СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ СБЛИЖЕНИЯ МАНЕВРЕННОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМОЙ СОПРОВОЖДЕНИЯ В РЕЖИМЕ РАДИОМОЛЧАНИЯ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЕГО КРИВОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ
METHOD FOR DETERMINATION OF SPEED OF APPROACHING OF MANOEUVRE AIRCRAFT WITH RADIOELECTRONIC SYSTEM OF TRACKING IN MODE OF RADIO SILENCE BASED ON APPLICATION OF PARAMETRES OF ITS CURVILINEAR MOTION

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.).
k
k-1
k-1
Сущность данного способа состоит в следующем. Скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени V определяют через скорость и ускорение сближения ЛА с РЭСС в (k-1)-й момент времени V и a соответственно, в предположении, что данное ускорение постоянно:
где
0
0
Т - интервал дискретизации; значения скорости и ускорения сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V и а 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.
k
k-i
k-1
Сущность способа, принятого за прототип, состоит в том, что скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени V определяют через скорость и ускорение сближения ЛА с РЭСС в (k-1)-й момент времени V и a соответственно, в предположении, что данное ускорение описывается экспоненциально коррелированным процессом:
где
ak
a
a
0
0
a0
a
2
2
Т - интервал дискретизации; α - величина, характеризующая скорость изменения ускорения; n - гауссовский шум с дисперсией  и математическим ожиданием m=0 м/с; σ - среднеквадратическое отклонение (СКО) ускорения; значения скорости и ускорения сближения маневренного ЛА с РЭСС в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания V и а соответственно, определяют при работе РЭСС в активном режиме; принимают, что отсчет гауссовского шума в начальный момент времени функционирования РЭСС в режиме радиомолчания имеет значение n=m=0 м/с.
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.
k
k-1
k-1
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что скорость сближения маневренного ЛА с РЭСС в k-й момент времени V определяют через скорость сближения в (k-1)-й момент времени V, через радиус окружности, по дуге которой движется ЛА относительно РЭСС в (k-1)-й момент времени, r, изменение значения которого описывается экспоненциально коррелированным процессом, и через угловую скорость движения ЛА ω, принимаемую постоянной:
где
rk
r
r
0
0
r0
r
Т - интервал дискретизации; µ - величина, обратная постоянной времени маневра ЛА; n - гауссовский шум с дисперсией  и математическим ожиданием m; σ - 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 V 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 r=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 n=m.
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 ω в выражении (5) вполне правомерно.
-1
r
r
На основе экспериментальных данных для маневренного ЛА типа «истребитель» было определено, что ω=1,159 рад/с; µ=0,0935 с; σ=197 м; m=269 м.
Физический смысл угловой скорости движения маневренного ЛА ω 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.
r
r
0
0
r0
k
k
rk
k
В блоке I устанавливаются исходные значения параметров µ, Т, ω, σ, m, V, r и n. Вычисление выражений, определяющих значения V, r и n 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 V 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.
k-1
k-1
k-1
rk-1
rk
r
r
k
k-1
k-1
k-1
k
2
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 r с выхода линии задержки на Т 8; также с выхода линии задержки на Т 8 сигнал r подается на первый вход схемы умножения 10; с выхода схемы умножения 10 сигнал r·ехр{-µ·Т} поступает на первый вход схемы сложения 11, на второй вход которой подается сигнал n с выхода линии задержки на Т 13, на вход которой поступает сигнал n с выхода генератора шума 12, на первый вход которого подается сигнал m, а на второй вход - сигнал σ; с выхода схемы сложения 11 сигнал r поступает на вход линии задержки на Т 8; с выхода схемы умножения 3 сигнал r·(1-ехр{-µ·Т})/µ подается на второй вход схемы умножения 5, на первый вход которой поступает сигнал ω с выхода схемы умножения 4, на первый и второй входы которой подается сигнал ω; с выхода схемы умножения 5 сигнал r·ω·(1-ехр{-µ·Т})µ поступает на первый вход схемы сложения 6, на второй вход которой подается сигнал V с выхода линии задержки на Т 7; с выхода схемы сложения 6 сигнал V 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.