Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Некотороепредставление о содержании вторичной обработки РЛИ (применительнок АС УВД) дает схема, приведенная на рис. 3.16.155Раздел I. Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовВторичная обработка РЛИ в АС УВДИдентификацияотметокОцениваниепараметровдвиженияПрогнозвоздушнойобстановкиРазрешениеспорныхситуацийЭкстраполяцияи сглаживаниетраекторийСигнализацияособыхситуацийРис. 3.16. Основные этапы вторичнойобработки РЛИАС обнаруженных истинных и ложных трасс обеспечивается выполнением в каждом цикле следующих операций: «привязка» очередной обнаруженной в стробе отметки к сопровождаемой трассе, уточнение координат цели и параметров трассы, прогнозирование и экстраполяция трассы –положения цели в последующем обзоре по данным (отметкам) текущегои предыдущих обзоров, назначение строба обнаружения для отметок последующего обзора.Предположим, что ВС, от которого получена РЛ отметка, летит с постоянными путевой скоростью и путевым углом.
Поэтому для каждой издвух координат х и z принята описывающая функция в виде полинома первой степени. Пусть на предыдущем цикле (после очередного замера координат ВС и их пересчета из полярной в нормальную земную систему координат) вычислены оценки, т. е. сглаженные значения координат ζn–1 и соGставляющие скорости vζ n−1 .Тогда при известном периоде вращения антенны радиолокатора T0значение экстраполированных координат можно представить следующимсоотношением:Gζ en = ζ n−1 + vζ n −1T0 .(3.13)Очередной n-замер ζn–1, как правило, не совпадает с предвычисленной(экстраполированной) величиной ζеn по двум основным причинам: из-запогрешностей измерений и неточности (нестабильности) выдерживанияВС параметров движения, что также приводит к ошибкам оценивания скорости. Математически это означает, что оценка вычисляется как линейнаякомбинация экстраполированного и измеренного значений координат,а именно:156Глава 3.
Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовζ n = αζ n + (1 − α )ζ en ,где α (0 < α < 1) – коэффициент сглаживания координат.Последнее выражение удобно представить в видеζ n = ζ en + α (ζ n − ζ en ) .(3.14)При α = 1 оценка координаты равна измеренному значению, а при α =0 – экстраполированному («сопровождение по памяти»). Очевидно, что помере накопления информации (увеличения «памяти») значение коэффициента сглаживания должно уменьшаться.Из формул (3.13) и (3.14) следует:ζ n − ζ n−1 − vˆζ n−1T0α=ζ − ζ − vˆ Tnилиα=n −1ζ n −1 02(2n − 1).n( n + 1)Очевидно, что при n = 1 и n = 2 сглаживание смысла не имеет, поэтому α = 1.
При последующих обзорах коэффициент α уменьшается.В связи с этим «вес» новой информации уменьшается – выражение (3.14).При n → ∞ коэффициенты сглаживания асимптотически стремятся к нулю(система с идеальным интегратором). Иными словами, при большом количестве измерений вновь полученная информация в расчет не принимаетсяи траектория, построенная по сглаженным значениям координат, будетпредставлять собой прямую линию, в то время как реальная траекторияс ней, как правило, не совпадает. В связи с этим следует ограничить коэффициенты сглаживания снизу величиной α0 > 0 (система с реальным интегратором, ограничивающим глубину «памяти» фильтра). Для сопровождения гражданских ВС в установленном режиме коэффициент сглаживанияα0 = 0,3…0,5.Подобные алгоритмы рассматриваются и в гл. 9 при оценке КМПи ОКМП.
В частности, на рис. 9.5 представлен характер изменения во времени коэффициента сглаживания. Соотношение (9.48) характеризует алгоритм фильтрации текущих оценок КМП с реальным интегратором, а нарис. 9.6 представлена структурная схема соответствующего сглаживающего фильтра.Пространственно-временное стробирование.При любой схеме наблюдения за воздушной обстановкой и практически для всех измерителей (прежде всего – обзорных радиолокаторов)157Раздел I.
Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовинформация о местонахождении ВС (замеры) поступает в дискретные моменты времени (с постоянным или переменным интервалом). В паузу, когда объект не наблюдается, его координаты изменяются и к моменту нового замера следует ожидать его появления в другом месте. Для обеспеченияустойчивого наблюдения целесообразно заранее, до поступления новойинформации, выделять ограниченную область пространства, в которойможно точно ожидать появления ВС.
Такую область принято называтьпространственным стробом. Управление стробом должно носить упреждающий характер. В соответствии с вероятностным подходом стробв форме эллипса строится на плоскости OXZ вокруг экстраполированной(прогнозируемой) точки Е (рис. 3.17). Его форма и размер обусловленывлиянием двух факторов: погрешностей измерения координат и возможностью отклонения ВС от программной траектории.
При этом необходимоучитывать как случайные погрешности, так и внезапное изменение курса(маневр) цели.В приведенном на рис. 3.17 примере строба сопровождения учитываются только погрешности измерения РЛС по азимуту β и дальности Д.Области, ограниченные эллипсами ЕК и ER, соответствуют доверительныминтервалам по этим координатам с вероятностями 0,65 и 0,95 соответственно. Они используются для изменения так называемого коэффициентаустойчивости (прочности) траектории. От этого коэффициента зависят величины коэффициентов сглаживания фильтра сопровождения, учитывающих (как отмечалось выше) степень влияния нового замера на оценкикоординаты и скорости ее изменения.N2ΔβEREНаправлениеполетаEKΔДSНаправлениена РЛСРис. 3.17. Вид строба сопровождения, построенногона основе вероятностных представлений158Глава 3. Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовИз соображений простоты вокруг эллипсов описывают прямоугольник.
Добавив дополнительный «запас» на ускорение и маневрирование(приращение ∆Д), получают строб сопровождения S.Краткая характеристика процедуры АС цели.Автосопровождением называется процесс последовательного наблюдения за параметрами движения цели. В процессе АС вся информацияо сопровождаемой цели записывается в определенную область памяти, называемую каналом автосопровождения (КАС). В КАС содержатся: номерформуляра; оценки координат (точечные, интервальные); оценки параметров движения (скорости, путевого угла и др.); координаты центра строба(экстраполированные координаты) и параметры, определяющие его размери форму; параметры сглаживания (коэффициенты сглаживания, коэффициент прочности траектории); количество пропусков; бортовой номер (применительно к АС УВД – код ответчика или позывной), высота (эшелон),запас топлива и другая дополнительная информация.Данные, записанные в КАС, обновляются на каждом очередном обзоре.
Однако прежде чем выполнять вычисления, связанные с оцениваниемновых данных, необходимо произвести идентификацию вновь поступивших данных, под которой понимают их отождествление с определеннойцелью, уже находящейся в процессе АС. Количество КАС в современныхКСА достигает нескольких сотен.Идентификация отметок и разрешение спорных ситуаций.Поскольку информация, поступающая на аппаратуру вторичной обработки, обновляется дискретно (с периодом вращения антенны), то и обработка ее тоже носит дискретный характер. В начале каждого цикла обработки (независимо от алгоритмов, применяемых при этом) производитсяпопытка идентифицировать (отождествить) новую отметку с уже имеющимися в канале АС траекториями.
При наличии информации о бортовомномере или номере ответчика (применительно к АС УВД) идентификацияне представляет большого труда: в этом случае ведутся перебор всехимеющихся КАС и проверка на соответствие бортового номера или номераответчика новой отметке и данным, записанным в КАС. В случае их совпадения отметка считается отождествленной. Гораздо сложнее решаетсявопрос идентификации в случае, когда новая отметка не содержит сведений о бортовом номере.
Эта ситуация наиболее характерна для РЛ системыРТВ. Тогда идентификация возможна только по приблизительному совпадению координат новой отметки и экстраполированных координат траектории (экстраполяция производится по рассчитанным ранее параметрамтраектории). Поскольку определенно не известен характер движения цели(цель может маневрировать), а также измерение координат может иметьпогрешности, точное совпадение координат возможно лишь как исключение. Однако разница координат не может быть очень большой. Поэтому159Раздел I.
Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовидентификация производится по факту попадания отметки в строб АС.Точное построение стробов как проекций множеств прогноза затруднительно вследствие математических трудностей.При ограниченных вычислительных ресурсах КСА, имевших местов недавнем прошлом, резонно было бы выбирать наиболее простую формустроба – в виде прямоугольника или квадрата. Однако такая форма стробане учитывает различия маневренных характеристик цели по составляющимскорости. Результатом такого неточного построения могут быть две неприятные ситуации: а) в строб не попадает ни одна отметка и может произойти срыв АС; б) в строб попадают сразу несколько отметок и необходимо по дополнительным критериям выбирать истинную (разрешениеспорных ситуаций).
Наиболее удобным с этой точки зрения являетсястроб, изображенный на рис. 3.18.Такая форма строба позволяет наиболее полно учесть как погрешности измерения, так и маневренные характеристики цели. Чтобы удостовериться в попадании новой отметки в такой строб, требуется проверить следующие неравенства: α ≤ αmax, Дmin ≤ Д0 ≤ Дmax, где α – угол между рассчитанным вектором скорости и направлением от предыдущего отсчета на новую отметку; Д0 – расстояние между предыдущей сглаженной отметкой иновым замером; Дmin, Дmax – минимальное и максимальное допустимое расстояние между предыдущим отсчетом и новой отметкой (рис. 3.18). Если винформации о новой отметке присутствует высота, то можно произвеститакже проверку на попадание в так называемый объемный строб:H 0 − H э ≤ d h , где dh – размер строба по высоте.413ββmax DminvДmaxДmin2Рис.
3.18. Рациональная форма строба сопровождения: 1– центр строба (экстраполированное положение цели); 2 – сглаженная отметка на предыдущем обзоре; 3– отметка, попавшая в строб;4 – отметка, не попавшая в строб; v – сглаженноезначение скорости на предыдущем обзоре160Глава 3. Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовВо время идентификации отметок часто возникают спорные ситуации, когда в один строб попадает более одной новой отметки (спорнаяситуация первого рода) или когда одна новая отметка принадлежит нескольким стробам (спорная ситуация второго рода).
Для решения спорных ситуаций первого рода существуют два подхода. В первом из нихпринимается утверждение, что одной цели может принадлежать толькоодна отметка. Все остальные при этом либо ложные, либо принадлежатдругим целям. Во втором случае считается, что все отметки, попавшиев строб, принадлежат этой цели и на них заводятся дополнительные траектории в количестве n – 1, где n – количество отметок, попавших в строб.По мере дальнейшего наблюдения те траектории, которые окажутся ложными (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
