Способ отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки
METHOD OF IDENTIFYING POSITION MEASUREMENTS AND DETERMINING THE LOCATION OF AERIAL TARGETS IN A SPATIALLY DISTRIBUTED RADIO NAVIGATION SYSTEM IN A MULTI-TARGET ENVIRONMENT

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации, а именно к системам определения местоположения воздушных судов многопозиционной неизлучающей системой наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели - приемник», в которой для подсвета воздушных целей используются сигналы навигационных спутников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).
Многопозиционная неизлучающая система наблюдения «навигационные спутники - воздушная цель - приемник» решает специфическую задачу, связанную с объединением в приемнике информации, поступающей от нескольких спутников и нескольких целей. Эта задача состоит в отождествлении рассчитываемых координат с соответствующими целями.
Одной из задач, решаемых при радиолокационном наблюдении, является задача отождествления пеленгов источников излучений, измеренных в различных приемных устройствах [1].
Известен способ многопозиционной радиолокации [2]. заключающийся в излучении радиолокационных сигналов, синхронизированном приеме отраженных сигналов аппаратурой разнесенных позиций, объединении и совместной обработке сигналов и информации для обнаружения целей, измерения их координат, определения параметров траекторий и последующего отождествления, в котором аппаратурой разнесенных позиций осуществляют синхронизированные излучение и прием сигналов с использованием линий электропередачи.
Известна многопозиционная система определения местоположения воздушных судов [3], содержащая наземный радиозапросчик и самолетный ответчик, соединенные линией запроса, не менее трех приемников ответных сигналов, соединенных с самолетным ответчиком по линиям ответа. Отождествление воздушных судов осуществляется по кодированному ответному сигналу, содержащему информацию о бортовом номере, высоте, запасе топлива.
Однако эти способы не предназначены для отождествления воздушных целей в неизлучающей многопозиционной системе наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели - приемник».
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения «навигационные спутники - воздушная цель - приемник», описанный в статье [4], в основу которого положен разностно-дальномерный навигационный метод определения координат.
Недостатком данного способа является то, что он обеспечивает определение координат одной и единственной воздушной цели, в многопозиционной системе наблюдения «навигационный спутник -воздушная цель - приемник».
Целью изобретения является разработка способа отождествления позиционных измерений и определения местоположения воздушных целей в пространственно-распределенной радионавигационной системе в условиях многоцелевой обстановки, способного осуществлять отождествление рассчитываемых координат по измерениям сумм расстояний от воздушных целей до навигационных спутников и приемника, координаты которых известны. При этом в приемнике неизвестна информация о принадлежности измеренных расстояний той или иной воздушной цели.
Технический результат достигается тем, что
M
mц
mц
mц
nm
- производится расчет N возможных вариантов координат воздушных целей x, y, z на основе измерений по рассеянным сигналам расстояний R вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-я воздушная цель - приемник» с помощью системы уравнений
n
n
n
0
0
0
n
где x, y, z, n=1, 2, …, N - координаты спутников, x, y, z - координаты приемника, ε, n=1, 2, …, N - погрешность оценки расстояний, m=1, 2, …, М - номер воздушной цели,
- формируется показатель , где
- координатами М целей будут координаты, рассчитанные с помощью системы уравнений, имеющие номера, равные номерам М минимальных значений показателя .
На Фиг. 1 приведена функциональная схема многопозиционной системы наблюдения «навигационные спутники - воздушные цели -приемник», рассматриваемая в данном способе.
m
цm
цm
цm
n
n
n
n
В этой системе наблюдения для подсвета воздушных целей 1 (m=1, 2, …, М) с искомыми координатами x, y, z используются сигналы навигационных спутников ГНСС 2 с известными координатами (x, y, z), (n=1, 2, …, N).
1
2
M
0
0
0
Отраженные от воздушных целей 1, 1, 1 сигналы, наряду с навигационными сигналами прямого рапространения, поступают в приемник 3, находящийся в зоне действия системы наблюдения, с известными координатами (x, y, z).
m
nm
Приемник 3, синхронизированный со спутниками, сигналы, рассеянные воздушной целью 1, выделяет на фоне сигналов прямого распространения одним из оценочно-корреляционно-компенсационных методов [5], измеряет расстояния R вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-ая воздушная цель - приемник» и рассчитывает координаты целей.
цm
цm
цm
nm
Искомые координаты m-ой воздушной цели x, y, z (m=1, 2, …, М) связаны с расстояниями R вдоль пути распространения «n-й навигационный спутник - m-ая воздушная цель - приемник» с помощью системы уравнений
n
где ε, n=1, 2, …, N - погрешность оценки расстояний.
Решение этой системы уравнений можно осуществить итерационным методом [6].
M
M
Особенность сформулированной цели изобретения состоит в том, что в приемнике неизвестно какой из m-й цели (m=1, 2, …, М) принадлежит расстояние «n-й навигационный спутник - m-ая воздушная цель - приемник». Из-за этого возникает большое число возможных вариантов координат целей, равное N вариантов расстояний. Вследствие этого число возможных вариантов координат, а соответственно и систем уравнений для их оценки в приемнике равно N.
M
М
M
После расчета N возможных вариантов координат воздушных целей 1 необходимо решить задачу отождествления, состоящую в принятии решения о принадлежности истинных координат той или иной воздушной цели. Для решения задачи отождествления сформулируем критерий принадлежности рассчитанных координат соответствующим воздушным целям 1.
Для этого перепишем уравнения системы (1) в виде разностей между левой и правой частями
M
Число возможных вариантов систем уравнений (2) равно N.
Сформируем показатель, как сумму модулей разностей
m
M
Этот показатель будет иметь минимальное значение, когда координаты воздушной цели 1, будут соответствовать измеренным до нее расстояниям. Поэтому в качестве критерия оптимальной оценки координат предлагается использовать минимальное значение показателя (3). То есть критерием отождествления координат в приемнике 3, соответствующих М воздушным целям 1, будет М минимальных значений показателя  из L=N возможных.
Литература.
1. Теоретические основы радиолокации под ред. проф. Ширмана Я.Д. - М.: Сов. радио, 1970, С. 494-495.
2. Патент 2332684 РФ, МПК G01S 10/00. Способ многопозиционной радиолокации и устройство для его осуществления / А.Л. Куликов (РФ); Куликов Александр Леонидович (РФ). - №2007102750; Заявлено 24.01.2007; Опубл. 27.08.2008. Бюл. 24. 5 с.: 1 ил.
3. Патент 2584689 РФ, МПК G01S 13/74. Многопозиционная система определения воздушных судов / Г.Н. Майков (РФ), А.В. Демидюк (РФ), Е.В. Демидюк (РФ); Майков Геннадий Николаевич (РФ), Демидюк Андрей Викторович (РФ), Демидюк Евгений Викторович (РФ). - №2014145250; Заявлено 11.11.2014; Опубл. 20.05.2016. Бюл. 14. 11 с.: 3 ил.
4. Кирюшкин В.В., Черепанов Д.А., Дьяконов Е.А. Определение координат воздушной цели в многопозиционной системе наблюдения «навигационные спутники - воздушная цель - навигационный приемник». АО «Концерн «Созвездие». Теория и техника радиосвязи. №2. 2016. С. 29-35.
5. Патент 2591052 РФ, МПК G01S 5/06, G01S 13/95 Способ обнаружения и оценки радионавигационных параметров сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью, и устройство его реализации / В.В. Кирюшкин (РФ), Д.А. Черепанов (РФ), A.А. Дисенов (РФ) и др.; Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU), Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU) -№2014101847; Заявлено 21.01.2014. Опубл. 10.07.2016. Бюл. 19. 9 с.: 1 ил.
6. Шебшаевич B.C., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / Под ред. П.П. Дмитриева и B.C. Шебшаевича. М.: Радио и связь, 1982. 272 с.