СПОСОБ ТРЕТИЧНОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПУНКТА УПРАВЛЕНИЯ
METHOD FOR TERTIARY PROCESSING OF RADAR INFORMATION IN COMPUTER SYSTEM OF CONTROL STATION

Изобретение относится к области обработки радиолокационной информации (РЛИ), а именно к задаче формирования обобщенной картины воздушной обстановки, складывающейся в зоне ответственности пункта управления (ПУ) зенитного комплекса, по информации, поступающей от нескольких источников РЛИ, с целью дальнейшего успешного ведения боевых действий.
Задача отождествления радиолокационных отметок, полученных от различных источников РЛИ, по принадлежности к одной цели является достаточно сложной и трудоемкой. Ее решение зачастую неоднозначно и занимает значительное время. На практике параметры воздушного объекта (ВО) определяются разными источниками РЛИ с большими статическими погрешностями, которые вызваны ошибками передающих устройств и ошибками вторичной обработки РЛИ, определяемыми типом источников. В информации, поступающей от источников, работающих в условиях помех (внутренних и внешних), часто присутствуют сообщения о ложных целях. Оценка и отождествление сообщений таких источников происходит с большими погрешностями, часто требуется вмешательство оператора. Кроме того, в сообщениях источников, располагающихся на подвижных основаниях, могут присутствовать динамические ошибки, связанные как с неточным определением параметров ВО самим источником РЛИ, так и ошибками его систем стабилизации и навигации. Ни один из существующих способов не может полностью устранить все проблемы, возникающие при третичной обработке РЛИ.
Известен способ третичной обработки РЛИ от нескольких разнесенных источников (см. Кузьмин С.З. «Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации» M., «Советское радио», 1974, стр. 405). Этот способ включает в себя следующие этапы:
- получение сообщений по ВО от источников РЛИ и приведение этих сообщений к единому моменту времени и в единую систему координат;
- грубое отождествление пар сообщений и формирование групп предварительно отобранных сообщений, для которых результаты попарного сравнения соответствующих параметров не превышают величин допустимых отклонений (стробы отождествления), определяемых ошибками оценки и экстраполяции координат;
- точное отождествление сообщений, отобранных в группы, по минимуму суммы квадратов отклонений по координатам между поступившими и обобщенными сообщениями;
- усреднение параметров ВО, полученных из нескольких сообщений;
- обработка обобщенных траекторий (ОТ) с целью их сглаживания.
Этот способ не позволяет достичь уровня достоверности и однозначности процесса отождествления РЛИ, требуемого современной военной техникой. Если результат сравнения хотя бы для одной пары параметров двух сообщений колеблется около величины строба отождествления (то больше, то меньше), наблюдается образование вместо одной-двух ОТ (разотождествление), в массиве ОТ появляется то одна, то две трассы (эффект двоения трассы).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ обработки РЛИ в сетевой информационной структуре автоматизированной системы управления (Патент РФ №2461843). Этот способ предполагает:
- получение сообщений от источников и отбор сообщений с признаком «новая цель»;
- приведение отобранных сообщений к единой точке отсчета;
- предварительный отбор от других источников сообщений, которые могут быть отождествлены с вновь поступившими сообщениями, по критерию максимально возможной скорости ВО и среднеквадратичной погрешности измерения координат источником РЛИ;
- предварительное формирование пар сообщений;
- попарная оценка сообщений на предмет возможного отождествления и формирование матрицы ВО;
- выборка и передача информации из матрицы ВО по заявкам потребителей.
Авторы данного способа предлагают часть функций по обработке РЛИ перенести на сервер сетевой информационной структуры, что позволяет сократить время, занятое обработкой РЛИ, но не повышает саму точность обработки РЛИ и не устраняет двоения трасс в массиве ОТ.
Перед авторами заявленного изобретения стояла задача повышения точности отождествления РЛИ за счет:
- сглаживания влияния статических погрешностей вторичной обработки РЛИ и передачи информации;
- уменьшения эффекта двоения трасс на границах стробов отождествления;
- снижения влияния ложной информации, присутствующей в сообщениях источников, работающих в условиях помех.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе третичной обработки РЛИ в вычислительной системе (ВС) ПУ, включающем:
- прием сообщений по ВО от источников РЛИ;
- приведение полученных сообщений к единому времени и в единую систему координат;
- отождествление поступивших от источников сообщений с целью формирования обобщенной картины воздушной обстановки и передачи ее потребителям;
новым является то, что:
- решение на отождествление сообщений принимают при попадании в стробы отождествления величин среднеквадратичных отклонений координатных составляющих сообщения по ВО от источника и объединенной траектории за несколько циклов обмена;
- разотождествление сообщений производят, если величина среднеквадратичного отклонения хотя бы по одной из координат превышает величину, равную суммарной величине строба отождествления и зоны неоднозначности, величина которой определяется динамическими ошибками систем стабилизации и навигации источника РЛИ;
- имеется возможность распознавания ложной информации при поступлении РЛИ от двух и более источников с одинаковыми техническими характеристиками путем проведения при поступлении сообщения по новому ВО от одного из источников анализа возможности попадания нового ВО в зоны видимости других источников и установлением времени ожидания поступления информации по этому ВО от других источников, если в течение времени ожидания информация от других источников не поступила, а информация по этому ВО от первого источника перестала приходить, делают вывод о ложности информации по данному ВО в сообщениях первого источника.
В предлагаемом способе сглаживание погрешностей обработки и передачи РЛИ достигается за счет использования информации по ВО за несколько циклов обмена. Для принятия решения по отождествлению вычисляются среднеквадратичные отклонения (СКО) между соответствующими координатами ВО в сообщениях источника и ОТ за n циклов обмена:
kj
где U - координата ВО в сообщении источника по j-й цели в нумерации источника, полученного на k-м цикле обмена,
k
U - координата ОТ, экстраполированная на данный момент времени,
n - постоянная величина и зависит от периода обновления информации по ВО.
При первом поступлении на пункт сбора информации от источника по j-й цели отождествление с ОТ производится при выполнении по всем координатам условий:
где ΔU - величина строба отождествления.
Для борьбы с эффектом двоения трасс были введены зоны неоднозначности для стробов отождествления. При повторном поступлении информации по j-й цели проверяются условия:
где δU - величина зоны неоднозначности.
Величина зоны неоднозначности определяется величиной динамической ошибки систем стабилизации и навигации источника РЛИ. Если условие (3) хотя бы для одной из координатных составляющих сообщения не выполняется, то происходит разотождествление ОТ. Введение зоны неоднозначности в условии (3) позволяет снизить частоту отождествлений/разотождествлений РЛИ, поступающей от источников, работающих с динамическими ошибками.
ож
ож
ож
При получении информации от двух и более источников с одинаковыми техническими характеристиками можно распознать ложную информацию. При поступлении сообщения по новому ВО от одного из источников, если анализ зон видимости источников показал возможность поступления информации по этому ВО от других источников, для данного сообщения устанавливается время ожидания t поступления информации от других источников. t зависит от степени опасности ВО. Из этих сообщений формируется массив сообщений, ожидающих обработки (МО). Если в течение времени t информация от других источников не поступила, и информация по этому ВО от первого источника перестала приходить, делается вывод о ложности информации по данному ВО в сообщениях первого источника. Таким образом, в массив ОТ ложная информация не поступает.
На фиг. 1 приведена схема реализации предложенного способа, где:
1 - объединенное пространство данных (ОПД);
2 - источник РЛИ (ИСТ);
3, 13 - средства связи (СРС);
4 - обнаружитель ложной информации (ОЛИ);
5 - блок предварительной обработки сообщений (БПО);
6 - анализатор возможности отождествления с имеющимися объединенными траекториями (ABO);
7 - анализатор возможности разотождествления (АВР);
8 - анализатор зон видимости источников (АЗВ);
9 - блок расчета времени ожидания и записи в МО (БРВО);
10 - блок проверки по МО (БП);
11 - блок ревизии МО (БР);
12 - блок сопровождения массива ОТ (БС);
14 - потребители РЛИ (ПОТ).
На фиг. 2 приведен график, поясняющий применение зон неоднозначности при отождествлении РЛИ, где N - число ОТ, σ - СКО в соответствии с выражением (1).
Данный способ третичной обработки РЛИ может быть реализован на базе однопроцессорной ВС ПУ и состоит из этапов принятия сообщений, обработки и передачи информации потребителям. В соответствии с фиг. 1 предлагаемый способ условно может быть разделен на отдельные задачи, последовательно решаемые в блоках 5-12. Каждая задача использует собственное локальное адресное пространство. Между задачами существует информационная связь посредством ОПД 1. В качестве ОПД используется оперативное запоминающее устройство ВС ПУ.
На каждом цикле обмена РЛИ от ИСТ 2 через СРС 3 поступает в БПО 5, где производится приведение поступившего от источника сообщения к единому моменту времени и единой системе координат. В качестве СРС в ВС ПУ используются мультиплексный канал информационного обмена (МКИО) и канал Ethernet.
Для принятия решения по отождествлению РЛИ используется усредненная информация за n циклов обмена данными с источником. Приведенные сообщения по всем ВО, поступившие на протяжении n циклов обмена от источника РЛИ на пункт сбора информации, записываются в виде массива размерностью n×i×j, столбцы которого представляют собой совокупность i параметров для j-й цели в нумерации источника, получаемые на каждом из n циклов обмена. Массивы сообщений источников хранятся в ОПД 1. Также в ОПД 1 находится массив ОТ и МО. На каждом цикле в обработку поступают сообщения только одного источника. В ABO 6 сообщения по новым ВО в нумерации источника проверяются по координатам на возможность отождествления с существующими ОТ в соответствии с условиями (2). При выполнении условий (2) для данной ОТ в ОПД 1 выставляется признак сопровождения ВО источником. Сообщения, не удовлетворяющие условиям (2), образуют в ОПД 1 новую ОТ.
Разотождествление происходит в АВР 7, если условие (3) хотя бы по одной из координат не выполняется. Величина δU в условии (3) позволяет компенсировать эффект двоения трасс. Процесс отождествления и разотождествления при уменьшении и увеличении соответственно величины СКО σ поясняет график на фиг. 2. Процессы перехода от одной ОТ к двум и обратно идут по разным сторонам прямоугольника 15, образованного зоной неоднозначности.
ож
ож
ож
При наличии двух и более источников с одинаковыми техническими характеристиками запускается процесс фильтрации ложной информации в ОЛИ 4. При поступлении информации по ВО от одного из таких источников АЗВ 8 проверяет возможность поступления информации по данному ВО от других источников с учетом зоны видимости. При положительном результате проверки в БРВО 9 в зависимости от степени опасности ВО рассчитывается t и производится запись сообщения в МО. При поступлении информации от другого источника в БП 10 осуществляется проверка МО на возможность отождествления одного из сообщений, хранящихся в МО, с вновь поступившим. Если такое сообщение найдено, то происходит отождествление двух сообщений и новая ОТ добавляется в массив ОТ. Если такое сообщение от другого источника не поступило, в БР 11 проводится постоянная ревизия МО по сообщениям на предмет истечения t. Если время t истекло, а информация по этому ВО от первого источника перестала поступать, это сообщение считается ложным и удаляется из МО, а новая ОТ не образуется. Если информация по данному ВО от первого источника продолжает поступать, образуется новая ОТ.
ист
ист
В БС 12 осуществляется постоянный контроль за массивом ОТ. Если информация по какой-то ОТ ни по одному из сопровождающих ее источников не поступает на протяжении времени t (t зависит от типа источника и от цикла обмена с источником), ОТ сбрасывается с сопровождения и удаляется из массива ОТ.
Данные из массива ОТ через СРС 13 передаются ПОТ 14 для дальнейшего ведения боевых действий по ВО.
Заявленный способ третичной обработки радиолокационной информации в ВС ПУ позволяет устранить эффект двоения трасс, производить отождествление и разотождествление сообщений от источников с высокой степенью достоверности, снизить влияние ложной информации от источников, минимизировать случаи вмешательства оператора в сам процесс обработки и может быть реализован как в ВС ПУ зенитных комплексов, так и в ВС самих зенитных комплексов, работающих в составе группировки.