Автоматическое сопровождение целей

В результате первичной обработки радиолокационной информа­ции на вход алгоритма автосопровождения поступают два пото­ка отметок целей:

-«истинных целей», группирующихся вблизи действительного положения целей;

-«ложных целей», одна часть из которых привязана к обла­стям помех и отражений от местных предметов, а другая — рав­номерно распределена по всей зоне обзора станции.

Если принято решение о том, что некоторое множество отме­ток, полученных каждая в своем обзоре РЛС, относится к одной и той же траектории, то следующей задачей является оценка параметров этой траектории, которая состоит в расчете рассмот­ренных в п. 2.2 параметров и .При наличии двух отметок о цели в качестве начальных коор­динат и принимаются координаты последней отметки, составляющие скорости и рассчитываются так же, как и при автозахвате траектории.

При наличии большего числа отметок имеется возможность перехода к более сложной модели движения цели и сглажива­нию параметров траектории. Сглаживание производится для то­го, чтобы уменьшить влияние ошибок измерения координат цели РЛС на точность сопровождения. Наиболее часто в АСУ встре­чаются линейная модель движения цели и последовательное сглаживание параметров траектории.

Сущность метода последовательного сглаживания состоит в том, что сглаженные значения параметров траектории в оче­редном k-м обзоре определяются по сглаженным значениям, полученным в (k—1)-м обзоре, и результатам последнего й-го наблюдения. Независимо от числа проведенных наблюдений в очередном цикле вычислений используются лишь предыдущая оценка и результат нового наблюдения. При этом требования к емкости запоминающих устройств и быстродействию аппара­туры значительно уменьшаются.

Окончательные выражения для сглаживания координаты и скорости в & -м обзоре РЛС имеют следующий вид:

(2.8)

Из этих формул видно, что сглаженное значение координаты равно сумме экстраполированной на момент k-го наблюдения сглаженной координаты и взятого с коэффициентом (Хк отклонения экстраполированной координаты от результата изме­рения.

Сглаженное значение скорости в k-м обзоре есть сумма сглаженной скорости в (k—1)-м обзоре и взятого с коэф­фициентом bк приращения скорости, которое пропорционально отклонению

На рис. 2.5 показан участок траектории цели, истинные по­ложения цели в моменты локации и результаты измерений. Отрезки прямых линий изображают траекторию движения, рас­считанную ЭВМ АСУ, когда сглаживание координат не произ­водится (составляющие скорости в каждом обзоре определяются по результатам двух последних наблюдений). Цель движется в направлении вектора скорости. В момент съема координат производится пересчет составляющих скорости, текущие коорди­наты и направление перемещения цели меняются скачкообразно.

Пунктирная линия па рис. 2.5 означает сглаженную траекто­рию цели, рассчитанную в ЭВМ АСУ в k-м обзоре. Ввиду того, что коэффициенты сглаживания координат а.к и скорости bk ле­жат в пределах 0... 1, сглаженная начальная координата нахо­дится в интервале , а сглаженная скорость —

Доказано, что при прямолинейном равномерном движении цели ошибки сопровождения будут минимальными, если коэф­фициенты ак и bk рассчитываются по формулам:

; . (2.9)

На рис. 2.6 показана зависимость и от номера обзора k.. Из графиков рисунка видно, что коэффициенты асимптотически приближаются к нулю. В пределе при k —> ∞ этим достигается полное устранение ошибок сопровождения цели. На практике же всегда имеют место отклонения траектории цели от прямоли­нейной.

Поэтому значения коэффициентов и уменьшаются лишь до определенных пределов.

Качественно влияние сглаживания на точность сопровожде­ния цели может быть оценено с помощью рис. 2.7. На участке прямолинейного движения ошибка сглаженных координат цели меньше несглаженных: отрезки пунктирных линий расположены ближе к истинной траектории ^цели, чем отрезки сплошных ли­ний. На участке маневра за счет несоответствия истинного характера движения цели гипотетическому возникают динамиче­ские ошибки сопровождения. Теперь уже отрезки сплошных линий более точно определяют фактическое положение цели по сравнению с отрезками пунктирных линий.

В АСУ ПВО при сопровождении неманеврирующих целей выбор коэффициентов и производится различными спосо­бами: они могут либо пересчитываться от начальных до некото­рых конечных значений, либо оставаться неизменными в течение всего периода сопровождения. В последнем случае оптимальное последовательное сглаживание переходит в так называемое экс­поненциальное сглаживание. Обнаружение маневра цели может производиться визуально оператором или автоматически. В обо­их случаях цель считается маневрирующей, если измеренная координата цели отличается от экстраполированной на величи­ну, превышающую допустимые ошибки измерения координат.

В соответствии с этим в табл. 2.1 обобщены данные о спосо­бах сглаживания составляющих скорости, применяемых в различных АСУ войск ПВО СВ. Из таблицы следует, что чем глуб­же в АСУ решены задачи сглаживания параметров траектории, тем большей точностью характеризуется система управления.

Таблица 2.1. Сравнительная характеристика способов сглаживания состав­ляющих скорости целей, применяемых в АСУ ПВО СВ

Тип АСУ	Способ сглаживания составляющих скорости цели	Суммарная средне-квадратическая ошиб­ка сопровождения це­ли по координатам Х и Y, км
9С44М 9С482М 9С468М1 9С470	Сглаживания нет Экспоненциальное сглаживание (р=0, 5) Пересчет на протяжении семи обзоров РЛС Ряд значений коэффициентов и	1, 0... 1, 6 0, 8... 1, 3 0, 7... 1, 2 0, 6... 0, 8

Необходимо также учитывать, что в первых трех типах АСУ использовался полуавтоматический метод съема координат це­лей, а в последнем — автоматический.

Кроме того, источниками информации для АСУ 9С470 служат более точные трехкоординатные радиолокационные станции.

Знание параметров траектории позволяет вычислить текущее положение цели на любой момент времени t:

.

Обычно вычисление текущих (экстраполированных на дан­ный момент времени) координат цели приурочивается к момен­там выдачи информации на индикаторы, в каналы связи, зоны памяти других алгоритмов обработки и др. Вычисление прогно­зируемых значений координат целей производится по формулам;

(2.10)

где — время упреждения, отсчитываемое от текущего мо­мента t.

Обычно при оценке воздушной обстановки задается коман­дирами, а при решении других задач обработки данных считы­вается из постоянной памяти ЭВМ АСУ.

Завершающим этапом сопровождения целей является реше­ние задачи соотнесения вновь появляющихся отметок с имею­щимися траекториями. Эта задача решается методом математи­ческого стробирования областей воздушного пространства. Сущность его состоит в машинной проверке выполнения ра­венств, с помощью которых устанавливается принадлежность отметки исследуемой области. При этом чаще всего используют­ся прямоугольные или круговые стробы. Их параметры показаны на рис. 2.8.

Пусть — экстраполированные координаты цели на не­который момент времени t. Для выяснения того, какая из отме­ток, поступивших в очередном обзоре, относится к данной траек­тории, необходимо проверить условия:

при использовании прямоугольных стробов —

; (2.11)

при использовании кругового строба —

(2.12)

где , —размеры прямоугольного строба;

— размер кругового строба.

В результате перебора всевозможных пар «траектория — отметка» в каждом обзоре устанавливается, какие отметки про­должают имеющиеся, а какие инициируют новые трассы.

Из описания алгоритмов сопровождения траекторий целей видно, что обработка информации о воздушной обстановке явля­ется весьма трудоемким процессом, требующим больших затрат оперативной памяти и быстродействия ЭВМ АСУ.

Заключення

Автоматизовані системи керування військовий ППО безупинно удосконалюються, зростає складність їхнього математичного забезпечення. У комплекси програм включаються нові компоненти, що відповідають новим функціям.'АСУ і можливостям бортових ЕОМ. Кожна система керування має зграй неповторний набір програм, свою операційну систему і відрізняється від інших АСУ особливостями організації роботи програмних: і технічних засобів.

Розглянуті в лекції, методи автоматизованої обробки інформації дають досить повне представлення про задачі, розв'язуваних ЕОМ. Цього однак, недостатньо для упевненої роботи на якомусь конкретному зразку АСУ. Вивчення теоретичних основ обробки інформації повинна бути доповнена вивченням математичного забезпечення хоча б декількох автоматизованих систем керування

Об'єктивної опеньку можливостей АСУ в чималому ступені сприяє дослідження якості реалізованих у них алгоритмів обробки інформації. Методи дослідження алгоритмів розвиваються в міру появи нових задач обробки даних.

Викладач кафедри №202

ПР.ЗСУ М.М.Кукушкін

2007р.