[go: up one dir, main page]

RU2716495C1 - Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems - Google Patents

Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems Download PDF

Info

Publication number
RU2716495C1
RU2716495C1 RU2018146995A RU2018146995A RU2716495C1 RU 2716495 C1 RU2716495 C1 RU 2716495C1 RU 2018146995 A RU2018146995 A RU 2018146995A RU 2018146995 A RU2018146995 A RU 2018146995A RU 2716495 C1 RU2716495 C1 RU 2716495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blocks
measurements
radar
measurement
dispersion
Prior art date
Application number
RU2018146995A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Степанович Верба
Илья Русланович Загребельный
Владимир Иванович Меркулов
Денис Александрович Миляков
Петр Алексеевич Садовский
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2018146995A priority Critical patent/RU2716495C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716495C1 publication Critical patent/RU2716495C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • G01S13/48Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G01S13/723Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar by using numerical data
    • G01S13/726Multiple target tracking
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/288Coherent receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to radar ranging and can be used in development of advanced multi-position radar systems and their modernization. Essence of the method consists in that for each incoming measurement from all air objects from any information position indirect measurements are made on the leading (first) position, based on which for each trajectory tracked to perform certain conditions for the received coordinates of the aerial object (entry into the gate of identification) for the path for which these conditions are met, the forecast is corrected, wherein the prediction (extrapolation) itself is carried out according to corresponding rules. Multipurpose tracking system for two-position radar system is intended for method implementation and is implemented in certain way.
EFFECT: technical result is higher reliability and accuracy of identification of aerial objects in multi-purpose tracking mode for two-position radar systems.
2 cl, 9 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано при разработке перспективных многопозиционных радиолокационных систем и их модернизации. Достигаемый технический результат: повышение достоверности, точности и устойчивости многоцелевого сопровождения.The invention relates to radar and can be used in the development of promising multi-position radar systems and their modernization. Technical result achieved: increasing the reliability, accuracy and stability of multi-purpose tracking.

Одним из направлений, обеспечивающих улучшение всех системных показателей авиационных информационно-управляющих систем (ИУС) [1] - эффективности, живучести, динамичности и информативности - является использование многопозиционного принципа их построения, в рамках которого осуществляется согласованное устойчивое формирование нужных данных от пространственно-разнесенных источников [1].One of the directions ensuring the improvement of all systemic indicators of aviation information management systems (IMS) [1] - efficiency, survivability, dynamism and informational content - is the use of the multi-position principle of their construction, within which coordinated sustainable formation of the necessary data from spatially separated sources is carried out [1].

Однако, использование этого принципа, давая определенные преимущества, требует и значительных усложнений ИУС, обусловленных, прежде всего, появлением еще одного более высокого управленческого уровня, предназначенного для управления пространственным положением позиций в рамках траекторного управления наблюдением [2] и управления информационными потоками извлечения информации и обмена ею между позициями.However, the use of this principle, giving certain advantages, also requires significant complications of the IMS, caused, first of all, by the emergence of another higher managerial level designed to control the spatial position of positions within the trajectory control of observation [2] and control information flows of information extraction and sharing it between positions.

Влияние этих усложнений усиливается при построении авиационных многопозиционных радиолокационных систем (МП РЛС) [3]. Особенно эти усложнения проявляются при использовании в МП РЛС режима многоцелевого сопровождения, поскольку в процессе его осуществления необходимо идентифицировать поступающие сигналы не только по сопровождаемым воздушным объектам, но и по позициям.The influence of these complications is enhanced by the construction of aviation multi-position radar systems (MP radar) [3]. Especially these complications are manifested when the multi-purpose tracking mode is used in the MP radar, since in the process of its implementation it is necessary to identify the incoming signals not only by the tracked air objects, but also by position.

При этом необходимо подчеркнуть, что при решении задач идентификации измерений в МП РЛС необходимо учитывать следующие особенности:It should be emphasized that in solving the problems of identification of measurements in the MP radar it is necessary to take into account the following features:

Figure 00000001
каждая позиция измеряет координаты воздушных объектов в своей, как правило, полярной системе координат, начало которой связано с центром массы носителя [4, 5];
Figure 00000001
each position measures the coordinates of airborne objects in its, as a rule, polar coordinate system, the beginning of which is associated with the center of mass of the carrier [4, 5];

Figure 00000001
время прихода сигналов, отраженных от одного воздушного объекта, на различные позиции в общем случае разное;
Figure 00000001
the time of arrival of signals reflected from one airborne object at different positions is generally different;

Figure 00000001
точность измерения одних и тех же координат на различных позициях может существенно различаться;
Figure 00000001
the accuracy of measuring the same coordinates at different positions can vary significantly;

Figure 00000001
законы изменения координат одних и тех же воздушных объектов для различных позиций могут отличаться друг от друга;
Figure 00000001
the laws of changing the coordinates of the same airborne objects for different positions may differ from each other;

Figure 00000001
пространственное и взаимное расположение позиций изменяются во времени;
Figure 00000001
spatial and relative position of positions change over time;

Figure 00000001
для управления пространственным положением позиций информация о местоположении воздушных объектов должна формироваться непрерывно.
Figure 00000001
To control the spatial position of positions, information about the location of air objects should be formed continuously.

Первая особенность предопределяет необходимость приведения всех измерений, формируемых на каждой позиции, к единой системе координат с общим началом.The first feature predetermines the need to bring all measurements formed at each position to a single coordinate system with a common origin.

Остальные особенности предопределяют необходимость использования алгоритмов аналого-дискретной фильтрации [6, 7].Other features predetermine the need to use analog-discrete filtering algorithms [6, 7].

После выполнения процедуры идентификации, остальные этапы многоцелевого сопровождения (МЦС) могут быть выполнены на основе алгоритмов сопровождения одиночных воздушных объектов в МП РЛС с учетом возрастания числа измерений, поступающих от других позиций. В связи с этим, далее в рамках общей процедуры МЦС основное внимание будет уделено рассмотрению алгоритмов идентификации.After the identification procedure is completed, the remaining stages of multi-purpose tracking (MSC) can be performed on the basis of algorithms for tracking single airborne targets in the MP radar, taking into account the increasing number of measurements coming from other positions. In this regard, further in the framework of the general procedure of the MDC, the main attention will be paid to the consideration of identification algorithms.

В общем случае задача идентификации измерений при МЦС, при которых общий прогноз корректируется невязками, формируемыми по измерениям всех позиций, в МП РЛС может быть решена различными способами с использованием различных систем координат и различных критериев принятия решений [5] при различных вариантах информационного обмена (активном, пассивном и полуактивном).In the general case, the problem of identifying measurements in MDCs, in which the general forecast is corrected by residuals formed from measurements of all positions, can be solved in the MP radar in various ways using different coordinate systems and different decision criteria [5] with different types of information exchange (active passive and semi-active).

В качестве прототипа был взят способ многоцелевого сопровождения в однопозиционных импульсно-доплеровских РЛС с идентификацией измерений в стробах отождествления и α,β-фильтрацией [3], функционирующий следующим образом.As a prototype, a method of multi-purpose tracking in single-position pulse-Doppler radars with identification of measurements in identification gates and α, β-filtering [3], which operates as follows, was taken.

РЛС формирует измерения дальности Д до воздушного объекта, скорости сближения Vc с нею и бортовых пеленгов в горизонтальной ϕ плоскости. Бортовая вычислительная система осуществляет их экстраполяцию, формирует стробы отождествления и идентифицирует в них результаты измерений следующего цикла обзора, формируя оценки дальности

Figure 00000002
, скорости сближения
Figure 00000003
и бортового пеленга
Figure 00000004
.The radar forms measurements of the distance D to the airborne object, the approach speed V c with it and the directional bearings in the horizontal ϕ plane. The on-board computer system extrapolates them, forms identification gates and identifies the measurement results of the next review cycle in them, forming range estimates
Figure 00000002
approach speeds
Figure 00000003
and airborne bearing
Figure 00000004
.

На интервалах времени между приходами измерений экстраполируются завязанные ранее траектории на основе гипотезы изменения координат состояния (обозначаемых далее для удобства как xi ∈ [Д,Vc,ϕ]) с постоянной скоростью [3]. Текущее экстраполированное значение р-й координаты состояния хэ,pi поступает к потребителям информации для реализации траекторного управления и в ракеты в качестве команд целеуказаний.At the time intervals between the arrivals of measurements, the previously traced paths are extrapolated based on the hypothesis of a change in the state coordinates (hereinafter referred to as x i ∈ [D, V c , ϕ]) with constant speed [3]. The current extrapolated value of the pth coordinate of the state x e, pi is sent to information consumers for implementing trajectory control and to missiles as target designation commands.

Одновременно с выполнением экстраполяции для каждого сопровождаемого воздушного объекта и измеряемых координат состояния формируются стробы отождествления Δxi, которые, как правило, выбираются постоянными [4].Simultaneously with the extrapolation for each escorted air object and measured state coordinates, identification gates Δx i are formed , which, as a rule, are chosen constant [4].

Если на момент времени (k+1)-х измерений zi для некоторой траектории с номером p* для экстраполированных значений координат состояния хэ,p*i(k+1) выполняются условияIf at the time moment of (k + 1) -th measurements z i for some trajectory with number p * for extrapolated values of the coordinates of the state x e, p * i (k + 1) the conditions are satisfied

Figure 00000005
Figure 00000005

где k∈[1,∞) - номер дискрета времени, то полученные измерения считаются соответствующими этой траектории и используются для последующей коррекции в алгоритмах α,β-фильтрации [4].where k∈ [1, ∞) is the time discrete number, then the obtained measurements are considered to correspond to this trajectory and are used for subsequent correction in α, β-filtering algorithms [4].

Коррекция результатов прогноза идентифицированной траектории по полученным измерениям выполняется по алгоритмам α,β-фильтрации:Correction of the forecast results of the identified trajectory by the obtained measurements is performed according to the α, β-filtering algorithms:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Здесь

Figure 00000008
определяются путем экстраполяции по гипотезе движения с постоянной скоростью на момент прихода измерений; Т - интервал времени между приходом измерений; αi, βi - соответствующие постоянные коэффициенты усиления невязок измерений. После вычисления оценок (2), (3) начинается новый этап экстраполяции.Here
Figure 00000008
determined by extrapolation according to the hypothesis of movement with a constant speed at the time of arrival of measurements; T is the time interval between the arrival of measurements; α i , β i - the corresponding constant gain of the residuals of the measurements. After calculating estimates (2), (3), a new stage of extrapolation begins.

Данный способ МЦС, являясь одним из наиболее распространенных, не обладает требуемой для целеуказаний точностью и устойчивостью сопровождения воздушных объектов. Низкая точность оценивания координат при использовании рассмотренного способа МЦС объясняется следующими причинами: большим временем обращения к воздушному объекту при использовании антенн с механическим сканированием; применением достаточно простых моделей состояния для прогноза; низкой достоверностью идентификации воздушных объектов в широких стробах отождествления и низкой точностью формирования оценок с помощью алгоритмов α,β-фильтрации.This method of MCC, being one of the most common, does not have the accuracy and stability of tracking air objects required for target designation. The low accuracy of coordinate estimation when using the considered method of the MSC is due to the following reasons: a large time of access to an air object when using antennas with mechanical scanning; using fairly simple state models for forecasting; low reliability of identification of airborne objects in wide identification gates and low accuracy of estimating using α, β-filtering algorithms.

Предлагаемый способ МЦС для двухпозиционной РЛС (ДП РЛС) отличается от прототипа прежде всего использованием измерений, поступающих от второй пространственно разнесенной позиции, и применением более совершенных алгоритмов аналого-дискретной фильтрации, что позволяет повысить живучесть, динамичность и информативность информационной системы в целом. При разработке режима МЦС в ДП РЛС полагалось, что:The proposed MDC method for a two-position radar (DP radar) differs from the prototype primarily in the use of measurements from a second spatially separated position, and in the use of more advanced analog-discrete filtering algorithms, which improves the survivability, dynamism, and information content of the information system as a whole. When developing the regime of the MDC in the radar station it was assumed that:

1. На каждой РЛС известны собственные координаты пространственного расположения x1, y1 и координаты другой позиции1. Each radar has its own spatial coordinates x 1 , y 1 and the coordinates of another position

2. На каждой позиции используется режим активной локации и измеряются дальности Дij до воздушного объекта, скорости их изменений

Figure 00000009
и бортовые пеленги в горизонтальной ϕij плоскости. Здесь i=1, 2 - номер позиции, j - номер воздушного объекта.2. At each position, the active location mode is used and the ranges D ij to the air object, the speed of their changes are measured
Figure 00000009
and side bearings in the horizontal ϕ ij plane. Here i = 1, 2 is the position number, j is the number of the air object.

3. Измерения от одного и того же воздушного объекта формируются на позициях в различные моменты времени.3. Measurements from the same airborne object are formed at positions at different points in time.

4. Между позициями производится обмен измерениями в процессе сопровождения воздушных объектов.4. Between positions, measurements are exchanged in the process of tracking air objects.

5. В качестве общей используется прямоугольная система координат, связанная с центром массы носителя РЛС1.5. The rectangular coordinate system associated with the center of mass of the radar carrier 1 is used as a common one.

6. Для текущего оценивания координат воздушных объектов вместо α,β-фильтра используется аналого-дискретный фильтр второго порядка [6], позволяющий для линейного процесса вида6. For the current estimation of the coordinates of airborne objects, instead of an α, β-filter, an analog-discrete second-order filter is used [6], which allows for a linear process of the form

Figure 00000010
Figure 00000010

при наличии измеренийin the presence of measurements

Figure 00000011
Figure 00000011

сформировать оценки по правилуform estimates by the rule

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

при условии, что Δt >> Ti, где Ti - наименьший интервал обращения к воздушному объекту РЛС i-ой позиции; xиц1(k), yиц1(k) и xиц2(k), yиц2(k) - измерения, сформированные по наблюдениям первой и второй позиций, a Q1 и Q2 - признаки прихода измерений:provided that Δt >> T i , where T i is the smallest interval of access to the airborne radar object of the i-th position; x q1 (k), y q1 (k) and x q2 (k), y q2 (k) are measurements formed from observations of the first and second positions, and Q 1 and Q 2 are signs of the arrival of measurements:

Figure 00000014
Figure 00000014

коэффициенты Kxij и Kyij усиления соответствующих невязок

Figure 00000015
и
Figure 00000016
вычисляются по общему правилуgain coefficients K xij and K yij of the corresponding residuals
Figure 00000015
and
Figure 00000016
calculated as a general rule

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

- априорная D(x,y)i(k,k-1) и апостериорная D(x,y)i(k-1) матрицы ошибок фильтрации для соответствующих фильтров; Ф(x,y)i - матрица перехода; H(x,y)j - матрица измерений соответствующей координаты для j-й позиции; ξ(x,y)i - вектор гауссовых случайных возмущений с матрицей дисперсий D(x,y)и; ξ(x,y)и - вектор гауссовых ошибок измерений, характеризуемый матрицей дисперсий D(x,y)и, Е - единичная матрица; Т - операция транспонирования.- a priori D (x, y) i (k, k-1) and a posteriori D (x, y) i (k-1) matrices of filtering errors for the corresponding filters; Ф (x, y) i is the transition matrix; H (x, y) j - matrix of measurements of the corresponding coordinate for the j-th position; ξ (x, y) i is the vector of Gaussian random perturbations with the dispersion matrix D (x, y) and ; ξ (x, y) and is the vector of Gaussian measurement errors, characterized by the dispersion matrix D (x, y) and , E is the identity matrix; T is the transpose operation.

Геометрические связи позиций и воздушных объектов показаны на фиг. 1.The geometric relationships of positions and air objects are shown in FIG. 1.

На основе полученных измерений рассчитываются прямоугольные координаты воздушного объекта (* - неизвестный номер цели), от которого получен отраженный сигнал, на первой позиции РЛС1 (фиг. 1):Based on the measurements obtained, the rectangular coordinates of the airborne object are calculated (* - unknown target number) from which the reflected signal is received, at the first position of radar station 1 (Fig. 1):

Figure 00000020
Figure 00000020

а на второй позиции (РЛС2):and in the second position (radar2):

Figure 00000021
Figure 00000021

При формировании (12), (13) бортовые пеленги ϕi* считаются положительными для воздушных объектов, расположенных справа от продольной оси ЛА. Если воздушные объекты расположены слева, то пеленги считаются отрицательными.When forming (12), (13), the side bearings ϕ i * are considered positive for airborne objects located to the right of the longitudinal axis of the aircraft. If aerial objects are located on the left, then bearings are considered negative.

На основе представлений (12), (13) в РЛС1 формируются косвенные измеренияBased on representations (12), (13), indirect measurements are formed in radar1

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

где ξихi, ξиyi - шумы измерений, определяемые ошибками первичных измерений РЛС позиций и правилами пересчета (12), (13), позволяющими рассчитать их дисперсии Dиxij, Dиyij, которые и используются в (6).where ξ ii , ξ and yi are the measurement noise determined by the errors of the primary radar measurements of the positions and the conversion rules (12), (13), which make it possible to calculate their variances D and xij , D and yij , which are used in (6).

Если в процессе перебора сформированных измерений по всем результатам прогноза (2) для i-ого воздушного объекта выполняются условияIf in the process of enumerating the generated measurements for all the results of the forecast (2) for the i-th air object, the conditions are met

Figure 00000024
Figure 00000024

то принимается решение о принадлежности ей исследуемых измерений, после чего они поступают в алгоритм фильтрации (6) координат этого воздушного объекта для коррекции экстраполированных значений. Здесь xиц, yиц - результаты измерений (14) или (15), а Δxi и Δyi - размер стробов отождествления.then a decision is made on whether the studied measurements belong to it, after which they enter the filtering algorithm (6) of the coordinates of this air object to correct the extrapolated values. Here x ic , y ic are the results of measurements (14) or (15), and Δx i and Δy i are the size of the identification gates.

Размеры стробов, построенных относительно экстраполированных координат Оцэ1, Оцэ2 (фиг. 1), определяются соотношениями [4]The dimensions of the gates built relative to the extrapolated coordinates O ce1 , O ce2 (Fig. 1) are determined by the relations [4]

Figure 00000025
Figure 00000025

в которых Т1 и Т2 - интервалы обращения РЛС1 и РЛС2 к воздушному объекту;

Figure 00000026
и
Figure 00000027
- дисперсии производных xi и yi; Dиximax, Dиyimax - максимально возможные дисперсии ошибок измерений одной из позиций.in which T 1 and T 2 are the intervals between the radar station 1 and radar station 2 to the air object;
Figure 00000026
and
Figure 00000027
- variances of derivatives x i and y i ; D andximax , D and yimax - the maximum possible variances of measurement errors of one of the positions.

Структурная схема системы, реализующей предложенный способ многоцелевого сопровождения, приведена на фиг. 2.The structural diagram of a system that implements the proposed method of multi-purpose tracking is shown in FIG. 2.

Система является многоканальной, число идентичных каналов определяется числом р сопровождаемых воздушных объектов. В целом, в систему входят:The system is multi-channel, the number of identical channels is determined by the number p of tracked air objects. In general, the system includes:

• первая информационная позиция 1 (ИП1), состоящая из:• first information item 1 (IP1), consisting of:

• бортовой навигационной системы 2, формирующей измерения собственного положения первой информационной позиции 1;• on-board navigation system 2, forming measurements of the own position of the first information position 1;

• радиолокационной системы 3 (РЛС1), формирующей измерения дальностей и бортовых пеленгов воздушных объектов относительно первой информационной позиции 1;• radar system 3 (RLS1), which forms the measurement of ranges and airborne bearings of airborne objects relative to the first information position 1;

• комплекса средств связи 4, принимающего измерения дальностей и бортовых пеленгов воздушных объектов и собственных координат от второй информационной позиции 5;• a complex of communication equipment 4, receiving measurements of ranges and airborne bearings of airborne objects and own coordinates from the second information position 5;

• вторая информационная позиция 5 (ИП2), состоящая из:• second information item 5 (IP2), consisting of:

• бортовой навигационной системы 6, формирующей измерения собственного положения второй информационной позиции 5;• on-board navigation system 6, forming measurements of the own position of the second information position 5;

• радиолокационной системы 7 (РЛС2), формирующей измерения дальностей и бортовых пеленгов воздушных объектов относительно второй информационной позиции 5;• radar system 7 (RLS2), which forms the measurements of ranges and airborne bearings of airborne objects relative to the second information position 5;

• комплекса средств связи 8, передающего измерения дальностей и бортовых пеленгов воздушных объектов и собственных координат на первую информационную позицию 1;• a complex of communication facilities 8, transmitting measurements of ranges and airborne bearings of airborne objects and own coordinates to the first information position 1;

• блок пересчета измерений от ИП1 9, преобразующий измерения от РЛС 3 первой информационной позиции 1 в декартовы координаты (12) и формирующий признаки прихода измерений (8) от РЛС1;• a unit for recalculating measurements from IP1 9, converting measurements from radar 3 of the first information position 1 to Cartesian coordinates (12) and generating signs of the arrival of measurements (8) from radar1;

• блок пересчета измерений от ИП2 10, преобразующий измерения от РЛС 7 второй информационной позиции 5 в декартовы координаты (13) первой информационной позиции 1 и формирующий признаки прихода измерений (8) от РЛС2;• a unit for recalculating measurements from IP2 10, converting measurements from radar 7 of the second information position 5 into Cartesian coordinates (13) of the first information position 1 and generating signs of the arrival of measurements (8) from radar2;

• логический сумматор 11, формирующий непрерывную последовательность измерений (14), (15) и признаки прихода измерений;logical adder 11, forming a continuous sequence of measurements (14), (15) and signs of the arrival of measurements;

• р каналов сопровождения воздушных объектов 12-1,..., 12-р, каждый из которых состоит из:• p channels for tracking air objects 12-1, ..., 12-p, each of which consists of:

• блока формирования невязок 13-1, …, 13-р

Figure 00000028
Figure 00000029
• residual formation block 13-1, ..., 13-p
Figure 00000028
Figure 00000029

• ключа 14-1, …, 14-p, передающего рассчитанные невязки в канал сопровождения воздушного объекта для дальнейшей коррекции прогноза;• a key 14-1, ..., 14-p, transmitting the calculated residuals to the tracking channel of the airborne object for further forecast correction;

• блока коррекции прогноза 15-1, …15-p, формирующего оценки

Figure 00000030
по правилу (6);• forecast correction block 15-1, ... 15-p, forming estimates
Figure 00000030
by rule (6);

• блока экстраполяции 16-1, …, 16-p, формирующего прогноз хэ1, …, хэр, уэ1, …, уэр по правилу (5);• the extrapolation block 16-1, ..., 16-p, which forms the forecast x e1 , ..., x er , e1 , ..., er according to rule (5);

• устройства задержки оценок 17-1, …, 17-p, задерживающего оценки

Figure 00000031
до прихода новых измерений от воздушного объекта;• delay devices estimates 17-1, ..., 17-p, delay estimates
Figure 00000031
before the arrival of new measurements from an air object;

• блока расчета априорных дисперсий 18-1,…, 18-p, производящего вычисления по правилу (10);• a block for calculating a priori variances 18-1, ..., 18-p, performing calculations according to rule (10);

• блока расчета коэффициентов усиления невязок 19-1, …, 19-p, производящего вычисления по правилу (9);• a block for calculating the gain of residuals 19-1, ..., 19-p, performing calculations according to rule (9);

• блока расчета апостериорных дисперсий 20-1, …, 20-р, производящего вычисления по правилу (11);• a unit for calculating posterior dispersions 20-1, ..., 20-r, which performs calculations according to rule (11);

• устройства задержки дисперсий 21-1, …, 21-p, задерживающего апостериорные дисперсии до прихода новых измерений от воздушного объекта;• devices for delaying dispersions 21-1, ..., 21-p, delaying posterior dispersions until new measurements come from an air object;

• блока расчета стробов 22-1, …, 22-р, по правилам (17) определяющего размер стробов для идентификации пришедших измерений;• block calculation gates 22-1, ..., 22-p, according to the rules (17) determining the size of the gates to identify incoming measurements;

• порогового устройства 23-1, …, 23-р, сравнивающего полученные невязки с размерами стробов по правилам (16);• a threshold device 23-1, ..., 23-r, comparing the resulting discrepancies with the size of the gates according to the rules (16);

• устройства перебора 24, последовательно осуществляющего по порядковому номеру поиск того воздушного объекта, для которого раньше всех выполняются условия (16).search devices 24, which sequentially searches by the serial number for that air object for which the conditions are satisfied first (16).

Навигационная система 2 соединена с блоками пересчета 9 и 10; РЛС 3 соединена с блоком пересчета 9; комплекс средств связи 4 соединен с блоком пересчета 10; навигационная система 6 соединена с комплексом средств связи 8; РЛС 7 соединена с комплексом средств связи 8; комплекс средств связи 8 соединен с комплексом средств связи 4; блок пересчета 9 соединен с логическим сумматором 11; блок пересчета 10 соединен с логическим сумматором 11; логический сумматор 11 соединен с блоками формирования невязок 13-1, …, 13-p и блоками расчета априорных дисперсий 18-1, …, 18-p; блоки формирования невязок 13-1, …, 13-p соединены с ключами 14-1, …, 14-р и пороговыми устройствами 23-1, …, 23-p; ключи 14-1, …, 14-p соединены с блоками коррекции прогноза 15-1, …, 15-p; блоки коррекции прогноза 15-1, …, 15-р соединены с блоками экстраполяции 16-1, …, 16-р; блоки экстраполяции 16-1, …, 16-p соединены с устройствами задержки 17-1, …, 17-р и конечными потребителями; устройства задержки 17-1, …, 17-p соединены с блоками формирования невязок 13-1, …, 13-p и блоками коррекции прогноза 15-1, …, 15-p; блоки расчета априорных дисперсий 18-1, …, 18-p соединены с блоками расчета коэффициентов усиления невязок 19-1, …, 19-p; блоки расчета коэффициентов усиления невязок 19-1, …, 19-p соединены с блоками расчета апостериорных дисперсий 20-1, …, 20-p; блоки расчета апостериорных дисперсий соединены с устройствами задержки 21-1, …,21-p и блоками расчета стробов 22-1, …, 22-p; устройства задержки 21-1, …,21-p соединены с блоками расчета априорных дисперсий 18-1, …, 18-p; блоки расчета стробов 22-1, …, 22-p соединены с пороговыми устройствами 23-1, …, 23-p; пороговые устройства соединены с устройством перебора 24; устройство перебора 24 соединено с ключами 14-1, …, 14-p.Navigation system 2 is connected to conversion units 9 and 10; Radar 3 is connected to the conversion unit 9; the complex of communication equipment 4 is connected to the conversion unit 10; a navigation system 6 is connected to a complex of communications 8; Radar 7 is connected to a complex of communications 8; the complex of communications 8 is connected to the complex of communications 4; the conversion unit 9 is connected to the logical adder 11; the conversion unit 10 is connected to the logical adder 11; the logical adder 11 is connected to blocks of residual formation 13-1, ..., 13-p and blocks of calculation of a priori dispersions 18-1, ..., 18-p; residual formation blocks 13-1, ..., 13-p are connected to the keys 14-1, ..., 14-p and threshold devices 23-1, ..., 23-p; the keys 14-1, ..., 14-p are connected to the forecast correction blocks 15-1, ..., 15-p; forecast correction blocks 15-1, ..., 15-p are connected to extrapolation blocks 16-1, ..., 16-p; extrapolation units 16-1, ..., 16-p are connected to delay devices 17-1, ..., 17-p and end users; delay devices 17-1, ..., 17-p are connected to blocks of residual formation 13-1, ..., 13-p and forecast correction blocks 15-1, ..., 15-p; blocks for calculating a priori dispersions 18-1, ..., 18-p are connected to blocks for calculating the gain of residuals 19-1, ..., 19-p; blocks for calculating the gain of residuals 19-1, ..., 19-p are connected to blocks for calculating posterior dispersions 20-1, ..., 20-p; blocks for calculating posterior dispersions are connected to delay devices 21-1, ..., 21-p and blocks for calculating gates 22-1, ..., 22-p; delay devices 21-1, ..., 21-p are connected to the blocks for calculating a priori dispersions 18-1, ..., 18-p; blocks for calculating gates 22-1, ..., 22-p are connected to threshold devices 23-1, ..., 23-p; threshold devices are connected to a busting device 24; busting device 24 is connected to the keys 14-1, ..., 14-p.

Функционирование системы в динамике включает следующие этапы.The functioning of the system in dynamics includes the following steps.

Если измерение пришло на первую информационную позицию ИП1 (блок 1), то полученные от ее РЛС (блок 3) измерения координат воздушного объекта Д1j,

Figure 00000032
ϕг1j, ϕв1j по формулам (12), (14) пересчитываются в декартовы координаты воздушного объекта хц1, уц1 в блоке пересчета измерений 9 и вместе с сформированным признаком прихода измерений (8) от РЛС1 передаются на логический сумматор 11. Если измерение пришло на вторую информационную позицию ИП2 (блок 5), то полученные от ее РЛС (блок 7) измерения координат воздушного объекта Д2j,
Figure 00000033
ϕг2j, ϕв2j и полученные от бортовой навигационной системы (блок 6) собственные координаты передаются на комплекс средств связи 8 и далее на комплекс средств связи 4 первой информационной позиции (блок 1). Полученные измерение и собственные координаты второй информационной позиции передаются на блок пересчета измерений 10, где вместе с собственными координатами первой информационной позиции (блок 1), полученными от бортовой навигационной системы 2, пересчитываются по формулам (13), (15) в декартовы координаты воздушного объекта хиц2, уиц2 и передаются на логический сумматор 11 вместе с сформированным признаком прихода измерений (8). Сформированная на логическом сумматоре 11 единая последовательность измерений хиц*, уиц* вместе с признаками прихода измерений Q1,2 на блоки формирования невязок 13-1, …, 13-p каждого канала сопровождения воздушных объектов 12-1, …, 12-p и блоки расчета априорных дисперсий 18-1, …, 18-p. В блоках 18-1, …, 18-p по формуле (10) рассчитываются значения D(x,y)i(k,k-1) априорных дисперсий, по которым в блоках 19-1, …, 19-р по формула (9) рассчитываются коэффициенты усиления невязок K(x,y)ij. Полученные коэффициенты K(x,y)ij передаются в блоки коррекции прогнозов 12-1, …, 12-p и в блоки 20-1, …, 20-р, где по формуле (11) рассчитываются апостериорные дисперсии D(x,y)i(k). Рассчитанные апостериорные дисперсии D(x,y)i(k) передаются на устройства задержки 21-1, …, 21-р и блоки расчета стробов 22-1, …, 22-р. Задержанные на блоках 21-1, …, 21-p апостериорные дисперсии D(x,y)i(k-1) передаются в блоки 18-1, …, 18-p для расчета априорных дисперсий в следующий момент времени. Поступившие на блоки 22-1, …, 22-р значения D(x,y)i(k) используются для расчета стробов по формулам (17). Рассчитанные стробы Δxi и Δyi передаются на пороговые устройства 23-1, …, 23-р. Полученные в блоках 13-1, …, 13-p невязки передаются на ключи 14-1, …, 14-p и пороговые устройства 23-1, …, 23-р. В пороговых устройствах 23-1, …, 23-р выполняется проверка условия (16), результаты передаются с каждого канала в устройство перебора 24. В устройстве перебора 24 производится последовательная проверка результатов выполнения условия (16) и при нахождении канала с наименьшим номером (*), для которого данное условие выполняется, на ключ 14-* соответствующего канала передается сигнал замыкания. При замыкании ключа 14-* находящееся на нем значение невязки передается на блок коррекции невязок 15-*, где по формуле (6) производится коррекция текущего прогноза и получаются оценки
Figure 00000034
,
Figure 00000035
. Результаты коррекции (для контура слежения 12-*) или оригинальный прогноз (для остальных контуров, а также в случае, если измерений не было) передаются на блоки экстраполяции 16-1, …, 16-p, где они используются для расчета по формулам (7) прогнозов на следующий момент времени xэj(k+1), yэj(k+1), передаваемых конечным пользователям и на устройство задержки 17-1, …, 17-р. Задержанные значения прогнозов xэj(k), yэj(k) передаются на блоки 13-1, …, 13-p для расчета невязок измерений и на блоки 15-1, …, 15-p для коррекции и экстраполяции в последующие моменты времени.If the measurement came to the first informational position IP1 (block 1), then received from its radar (block 3) measurements of the coordinates of the airborne object D 1j ,
Figure 00000032
ϕ g1j , ϕ b1j according to formulas (12), (14) are converted to the Cartesian coordinates of the air object x c1 , at c1 in the measurement conversion unit 9 and, together with the generated sign of arrival of measurements (8), are transmitted from radar 1 to the logical adder 11. If the measurement came to the second information position IP2 (block 5), then received from its radar (block 7) measurements of the coordinates of the airborne object D 2j ,
Figure 00000033
ϕ g2j , ϕ b2j and received from the on-board navigation system (block 6) own coordinates are transmitted to the complex of communications 8 and then to the complex of communications 4 of the first information position (block 1). The obtained measurement and the own coordinates of the second information position are transferred to the measurement conversion unit 10, where, together with the own coordinates of the first information position (block 1), received from the on-board navigation system 2, are converted according to formulas (13), (15) into the Cartesian coordinates of the airborne object x IC2 , IC2 and transmitted to the logical adder 11 together with the generated sign of the arrival of measurements (8). Formed on a logical adder 11, a single measurement sequence x y * , y * * along with signs of the arrival of measurements Q 1.2 to the blocks of formation of residuals 13-1, ..., 13-p of each channel tracking aircraft objects 12-1, ..., 12- p and the blocks for calculating a priori variances 18-1, ..., 18-p. In blocks 18-1, ..., 18-p, according to formula (10), the values D (x, y) i (k, k-1) of a priori variances are calculated, according to which in blocks 19-1, ..., 19-p, according to the formula (9) the residual gain gains K (x, y) ij are calculated. The obtained coefficients K (x, y) ij are transmitted to forecast correction blocks 12-1, ..., 12-p and to blocks 20-1, ..., 20-p, where a posteriori variances D (x, y are calculated by formula (11) ) i (k). The calculated posterior variances D (x, y) i (k) are transmitted to delay devices 21-1, ..., 21-p and gate calculation blocks 22-1, ..., 22-p. The posterior dispersions D (x, y) i (k-1) detained on blocks 21-1, ..., 21-p are transferred to blocks 18-1, ..., 18-p for calculating a priori dispersions at the next moment in time. The values of D (x, y) i (k) received at blocks 22-1, ..., 22-p are used to calculate the gates according to formulas (17). The calculated gates Δx i and Δy i are transmitted to the threshold devices 23-1, ..., 23-p. The residuals obtained in blocks 13-1, ..., 13-p are transmitted to the keys 14-1, ..., 14-p and threshold devices 23-1, ..., 23-p. In threshold devices 23-1, ..., 23-p, condition (16) is checked, the results are transmitted from each channel to the search device 24. In the search device 24, the results of condition (16) are checked sequentially and when the channel with the lowest number is found ( *), for which this condition is fulfilled, a closure signal is transmitted to the key 14- * of the corresponding channel. When the key 14- * is closed, the residual value located on it is transmitted to the residual correction block 15- *, where according to formula (6), the current forecast is corrected and estimates are obtained
Figure 00000034
,
Figure 00000035
. Correction results (for the tracking loop 12- *) or the original forecast (for the remaining loops, as well as if there were no measurements) are transmitted to the extrapolation units 16-1, ..., 16-p, where they are used for calculation using formulas ( 7) forecasts for the next time x ej (k + 1), y ej (k + 1) transmitted to end users and to the delay device 17-1, ..., 17-p. The delayed forecast values x ej (k), y ej (k) are transmitted to blocks 13-1, ..., 13-p for calculating the measurement discrepancies and to blocks 15-1, ..., 15-p for correction and extrapolation at subsequent times .

Для предлагаемой системы многоцелевого сопровождения была проведена оценка эффективности, выполнявшаяся по результатам имитационного моделирования:For the proposed multi-purpose tracking system, an efficiency assessment was carried out based on the results of simulation modeling:

Figure 00000036
полета двух носителей РЛС и двух воздушных объектов по пересекающимся траекториям в горизонтальной плоскости;
Figure 00000036
the flight of two radar carriers and two air objects along intersecting paths in the horizontal plane;

Figure 00000001
измерений координат; их отождествления с траекториями и алгоритмов фильтрации.
Figure 00000001
coordinate measurements; their identification with trajectories and filtering algorithms.

При исследовании оценивались:The study evaluated:

Figure 00000001
возможность осуществления МЦС в МП РЛС со стробовой идентификацией и поле условий применения для эффективного функционирования системы;
Figure 00000001
the possibility of implementing the MSC in the MP radar with strobe identification and the field of application conditions for the effective functioning of the system;

Figure 00000001
влияние второй позиции на показатели эффективности МП РЛС при МЦС;
Figure 00000001
the influence of the second position on the performance indicators of MP radar at the MDC;

Figure 00000001
зависимость показателей эффективности от соотношения периодов и времени обращения РЛС-позиций к воздушному объекту.
Figure 00000001
the dependence of performance indicators on the ratio of periods and time of the radar position to the air object.

При этом для оценки работоспособности исследуемого варианта МЦС использовалась совокупность качественных и количественных показателей. Качественные показатели характеризировались видом траекторий воздушных объектов, формой областей неопределенности, а количественные - погрешностями оценок положения воздушных объектов в прямоугольной системе координат.Moreover, to assess the health of the investigated variant of the MDC, a combination of qualitative and quantitative indicators was used. Qualitative indicators were characterized by the type of trajectories of air objects, the shape of the areas of uncertainty, and quantitative - by the errors of estimates of the position of air objects in a rectangular coordinate system.

Начальные координаты, скорости и курсы позиций и воздушных объектов приведены в таблице 1, а дисперсии измерителей РЛС 1 и 2 - в таблице 2.The initial coordinates, speeds and courses of positions and airborne objects are shown in table 1, and the dispersion of radar meters 1 and 2 in table 2.

Figure 00000037
Figure 00000037

Figure 00000038
Figure 00000038

На фиг. 3 представлены траектории воздушных объектов относительно первой позиции, а на фиг. 4 - полученные СКО ошибок фильтрации. Штриховыми эпюрами на фиг. 3 показаны границы строба отождествления для траектории, соответствующей воздушному объекту 1, а пунктирными - для воздушного объекта 2. Как видно из иллюстрации, с увеличением расстояния до воздушных объектов размеры строба существенно увеличиваются (более двух порядков по площади), что приводит к падению достоверности идентификации, точности сопровождения и ухудшению разрешающей способности.In FIG. 3 shows the trajectories of air objects relative to the first position, and in FIG. 4 - received standard deviation of filtering errors. The bar plots in FIG. Figure 3 shows the boundaries of the identification gate for the trajectory corresponding to the air object 1, and the dashed lines for the air object 2. As can be seen from the illustration, as the distance to the air objects increases, the size of the gate increases significantly (more than two orders of magnitude in area), which leads to a decrease in the reliability of identification , accuracy of tracking and resolution deterioration.

В общем случае, ошибки МЦС определяются как ошибками идентификации, приводящими к перепутыванию траекторий или срыву сопровождения, так и непосредственно ошибками оценивания алгоритмов фильтрации (6).In the general case, the errors of the MCC are determined both by identification errors leading to entanglement of the trajectories or failure of tracking, and directly by errors in the estimation of filtering algorithms (6).

Точками А, В, С, D на фиг. 3 отмечена зона неопределенности, в которой стробы отождествления для траекторий воздушных объектов 1 и 2 совпадают, что при некоторых условиях и может привести к срыву сопровождения или перепутыванию траекторий части воздушных объектов (фиг. 5).Points A, B, C, D in FIG. 3, a zone of uncertainty is noted in which the identification gates for the trajectories of air objects 1 and 2 coincide, which under certain conditions can lead to a breakdown in tracking or confusion of the trajectories of a part of air objects (Fig. 5).

На фиг. 4 отрезку времени от 500 до 580 с соответствует попадание воздушных объектов в эту зону (фиг. 1). Как видно из фиг. 3 и 4, после попадания воздушного объекта 2 в зону неопределенности часть измерений, приходящих от нее, была присвоена воздушному объекту 1, что привело к росту ошибок фильтрации не только воздушного объекта 2 из-за длительного периода отсутствия коррекций экстраполяции, но и воздушного объекта 1. Также из фиг. 6 видно, что достоверность и точность фильтрации зависит и от ракурса воздушного объекта.In FIG. 4, a period of time from 500 to 580 s corresponds to the penetration of airborne objects into this zone (Fig. 1). As can be seen from FIG. 3 and 4, after air object 2 fell into the zone of uncertainty, some of the measurements coming from it were assigned to air object 1, which led to an increase in filtering errors not only of air object 2 due to the long period of absence of extrapolation corrections, but also of air object 1 Also from FIG. 6 shows that the reliability and accuracy of the filtering also depends on the angle of the air object.

Необходимо отметить, что размер зоны ABCD зависит от взаимной геометрии расположения как самих воздушных объектов, так и позиций РЛС. Наименьший размер зоны неопределенности имеют для ортогональных трасс, в то время как наихудшие варианты имеют место для близкорасположенных параллельных трасс, которые характерны для полета летательных аппаратов строем.It should be noted that the size of the ABCD zone depends on the mutual geometry of the location of both the air objects themselves and the radar positions. The smallest size of the zone of uncertainty is for orthogonal paths, while the worst options are for closely spaced parallel paths, which are typical for the flight of aircraft in formation.

На фиг. 5 хорошо видны ситуации срыва сопровождения воздушного объекта 2 и увеличения ошибок сопровождения воздушного объекта 1 в момент пересечения траекторий из-за присвоения ей измерений, приходящих от воздушного объекта 2.In FIG. 5, situations of disruption of tracking of an airborne object 2 and an increase in errors of escorting of airborne object 1 at the moment of intersecting the trajectories due to the assignment to it of measurements coming from airborne object 2 are clearly visible.

Для выяснения влияния РЛС2 на показатели МЦС в целом проводилось два вида исследований. Первый включал в себя качественную оценку путем сравнения показателей точности в одно- и двухпозиционных вариантах. Проведенное исследование показало, что двухпозиционный вариант обладает лучшими показателями точности и устойчивости сопровождения. Однако количественные показатели в значительной степени зависят от геометрии взаимного расположения позиций и траекторий движения воздушных объектов (фиг. 6).In order to clarify the effect of radar station 2 on the performance of the MDC, two types of studies were generally conducted. The first included a qualitative assessment by comparing accuracy indicators in one- and two-position versions. The study showed that the on-off option has the best indicators of accuracy and stability of tracking. However, quantitative indicators largely depend on the geometry of the relative positions and trajectories of airborne objects (Fig. 6).

Кроме того, стоит отметить, что в случае многопозиционной РЛС пропадание измерений от воздушных объектов в связи с ее нахождением в зонах хвостового затенения или доплеровской режекции практически невозможно.In addition, it is worth noting that in the case of a multi-position radar, the loss of measurements from airborne objects in connection with its presence in the areas of tail shading or Doppler rejection is almost impossible.

Второй вид исследований был посвящен анализу влияния показателей точности РЛС2 на показатели точности системы в целом. Вариант взаимного расположения позиций и воздушных объектов, снижающего влияние геометрии взаимного расположения воздушных объектов и позиций, приведен на фиг. 7.The second type of research was devoted to the analysis of the influence of radar accuracy indicators 2 on the accuracy indices of the system as a whole. A variant of the mutual arrangement of positions and air objects, reducing the influence of the geometry of the relative positions of air objects and positions, is shown in FIG. 7.

Проведенное исследование показало, что в общем случае влияние дальномерного (фиг. 8) канала на точность системы МЦС в целом существенно меньше влияния угломерного (фиг. 9) канала.The study showed that in the General case, the influence of the rangefinder (Fig. 8) channel on the accuracy of the MSC system as a whole is significantly less than the influence of the goniometric (Fig. 9) channel.

Полученные результаты моделирования подтверждают возможность использования данного варианта многоцелевого сопровождения для двухпозиционных систем. При сопровождении легко идентифицируемых удаленных воздушных объектов (без пересечения стробов отождествления) использование позволяет МП РЛС при МЦС позволяет повысить устойчивость и точность сопровождения. Для отдельных приоритетных воздушных объектов возможно улучшение показателей сопровождения при применении траекторного управления информационными позициями.The obtained simulation results confirm the possibility of using this variant of multi-purpose tracking for on-off systems. When escorting easily identifiable remote air objects (without crossing the identification gates), use allows the MP radar at the MCC to increase the stability and accuracy of tracking. For individual priority airborne objects, it is possible to improve tracking indicators when using trajectory control of information positions.

Важным преимуществом полученной системы является отсутствие ограничений на возможность ее реализации, что позволяет реализовать ее на существующих радиолокационных систем.An important advantage of the resulting system is the absence of restrictions on the possibility of its implementation, which allows it to be implemented on existing radar systems.

ЛитератураLiterature

1. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Принципы построения, проблемы разработки и особенности функционирования. - М.: Радиотехника. - 2014. - 526 с.1. Verba V.S. Aviation complexes of radar patrol and guidance. The principles of construction, development problems and features of functioning. - M .: Radio engineering. - 2014 .-- 526 s.

2. Меркулов В.И. Улучшение системных показателей бортовой РЛС за счет траекторного управления наблюдением // Журнал радиоэлектроники, 2012, №1 http://jre.cpire.ru/jre/jan/12/index.html.2. Merkulov V.I. Improving the system performance of an airborne radar station due to the trajectory control of observation // Journal of Radio Electronics, 2012, No. 1 http://jre.cpire.ru/jre/jan/12/index.html.

3. Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация - М.: Радио и связь. 1998.3. Chernyak B.C. Multiposition radar - M .: Radio and communications. 1998.

4. Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Канащенков А.И. и др. Авиационные системы радиоуправления. Т. 2. Радиоэлектронные системы самонаведения. / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003. - 390 с.4. Merkulov V.I., Drogalin V.V., Kanaschenkov A.I. et al. Aviation systems of radio control. T. 2. Radio-electronic homing systems. / Ed. A.I. Kanaschenkova and V.I. Merkulova. - M.: Radio Engineering, 2003 .-- 390 p.

5. Ярлыков М.С., Богачев А.С., Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Радиоэлектронные комплексы навигации, прицеливания и управления вооружением. Т. 2. Применение авиационных радиоэлектронных комплексов при решении боевых и навигационных задач. / Под ред. М.С. Ярлыкова. - М.: Радиотехника, 2012. - 254 с.5. Yarlykov M.S., Bogachev A.S., Merkulov V.I., Drogalin V.V. Radio-electronic systems for navigation, aiming and weapon control. T. 2. The use of aircraft electronic systems in solving combat and navigation tasks. / Ed. M.S. Yarlykova. - M .: Radio engineering, 2012 .-- 254 p.

6. Меркулов В.И., Садовский П.А. Алгоритмы фильтрации неодновременно приходящий измерений для двухпозиционной РЛС // Радиотехника. - 2014. - №7. - С. 28-32.6. Merkulov V.I., Sadovsky P.A. Non-simultaneous measurement filtering algorithms for a two-position radar // Radio engineering. - 2014. - No. 7. - S. 28-32.

7. Меркулов В.И., Верба В.С., Ильчук А.Р. Автоматическое сопровождение воздушных объектов в РЛС интегрированных авиационных комплексов. Т. 1. Теоретические основы. РЛС в составе интегрированного комплекса / Под ред. В.С. Вербы - М.: Радиотехника, 2018. - 360 с.7. Merkulov V.I., Verba V.S., Ilchuk A.R. Automatic tracking of air objects in the radar of integrated aircraft systems. T. 1. Theoretical foundations. Radar as part of an integrated complex / Ed. V.S. Pussy-willow - M.: Radio Engineering, 2018 .-- 360 p.

8. Меркулов В.И. Алгоритм линейного оценивания с текущей коррекцией прогноза по неодновременного приходящим измерениям. // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2009. - №8.8. Merkulov V.I. Linear estimation algorithm with current forecast correction for non-simultaneous incoming measurements. // Information-measuring and control systems. - 2009. - No. 8.

Claims (43)

1. Способ многоцелевого сопровождения для двухпозиционной радиолокационной системы, в котором для каждого приходящего измерения от всех воздушных объектов с любой информационной позиции формируются косвенные измерения на ведущей позиции, являющейся первой информационной позицией,1. A multi-purpose tracking method for a two-position radar system, in which for each incoming measurement from all air objects from any information position indirect measurements are formed at the leading position, which is the first information position,
Figure 00000039
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000040
где k∈[1, ∞) - номер дискрета времени, на основе которых для каждой отслеживаемой траектории проверяется выполнение условий для полученных координат воздушного объектаwhere k∈ [1, ∞) is the time discrete number, on the basis of which, for each tracked trajectory, the conditions for the obtained coordinates of the air object are checked
Figure 00000041
Figure 00000041
и для траектории, для которой условия выполняются, производится коррекция прогнозаand for the trajectory for which the conditions are satisfied, the forecast is adjusted
Figure 00000042
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000043
при этом экстраполяция осуществляется по правиламwhile extrapolation is carried out according to the rules
Figure 00000044
Figure 00000044
где хиц1(k), уиц1(k) и хиц2(k), уиц2(k) - измерения, сформированные по наблюдениям первой и второй позиций, Q1 и Q2 - признаки прихода измерений, ξих1, ξих2, ξиу1, ξиу2 - шумы измерений, определяемые ошибками первичных измерений РЛС позиций и правилами пересчета, хэi, уэi - экстраполированные значения координат воздушного объекта, являющиеся прогнозом,
Figure 00000045
- оценка значений координат воздушного объекта и их производных, хиц*, уиц* - результаты измерений, Δхi, Δyi - размер стробов отождествления, определяемые по формулам
where x its1 (k), y its1 (k) and x its2 (k), y its2 (k) - measurement, formed from the observations of the first and second positions, Q 1 and Q 2 - signs measurements arrival, ξ ih1, ξ ih2 , ξ иу1 , ξ иу2 - measurement noise, determined by the errors of the primary radar measurements of positions and conversion rules, x ei , ei - extrapolated values of the coordinates of the air object, which are the forecast,
Figure 00000045
- an estimate of the coordinates of the airborne object and their derivatives, x its * , for its * - measurement results, Δх i , Δy i - the size of the identification gates, determined by the formulas
Figure 00000046
Figure 00000046
в которых T1 и Т2 - интервалы обращения радиолокационных систем первой и второй информационных позиций соответственно к воздушному объекту, Dx1, Dx2 и Dy1, Dy2 - дисперсии производных xi и уi, Dихimax, Dиyimax - максимально возможные дисперсии ошибок измерений одной из позиций, а Kх11, Kх12, Kх21, Kх22, Kу11, Kу12, Kу21, Kу22 - коэффициенты усиления невязок, рассчитываемые по формуламin which T 1 and T 2 are the intervals between the radar systems of the first and second information positions, respectively, to the airborne object, D x1 , D x2 and D y1 , D y2 are the variances of the derivatives x i and for i , D their max , D and y max are the maximum possible variance of measurement errors at one of the positions, and K x11 , K x12 , K x21 , K x22 , K y11 , K y12 , K y21 , K y22 are the gain of residuals calculated by the formulas
Figure 00000047
Figure 00000047
Figure 00000048
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000049
в которых D(x,y)i(k,k-1) и D(x,y)i(k-1) - априорная и апостериорная матрицы ошибок фильтрации для соответствующих фильтров, H(x,y)j - матрица измерений соответствующей координаты для j-й позиции, ξ(x,у)i - вектор гауссовых случайных возмущений с матрицей дисперсий D(x,y)и, ξ(x,y)и - вектор гауссовых ошибок измерений, характеризуемый матрицей дисперсий D(x,y)и, Е - единичная матрица, Т - операция транспонирования.in which D (x, y) i (k, k-1) and D (x, y) i (k-1) are the a priori and posterior filtering error matrices for the corresponding filters, H (x, y) j is the measurement matrix corresponding coordinate for the jth position, ξ (x, y) i is the vector of Gaussian random perturbations with the dispersion matrix D (x, y) and , ξ (x, y) and is the vector of Gaussian measurement errors, characterized by the dispersion matrix D (x , y) and , E is the identity matrix, T is the transpose operation. 2. Система многоцелевого сопровождения для двухпозиционной радиолокационной системы, состоящая из следующих частей:2. Multipurpose tracking system for a two-position radar system, consisting of the following parts: • первая информационная позиция (ИП1), состоящая из:• first information position (IP1), consisting of: • бортовой навигационной системы,• on-board navigation system, • радиолокационной системы (РЛС1),• radar system (radar1), • комплекса средств связи,• a complex of communication facilities, • вторая информационная позиция (ИП2), состоящая из:• second information position (IP2), consisting of: • бортовой навигационной системы,• on-board navigation system, • радиолокационной системы (РЛС2),• radar system (radar2), • комплекса средств связи,• a complex of communication facilities, • блок пересчета измерений от ИП1,            • unit for recalculation of measurements from IP1, • блок пересчета измерений от ИП2,• unit for recalculation of measurements from IP2, • логический сумматор,• logical adder, • р каналов сопровождения воздушных объектов, каждый из которых состоит из:• p channels for tracking airborne objects, each of which consists of: • блока формирования невязок,• residual formation block, • ключа,• key • блока коррекции прогноза,• forecast correction block, • блока экстраполяции,• extrapolation unit, • устройства задержки оценок,• evaluation delay devices, • блока расчета априорных дисперсий,• a block for calculating a priori variances, • блока расчета коэффициентов усиления невязок,• unit for calculating the residual gain, • блока расчета апостериорных дисперсий,• a block for calculating posterior variances, • устройства задержки дисперсий,• dispersion delay devices, • блока расчета стробов,• block calculation gates, • порогового устройства,• threshold device, • устройства перебора,• busting devices, которые соединены следующим образом: навигационная система ИП1 соединена с блоками пересчета измерений от ИП1 и ИП2, РЛС1 соединена с блоком пересчета измерений от ИП1, комплекс средств ИП1 связи соединен с блоком пересчета измерений от ИП2, навигационная система ИП2 соединена с комплексом средств связи ИП2, РЛС2 соединена с комплексом средств связи ИП2, комплекс средств связи ИП2 соединен с комплексом средств связи ИП1, блок пересчета измерений от ИП1 соединен с логическим сумматором, блок пересчета измерений от ИП2 соединен с логическим сумматором, логический сумматор соединен с блоками формирования невязок и блоками расчета априорных дисперсий, блоки формирования невязок соединены с ключами и пороговыми устройствами, ключи соединены с блоками коррекции прогноза, блоки коррекции прогноза соединены с блоками экстраполяции, блоки экстраполяции соединены с устройствами задержки оценок и конечными потребителями, устройства задержки оценок соединены с блоками формирования невязок и блоками коррекции прогноза, блоки расчета априорных дисперсий соединены с блоками расчета коэффициентов усиления невязок, блоки расчета коэффициентов усиления невязок соединены с блоками расчета апостериорных дисперсий, блоки расчета апостериорных дисперсий соединены с устройствами задержки дисперсий и блоками расчета стробов, устройства задержки дисперсий соединены с блоками расчета априорных дисперсий, блоки расчета стробов соединены с пороговыми устройствами, пороговые устройства соединены с устройством перебора, устройство перебора соединено с ключами.which are connected as follows: IP1 navigation system is connected to measurement conversion units from IP1 and IP2, RLS1 is connected to measurement conversion unit from IP1, communication IP1 complex is connected to measurement conversion unit from IP2, IP2 navigation system is connected to IP2, radar2 communication system connected to a set of communication tools IP2, a set of communication tools IP2 connected to a complex of communication tools IP1, the unit for recalculating measurements from IP1 is connected to a logical adder, the unit for recalculating measurements for IP2 is connected to a logical sum Orom, the logical adder is connected to the residual formation blocks and the a priori dispersion calculation blocks, the residual generation blocks are connected to the keys and threshold devices, the keys are connected to the forecast correction blocks, the forecast correction blocks are connected to the extrapolation blocks, the extrapolation blocks are connected to the evaluation delay devices and end users , evaluation delay devices are connected to residual formation units and forecast correction blocks, a priori variance calculation blocks are connected to residual enhancement factors, residual gain calculation blocks are connected to a posteriori dispersion calculation blocks, posterior dispersion calculation blocks are connected to dispersion delay devices and strobe calculation blocks, dispersion delay devices are connected to a priori dispersion calculation blocks, strobe calculation blocks are connected to threshold devices, threshold devices connected to the search device, the search device is connected to the keys.
RU2018146995A 2018-12-27 2018-12-27 Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems RU2716495C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146995A RU2716495C1 (en) 2018-12-27 2018-12-27 Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146995A RU2716495C1 (en) 2018-12-27 2018-12-27 Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716495C1 true RU2716495C1 (en) 2020-03-12

Family

ID=69898211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146995A RU2716495C1 (en) 2018-12-27 2018-12-27 Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716495C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776868C1 (en) * 2021-07-02 2022-07-28 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method for identifying the measurements of bearings of emission sources in a multi-target setting in a single-position passive radar
CN116609738A (en) * 2023-05-17 2023-08-18 中国人民解放军空军工程大学 Method for evaluating quality of coordinate supporting prediction track

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123689A (en) * 1997-07-04 1999-01-29 Nec Corp Position orienting method and device
US6542810B2 (en) * 2000-07-10 2003-04-01 United Parcel Service Of America, Inc. Multisource target correlation
RU2246121C1 (en) * 2003-10-29 2005-02-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Method for evaluating parameters of radio radiation source in two-positional angle meter radiolocation system
RU2308093C1 (en) * 2006-02-08 2007-10-10 Научно-исследовательский институт радиоэлектронной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана Method of control of flying vehicles in heading by means of two-position radar system
EP2082259A1 (en) * 2006-10-30 2009-07-29 Raytheon Company Methods and apparatus for providing target altitude estimation in a two dimensional radar system
RU2587466C1 (en) * 2015-03-03 2016-06-20 Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" имени И.И. Торопова" Device for angular tracking
RU2660776C1 (en) * 2017-03-15 2018-07-09 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of aircraft control on- course in goniometric two-position radar system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123689A (en) * 1997-07-04 1999-01-29 Nec Corp Position orienting method and device
US6542810B2 (en) * 2000-07-10 2003-04-01 United Parcel Service Of America, Inc. Multisource target correlation
RU2246121C1 (en) * 2003-10-29 2005-02-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Method for evaluating parameters of radio radiation source in two-positional angle meter radiolocation system
RU2308093C1 (en) * 2006-02-08 2007-10-10 Научно-исследовательский институт радиоэлектронной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана Method of control of flying vehicles in heading by means of two-position radar system
EP2082259A1 (en) * 2006-10-30 2009-07-29 Raytheon Company Methods and apparatus for providing target altitude estimation in a two dimensional radar system
RU2587466C1 (en) * 2015-03-03 2016-06-20 Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" имени И.И. Торопова" Device for angular tracking
RU2660776C1 (en) * 2017-03-15 2018-07-09 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of aircraft control on- course in goniometric two-position radar system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776868C1 (en) * 2021-07-02 2022-07-28 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method for identifying the measurements of bearings of emission sources in a multi-target setting in a single-position passive radar
RU2818964C2 (en) * 2022-02-22 2024-05-08 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Ордена Трудового Красного Знамени Российский Научно-Исследовательский Институт Радио Имени М.И. Кривошеева" Method of determining trajectory of manoeuvring aerospace object
CN116609738A (en) * 2023-05-17 2023-08-18 中国人民解放军空军工程大学 Method for evaluating quality of coordinate supporting prediction track
RU2807613C1 (en) * 2023-05-31 2023-11-17 Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК") Method for tracing ground and sea radio-emitting targets

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111007495B (en) A Target Track Optimization Method Based on Double Fusion Maximum Entropy Fuzzy Clustering JPDA
US8654007B2 (en) Multi-target data processing for multi-static and multi-channel passive radars
CN112929826B (en) Indoor hybrid positioning method based on UWB triangulation positioning and fingerprint information
CN103076605A (en) Secondary surveillance radar track extraction method for multimode polling and S-mold roll-calling interrogation
Pavlova et al. Comparative analysis of data consolidation in Surveillance Networks
Malanowski et al. Two-stage tracking algorithm for passive radar
CN105093198A (en) Flight path fusion method for networking detection of distributed external radiation source radars
CN104155651A (en) Probability data correlation method for polarizing radar target tracking
Tomic et al. Bayesian methodology for target tracking using combined RSS and AoA measurements
RU2599259C1 (en) Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation
RU2660498C1 (en) Method of tracking of airborne maneuvering radiation sources according to angle information from airborne single-position electronic reconnaissance system
CN110068793A (en) A kind of positioning and tracing method
Anderson et al. Track association for over-the-horizon radar with a statistical ionospheric model
US9030350B2 (en) Method for initializing Cartesian tracks based on bistatic measurements performed by one or more receivers of a multistatic radar system
RU2716495C1 (en) Method and system for multi-purpose tracking in two-position radar systems
CN113933876B (en) Multi-star communication time difference positioning data fusion processing method
Memon et al. Tracking multiple autonomous ground vehicles using motion capture system operating in a wireless network
CN113552551B (en) A Direct Correlation Method for Tracks in Distributed 2D Sensor Networks
Wang et al. An improved adaptive Monte Carlo localization algorithm fused with ultra wideband sensor
Wang et al. Research on multi-maneuvering target tracking JPDA algorithm
RU2572079C2 (en) Method and system for combined processing of range and velocity measurements for multirange all-round looking radar system
Nurfalah et al. Track Association and Fusion in Maritime Tactical Data System: A Review
Sun et al. Real-time detection and tracking of multiple ground targets
Kaune et al. Online optimization of sensor trajectories for localization using TDOA measurements
Wang et al. A Joint Variational Approximation Approach for Target Tracking in NLOS Environment