СКО измерений в ПОИ, поступающей от РЛС «Имбирь» и «Противник-ГЕ». При этом необходимо учитывать то, что РЛС «Имбирь» производит обнаружение цели и определяет ее координаты только в определенном секторе и на дальности до 175 км [3]. Поэтому для более качественного решения поставленной задачи, без каких либо ограничений, предлагается в ПОИ применить алгоритм фильтрации Калмана.

Модель движения подробно описана в [4], поэтому остановимся на алгоритме фильтрации Калмана, как на основном математическом аппарате, использованном при моделировании.

Рекуррентный алгоритм фильтрации Калмана для получения оценки вектора состояния включает в себя:

алгоритм оценивания вектора состояния

; (6)

расчет прогнозированной оценки вектора состояния



; (7)

вычисление матричного коэффициента усиления



, (8)

алгоритм вычисления апостериорной матрицы ошибок измерений вектора состояния



. (9)

При вычислении апостериорной матрицы ошибок измерений вектора состояния учитываются: потенциальные погрешности измерений РЛС, среднеквадратическая погрешность учитывающая распространение радиоволн, инструментальная погрешность, среднеквадратическая погрешность, вызванную флюктуциями кажущегося центра отражения объекта.

Определение априорной матрицы ошибок измерений вектора состояния

, (10)

где - пересчет прогнозированной оценки вектора состояния, в сферическую систему координат, - прогнозированная оценка вектора состояния, - вектор измерения, - коэффициент усиления, k – номер такта фильтрации.

Результаты имитационного математического моделирования функционирования алгоритмов фильтрации Калмана (6-10) методом статистических испытаний представлены на (рис.1) кривыми 5 и 6. Кривая 5 соответствует характеру измерения СКО измерения координаты х от k результатов калмановской фильтрации потенциальных СКО измерений РЛС «Имбирь», кривая 6 – РЛС «Противник-ГЕ».

На основании результатов проведенного моделирования (рис. 1) можно сделать следующие выводы:



  1. Применение алгоритмов фильтрации Калмана в ПОИ оценок вектора состояния РЛИ «Противник-ГЕ» и «Имбирь» показывает, что беспоисковое обнаружение цели обеспечивается практически непосредственно с момента начала фильтрации. Использование при этом целеуказания от РЛС «Обзор-3» нецелесообразно, в виду большой разницы соответствующих СКО измерений, а вторичная обработка в ПОИ значительно усложняется.

  2. Предложенные методы и алгоритмы при разработке и модернизации алгоритмов оценивания координат и параметров движения цели в МДРЛС позволит повысить эффективность группировки ПВО.

Список литературы



  1. Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация / В.С. Черняк.-М.:Радио и связь, 1993.-416с.

  2. Оружие и технология России. Энциклопедия XXI век /Под общей ред. МО РФ Сергея Иванова // Противовоздушная и противоракетная оборона, Т9 //Изд. дом Оружие и технология – М.:2004, с. 154-156.

  3. Василин Н.Я., Гуринович А.Л. Зенитные ракетные комплексы. - Мн: ООО «Попурри», 2002. – 464 с.

  4. Ширман Я.Д.; Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех.-М.:радио и связь,1981.-416с.

  5. Петров А. В. Анализ и синтез радиотехнических комплексов / А. В. Петров, А. А. Яковлев. – М.: Радио и связь, 1984. – 248 с.



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница