Патент на изобретение №2252434

(54) ДВУХДИАПАЗОННЫЙ СЛЕДЯЩИЙ УГЛОМЕР

(57) Реферат:

Двухдиапазонный следящий угломер предназначен для измерения угловых координат радиоконтрастных объектов (РКО) и содержит два фильтра отслеживаемых координат для горизонтальной и вертикальной плоскостей, состоящие каждый из канала оценки значения угла визирования (РКО), канала оценки значения угловой скорости линии визирования РКО и канала оценки углового ускорения линии визирования РКО; фильтр угла тангажа, в котором оценивают значения угла тангажа летательного аппарата (ЛА) – носителя угломера, скорости и ускорения изменения угла тангажа; фильтр угла рыскания, в котором оценивают значения угла рыскания ЛА – носителя угломера, скорости и ускорения изменения угла рыскания; фильтр привода антенны горизонтальной плоскости, в котором оценивают значения угла положения антенны угловой скорости и углового ускорения движения антенны в горизонтальной плоскости; два фильтра привода антенны для горизонтальной вертикальной плоскостей, в которых оценивают значения угла положения антенны угловой скорости и углового ускорения движения антенны в этих плоскостях; регулятор, в котором формируют сигналы управления антенной в горизонтальной и вертикальной плоскостях; устройство, в котором формируют оцененные значения пеленгов РКО, скоростей и ускорений изменения пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Оцененные значения пеленгов РКО формируют по алгоритмам адаптивной фильтрации, а

сигналы управления антенной рассчитывают с учетом как ошибок сопровождения по углу, угловой скорости, угловому ускорению, так и значений угловой скорости и ускорения ЛА. Достигаемым техническим результатом является повышение точности и устойчивости следящего угломера в условиях маневрирования как РКО, так и ЛА-носителя угломера. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиотехнических системах (РТС), предназначенных для измерения угловых координат радиоконтрастных объектив (РКО), угловых скоростей и ускорений их линии визирования.

Известны: оптимальное радиолокационное угломерное устройство [1, стр.201-207]; угломер радиолокационной головки самонаведения [2, стр.275-280]; двухдиапазонный следящий измеритель [3]; угломер бортовой радиолокационной станции [4, стр.106-117]; устройство сопровождения РКО по направлению (Monopulse tracking apparatus) [5].

К недостаткам этих угломерных устройств можно отнести либо низкую точность фильтрации при их использовании в широкодиапазонных РТС при нестационарных шумах измерений [1, 2, 4, 5], либо низкую точность и устойчивость при сопровождении высокоманевренных РКО [2, 3, 5].

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) является двухдиапазонный следящий измеритель [3]. Функционально он состоит из канала оценки отслеживаемой координаты, предназначенного для оценивания значения угла визирования РКО, канала оценки скорости изменения отслеживаемой координаты, предназначенного для оценивания значения угловой скорости линии визирования РКО, и блока адаптации к текущим ошибкам экстраполяции. Причем в прототипе полагается, что упомянутые каналы для оценивания угла визирования и угловой скорости линии визирования для горизонтальной и вертикальной плоскостей идентичны и поэтому раздельно не рассматриваются.

Недостатком прототипа является низкая точность и устойчивость при сопровождении современных высокоманевренных РКО. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, прототип имеет астатизм второго порядка, а в таких системах любой маневр РКО с переменным ускорением приводит к появлению нарастающих ошибок сопровождения, приводящих, в конечном счете, к срыву слежения [6, стр.23]. Во-вторых, к таким же последствиям приводят и маневры летательного аппарата (ЛА), на котором установлен измеритель, поскольку в нем не учитываются изменения угла визирования РКО, вызванные изменениями скорости и ускорения ЛА – носителя угломера.

Таким образом, задачей изобретения является повышение точности и устойчивости работы следящего угломера в условиях маневрирования как сопровождаемого РКО, так и ЛА – носителя угломера.

Поставленная задача достигается тем, что двухдиапазонный следящий угломер содержит:

фильтр отслеживаемых координат горизонтальной плоскости (ФОКГП) и фильтр отслеживаемых координат вертикальной плоскости (ФОКВП), состоящие каждый из канала оценки значения угла визирования РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно, канала оценки значения угловых скоростей линии визирования РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно, и канала оценки углового ускорения линии визирования РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

фильтр угла тангажа (ФУТ), в котором оценивают значения угла тангажа ЛА – носителя угломера, скорости и ускорения j изменения угла тангажа;

фильтр угла рыскания (ФУР), в котором оценивают значения угла рыскания ЛА – носителя угломера, скорости и ускорения j изменения угла рыскания;

фильтр привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП), в котором оценивают значения угла положения антенны _г, угловой скорости _г и углового ускорения j_г движения антенны в горизонтальной плоскости;

фильтр привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП), в котором оценивают значения угла положения антенны _в, угловой скорости _в и углового ускорения j_в движения антенны в вертикальной плоскости;

регулятор, в котором формируют сигналы управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_ав плоскостях;

вычитающее устройство, в котором формируют оцененные значения пеленгов РКО, скоростей и ускорений изменения пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

На чертеже изображена структурная схема заявленного угломерного устройства, где:

1 – запоминающее устройство (ЗУ);

2 – вычитающее устройство;

3 – первый коммутатор;

4 – фильтр отслеживаемых координат горизонтальной плоскости (ФОКГП);

5 – регулятор;

6 – второй коммутатор;

7 – фильтр отслеживаемых координат вертикальной плоскости (ФОКВП);

8 – фильтр угла тангажа (ФУТ);

9 – фильтр угла рыскания (ФУР);

10 – фильтр привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП);

11 – фильтр привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП).

Первый вход ЗУ 1 предназначен для ввода исходных данных, а его выход, являющийся одновременно и его вторым входом, посредством цифровой магистрали соединен с первыми входами-выходами ФОКГП 4, регулятора 5, ФОКВП 7, ФУТ 8, ФУР 9, ФПАГП 10, ФПАВП 11.

Первые входы первого 3 и второго 6 коммутаторов и вторые входы ФОКГП 4 и ФОКВП 7 предназначены для ввода от измерителей сигнала признака частотного диапазона u_пд.

Второй вход первого коммутатора 3 предназначен для ввода от измерителя первого частотного диапазона (например, от пеленгатора) измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости _1иг, а его третий вход – для ввода от измерителя второго частотного диапазона измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости _2иг.

Второй вход второго коммутатора 6 предназначен для ввода измеренного значения угла визирования _1ив РКО в вертикальной плоскости от измерителя первого частотного диапазона, а его третий вход – для ввода измеренного значения угла визирования _2ив РКО в вертикальной плоскости от измерителя второго частотного диапазона.

Выход первого коммутатора 3 соединен с третьим входом ФОКГП 4. Выход второго коммутатора 6 соединен с третьим входом ФОКВП 7.

Первый (оценки угла визирования в горизонтальной плоскости ), второй (оценки угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости ) и третий (оценки углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости ) выходы ФОКГП 4 соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами регулятора 5 и первым, вторым и третьим входами вычитающего устройства 2.

Первый (значения оценки угла визирования в вертикальной плоскости ), второй (значения оценки угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости ) и третий (значения оценки углового ускорения линии визирования в вертикальной плоскости ) выходы ФОКВП 7 соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами регулятора 5 и четвертым, пятым и шестым входами вычитающего устройства 2.

Второй вход ФУТ 8 предназначен для ввода от измерителей измеренного значения угла тангажа _и, а его первый (значения оценки угла тангажа ), второй (значения оценки скорости изменения угла тангажа ) и третий (значения оценки ускорения изменения угла тангажа ) выходы соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами регулятора 5.

Второй вход ФУР 9 предназначен для ввода от измерителей измеренного значения угла рыскания _и, а его первый (значения оценки угла рыскания ), второй (значения оценки скорости изменения угла рыскания ) и третий (значения оценки ускорения изменения угла рыскания ) выходы соединены соответственно с одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым входами регулятора 5.

Второй и третий входы ФПАГП 10 предназначены для ввода от измерителей измеренных значений соответственно углового положения антенны _иг и скорости ее движения _иг в горизонтальной плоскости, а его первый (значения оценки углового положения антенны в горизонтальной плоскости ), второй (значения оценки угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости ) и третий (значения оценки углового ускорения антенны в горизонтальной плоскости ) выходы соединены соответственно с четырнадцатым, пятнадцатым и шестнадцатым входами регулятора 5 и с седьмым, восьмым и девятым входами вычитающего устройства 2, а его четвертый (экстраполированного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости _гэ) выход соединен с четвертым входом ФОКГП 4.

Второй и третий входы ФПАВП 11 предназначены для ввода от измерителей измеренных значений соответственно углового положения антенны _ив и скорости ее движения _ив в вертикальной плоскости, а его первый (значения оценки углового положения антенны в вертикальной плоскости ), второй (значения оценки угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости ) и третий (значения оценки углового ускорения антенны в вертикальной плоскости ) выходы соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами регулятора 5 и с десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами вычитающего устройства 2, а его четвертый (экстраполированного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости _эв) выход соединен с четвертым входом ФОКВП 7.

Первый (значения сигнала управления приводом антенны в горизонтальной плоскости u_аг) и второй (значения сигнала управления приводом антенны в вертикальной плоскости u_ав) выходы регулятора 5 соединены соответственно с четвертым входом ФПАГП 10 и четвертым входом ФПАВП 11, а также с приводом антенны.

Выход вычитающего устройства 2 соединен с потребителями информации.

Прежде чем будет описана динамика работы заявленного двухдиапазонного следящего угломера, ниже рассмотрено функциональное предназначение каждого из его составляющих.

ФОКГП 4, реализованный в типовом вычислителе, например в любой ЭВМ семейства “Багет” [7], предназначен для формирования для горизонтальной плоскости оцененных значений – угла визирования РКО, – угловой скорости линии визирования, – углового ускорения линии визирования, а также экстраполированных значений угла визирования _эг РКО и угловой скорости линии визирования _эг в соответствии с формулами:

где:

– невязка измерения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

k и k-1 – дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на временной интервал ;

_0г и _0г – начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования, соответственно;

_эг – экстраполированное значение углового положения антенны в горизонтальной плоскости, подаваемое из ФПАГП 10;

z_1,2г – сигнал, поступающий в ФОКГП 4 с выхода первого коммутатора 3, равный

где _1иг – значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона; _2иг – значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

значение сигнала признака диапазона u_пд=1, если измерение осуществляет измеритель первого частотного диапазона, и u_пд=2, если поступают измерения от измерителя второго частотного диапазона;

к_1г, к_2г, к_3г – коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам

в которых _максг – константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

_порг – константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

_г, _г, _г – постоянные коэффициенты;

к_г – коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к_1г и к_2г – постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов _г, _г, _г, к_г1, к_г2, значения констант _максг, _порг, и начальных значений угла визирования _0г РКО и угловой скорости линии визирования _0г в ФОКГП 4 поступают из ЗУ 1.

К программе функционирования вычислителя, реализующей выполнение формул (1)-(11), особых требований не предъявляется: она может быть написана на любом алгоритмическом языке программистом средней квалификации.

Отмечаем также, что ФОКВП 7, ФУТ 8, ФУР 9, ФПАГП 10, ФПАВП 11, вычитающее устройство 2 и регулятор 5 реализованы также в вычислителе и к программам их функционирования особых требований не предъявляется.

ФОКВП 7 предназначен для формирования для вертикальной плоскости оцененных значений – угла визирования РКО, – угловой скорости линии визирования, – углового ускорения линии визирования, а также экстраполированных значений угла визирования _эв РКО и угловой скорости линии визирования _эв по формулам:

где:

– невязка измерения угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

_0в и _0в – начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, соответственно;

_эв – экстраполированное значение углового положения антенны в вертикальной плоскости, подаваемое из ФПАВП 11;

z_1,2в – сигнал, подаваемый в ФОКВП 7 из второго коммутатора 6, равный

где _1ив – значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона;

_2ив – значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

к_1в, к_2в, к_3в – коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

в которых _максв – константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

_порв – константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

_в, _в, _в – постоянные коэффициенты;

к_в – коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к_1в и к_2в – постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов _в, _в, _в, к_1в, к_2в, значения констант _максв, _порв, и начальных значений угла визирования РКО _0в и угловой скорости линии визирования _0в в ФОКВП 7 поступают из ЗУ 1.

ФУТ 8 предназначен для формирования оцененных значений – угла тангажа ЛА – носителя, – скорости изменения угла тангажа; – ускорения изменения угла тангажа, а также _э и _э – экстраполированных значений угла тангажа и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где _и – измеренное значение угла тангажа ЛА – носителя;

₀ и ₀ – начальные значения угла тангажа и скорости его изменения, соответственно;

к₁, к₂ и к₃ – коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

где _макс – константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла тангажа;

_пор – константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла тангажа;

, , – постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов , , , констант _макс, _пор, и начальных значений угла тангажа ₀ и скорости его изменения ₀ в ФУТ 8 поступают из ЗУ1.

ФУР 9 предназначен для формирования оцененных значений – угла рыскания ЛА – носителя, – скорости изменения угла рыскания; – ускорения изменения угла рыскания, а также _э и _э – экстраполированных значений угла рыскания и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где _и – измеренное значение угла рыскания ЛА – носителя;

₀ и ₀ – начальные значения угла рыскания и скорости его изменения, соответственно;

к₁, к₂ и к₃ – коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

где _макс – константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла рыскания;

_пор – константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла рыскания;

, , – постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов , , , констант _макс, _пор, и начальных значений угла рыскания ₀ и скорости его изменения ₀ поступают из ЗУ 1.

ФПАГП 10 предназначен для формирования для горизонтальной плоскости оцененных значений – углового положения антенны, – угловой скорости движения антенны, – углового ускорения движения антенны, а также _эг, _эг и j_эг – экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где _0г и _0г – начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, соответственно;

_иг – измеренное значение угла положения антенны в горизонтальной плоскости;

_иг – измеренное значение угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости;

К_прг, Т_прг, _прг – коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для горизонтальной плоскости, соответственно;

u_аг – сигнал управления приводом антенны в горизонтальной плоскости, поступающий из регулятора 5;

к_11г, к_21г, к_31г, к_21г, к_22г, к_32г – коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

где _максг, _максг – константы, определяющие максимально допустимые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в горизонтальной плоскости, соответственно;

_порг, _порг – константы, определяющие пороговые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в горизонтальной плоскости, соответственно;

_г, _г, _г, _г, _г, _г – постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов _г, _г, _г, _г, _г, _г, значения констант _максг, _максг, _порг, _порг, , К_прг, Т_прг, _прг и начальных значений угла положения антенны _0г и скорости его изменения _0г поступают из ЗУ 1.

ФПАВП 11 предназначен для формирования для вертикальной плоскости оцененных значений – углового положения антенны, – угловой скорости движения антенны, – углового ускорения движения антенны, а также _эв, _эв и j_эв – экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где _0в и _0в – начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, соответственно;

_ив, _ив – измеренные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны, соответственно, в вертикальной плоскости;

К_прв, Т_прв, _прв – коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для вертикальной плоскости, соответственно;

u_ав – сигнал управления приводом антенны в вертикальной плоскости, поступающий из регулятора 5;

к_11в, к_21в, к_31в, к_12в, к_22в, к_32в – коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

где _максв, _максв – константы, определяющие максимально допустимые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в вертикальной плоскости, соответственно;

_порв, _порв – константы, определяющие пороговые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в вертикальной плоскости, соответственно;

_в, _в, _в, _в, _в, _в – постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов _в, _в, _в, _в, _в, _в, констант _максв, _максв, _порв, _порв, , K_прв, Т_прв, _прв и начальных значений угла положения антенны _0в и скорости его изменения _0в в ФПАВП 11 поступают из ЗУ 1.

Регулятор 5 предназначен для формирования сигналов управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_ав плоскостях по формулам

где к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в – постоянные коэффициенты усиления, которые вводятся в регулятор 5 из ЗУ 1.

Вычитающее устройство 2 предназначено для формирования оцененных значений пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, скоростей изменения пеленга РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях, ускорений изменения пеленгов РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях по формулам

Каждый из коммутаторов, первый 3 и второй 6, представляет собой типовое коммутирующее устройство, которое при значении на его первом входе управляющего сигнала признака диапазона u_пд, равного 1, коммутирует сигналы с второго входа на выход, а при значении управляющего сигнала u_пд=2 – с его третьего входа на выход.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В ЗУ 1, после включения питания угломера, вводят и запоминают:

– значения упомянутых выше коэффициентов усиления и констант: к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в, _г, _г, _г, _в, _в, _в, _г, _г, _г, _в, _в, _в, , , , , , , _г, _г, _г, _в, _в, _в, , _максг, _порг, _максв, _порв, _макс, _пор, _макс, _пор, _макс, _порг, _максв, _порв, _максг, _порг, _максв, _порв;

– значения коэффициентов передачи К_прг и К_прв, постоянных времени Т_прг и Т_прв, коэффициентов затухания привода антенны _прг и _прв для горизонтальной и вертикальной плоскостей;

– от внешних систем целеуказаний начальные значения: углов визирования РКО _0г и _0в, угловых скоростей линии визирования РКО _0г и _0в, углов положения антенны _0г и _0в, угловых скоростей движения антенны _0г и _0в для горизонтальной и вертикальной плоскостей, угла тангажа ₀ и скорости его изменения ₀, угла рыскания ₀ и скорости его изменения ₀.

После введения начальных данных в ЗУ 1 осуществляют введение начальных данных в фильтры угломера, для чего выполняют следующее:

1) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКГП 4 вводят значение временного интервала и начальные значения угла визирования _0г РКО и угловой скорости линии визирования _0г в горизонтальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (5) и (6), вычисляют экстраполированные значения угла визирования _эг РКО и угловой скорости линии визирования _эг в горизонтальной плоскости. Значения _эг и _эг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

2) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКВП 7 вводят значение временного интервала и начальные значения угла визирования _0в РКО и угловой скорости линии визирования _0в в вертикальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (15) и (16), вычисляют экстраполированные значения угла визирования _эв РКО и угловой скорости линии визирования _эв в вертикальной плоскости. Значения _эв и _эв передают в ЗУ 1, где их запоминают;

3) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФУТ 8 вводят значение временного интервала и начальные значения угла тангажа ₀ и скорости его изменения ₀, где по ним, в соответствии с формулами (26) и (27), вычисляют экстраполированные значения угла тангажа _э и скорости его изменения _э. Значения _э и _э передают в ЗУ 1, где их запоминают;

4) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФУР 9 вводят значение временного интервала и начальные значения угла рыскания ₀ и скорости его изменения ₀, где по ним, в соответствии с формулами (34) и (35), вычисляют экстраполированные значения угла рыскания _э и скорости его изменения _э. Значения _э и _э передают в ЗУ 1, где их запоминают;

5) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАГП 10 вводят: начальные значения угла положения антенны _0г, угловой скорости движения антенны _0г в горизонтальной плоскости, значения коэффициента передачи К_прг, постоянной времени Т_прг, коэффициента затухания привода антенны _прг для горизонтальной плоскости, временного интервала , где по ним, в соответствии с формулами (42)-(44), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны _эг, угловой скорости _эг и ускорения j_эг движения антенны в горизонтальной плоскости. Значения _эг, _эг, j_эг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

6) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАВП 11 вводят: начальные значения угла положения антенны _0в, угловой скорости движения антенны _0в в вертикальной плоскости, значения коэффициента передачи К_прв, постоянной времени Т_прв, коэффициента затухания привода антенны _прв для вертикальной плоскости, временного интервала , где по ним, в соответствии с формулами (54)-(56), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны _эв, угловой скорости _эв и ускорения j_эв движения антенны в вертикальной плоскости. Значения _эв, _эв, j_эв передают в ЗУ 1, где их запоминают.

После введения начальных данных в фильтры угломера на каждом последующем k-м такте его работы выполняют следующее:

1) в ФПАГП10

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла положения антенны _эг, угловой скорости _эг и углового ускорения j_эг движения антенны в горизонтальной плоскости, а также значения коэффициента передачи К_прг, постоянной времени Т_прг, коэффициента затухания привода антенны _прг для горизонтальной плоскости, временного интервала и констант _максг, _порг, _максг, _порг, _г, _г, _г, _г, _г, _г;

– через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла положения антенны _иг;

– через его третий вход от измерителей вводят измеренное значение угловой скорости движения антенны _иг в горизонтальной плоскости;

– через его четвертый вход из регулятора 5 вводят сигнал управления антенной в горизонтальной плоскости u_аг;

– по формулам (45)-(50) определяют значения коэффициентов усиления к_11г, к_21г, к_31г, к_21г, к_22г, к_32г;

– по формулам (39)-(44) определяют оцененные значения углового положения антенны угловой скорости углового ускорения движения антенны в горизонтальной плоскости и экстраполированные значения углового положения антенны _эг, угловой скорости _эг и углового ускорения j_эг ее движения,

– значения _эг, _эг и j_эг по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

– значение _эг через его четвертый выход подают на четвертый вход ФОКГП 4;

– значения и соответственно с его первого, второго и третьего выходов подают на седьмой, восьмой и девятый входы вычитающего устройства 2 и на четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый входы регулятора 5;

2) в ФПАВП 11

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла положения антенны _эв, угловой скорости _эв и углового ускорения

j_эв движения антенны в вертикальной плоскости, а также значения коэффициента передачи К_прв, постоянной времени Т_прв, коэффициента затухания привода антенны _прв для вертикальной плоскости, временного интервала и констант _максв, _порв, _максв, _порв, _в, _в, _в, _в, _в, _в;

– через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла положения антенны _ив;

– через его третий вход от измерителей вводят измеренное значение угловой скорости движения антенны _ив в вертикальной плоскости;

– через его четвертый вход из регулятора 5 вводят сигнал управления антенной в вертикальной плоскости u_ав;

– по формулам (57)-(62) определяют значения коэффициентов усиления к_11в, к_21в, к_31в, к_21в, к_22в, к_23в;

– по формулам (51)-(56) определяют оцененные значения углового положения антенны угловой скорости углового ускорения движения антенны в вертикальной плоскости и экстраполированные значения углового положения антенны _эв, угловой скорости _эв и углового ускорения j_эв ее движения,

– значения _эв, _эв и j_эв по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

– значение _эв через его четвертый выход подают на четвертый вход ФОКВП 7;

– значения и соответственно с его первого, второго и третьего выходов подают на десятый, одиннадцатый и двенадцатый входы вычитающего устройства 2 и на семнадцатый, восемнадцатый и девятнадцатый входы в регулятора 5;

3) в ФОКГП 4 совместно с первым коммутатором 3 выполняют следующее:

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКГП 4 вводят экстраполированные значения угла визирования _эг РКО и угловой скорости линии визирования _эг в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала и констант _г, _г, _г, _максг, _порг, к_г1, к_г2;

– на второй вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости _1иг;

– на третий вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной ПЛОСКОСТИ _2иг;

– в зависимости от значения сигнала признака диапазона u_пд, подаваемого от измерителей на первый вход первого коммутатора 3, на его выходе, согласно логике формулы (7) формируют сигнал z_1,2г, который подают на третий вход ФОКГП 4;

– согласно логике формулы (11) определяют значение коэффициента к_г;

– по формулам (8)-(10) определяют значения коэффициентов усиления к_1г, к_2г, к_3г,

– по формуле (6) определяют значение невязки измерения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости z_г;

– по формулам (1)-(3) определяют оцененные значения угла визирования РКО, угловой скорости линии визирования углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости;

– по формулам (4), (5) определяют экстраполированные значения угла визирования _эг РКО и угловой скорости линии визирования _эг в горизонтальной плоскости;

– значения _эг и _эг по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где их запоминают;

– значения соответственно с первого, второго и третьего выходов ФОКГП 4 подают на первый, второй и третий входы вычитающего устройства 2 и на второй, третий и четвертый входы регулятора 5;

4) в ФОКВП 7 совместно со вторым коммутатором 6 выполняют следующее:

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКВП 7 вводят экстраполированные значения угла визирования _эв РКО и угловой скорости линии визирования _эв в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала и констант _в, _в, _в, _максв, _пopв, к_в1, к_в2;

– на второй вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости _1ив;

– на третий вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости _2ив;

– в зависимости от значения сигнала признака диапазона u_пд, подаваемого от измерителей на первый вход второго коммутатора 6, на его выходе согласно логике формулы (18) формируют сигнал z_1,2в, который подают на третий вход ФОКВП 7;

– согласно логике формулы (22) определяют значение коэффициента к_в;

– по формулам (12)-(14) определяют значения коэффициентов усиления к_1в, к_2в, к_3в;

– по формуле (17) определяют значение невязки измерения угла визирования РКО в вертикальной плоскости z_в;

– по формулам (12)-(14) определяют оцененные значения угла визирования РКО, угловой скорости линии визирования углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости;

– по формулам (15), (16) определяют экстраполированные значения угла визирования _эв РКО и угловой скорости линии визирования _эв в вертикальной плоскости;

– значения _эв и _эв по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где их запоминают;

– значения соответственно с первого, второго и третьего выходов ФОКВП 7 подают на четвертый, пятый и шестой входы вычитающего устройства 2 и на пятый, шестой и седьмой входы регулятора 5;

5) в ФУТ 8

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла тангажа _э, скорости изменения угла тангажа _э, а также значения временного интервала и констант _макс, _пор, , , ;

– через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла тангажа _и;

– по формулам (28)-(30) определяют значения коэффициентов усиления к₁, к₂, к₃;

– по формулам (23)-(25) определяют оцененные значения угла тангажа скорости и ускорения изменения угла тангажа;

– по формулам (26), (27) определяют экстраполированные значения угла тангажа _э и скорости его изменения _э;

– значения _э и _э по цифровой магистрали подают в ЗУ 1, где их запоминают;

– значения и соответственно с первого, второго и третьего выходов ФТ 8 подают на восьмой, девятый и десятый входы регулятора 5;

6) в ФУР 9

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят экстраполированные значения угла рыскания _э, скорости изменения угла рыскания _э, а также значения временного интервала и констант _макс, _пор, , , ;

– через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла рыскания _и;

– по формулам (36)-(38) определяют значения коэффициентов усиления к₁, к₂, к₃;

– по формулам (31)-(33) определяют оцененные значения угла рыскания скорости и ускорения его изменения;

– по формулам (34), (35) определяют экстраполированные значения угла рыскания _э и скорости его изменения _э;

– значения _э и _э по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

– значения и соответственно с первого, второго и третьего выходов ФР 9 подают на одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы регулятора 5;

7) в регуляторе 5

– из ЗУ 1 по цифровой магистрали в него вводят значения констант к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в;

– по формулам (63), (64) определяют значения сигналов управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_aв плоскостях, которые через его первый и второй выходы соответственно подают на четвертый вход ФПАГП 10 и четвертый вход ФПАВП 11, а также на привод антенны;

8) в вычитающем устройстве 2 по формулам (65) определяют оцененные значения пеленгов РКО и скоростей изменения пеленгов РКО и ускорений изменения пеленгов РКО и в горизонтальной и вертикальной плоскостях, которые выдают потребителям информации.

Заявленное устройство обладает, по сравнению с прототипом, более высокой точностью и устойчивостью сопровождения любых современных высокоманевренных РКО в условиях маневрирования как сопровождаемого РКО, так и ЛА – носителя угломера. Высокая точность сопровождения обеспечивается тем, что оцененные значения пеленгов РКО формируются по алгоритмам адаптивной фильтрации [8, стр. 48-58] посредством расчета коэффициентов усиления невязок в фильтрах по формулам (8)-(10), (19)-(21), (28)-(30), (36)-(38), (45)-(50), (57)-(62). Высокая устойчивость сопровождения обеспечивается использованием сигналов управления антенной u_аг (63), u_ав (64), в которых учитываются как ошибки сопровождения по углу, угловой скорости и угловому ускорению, так и сигналы, пропорциональные угловой скорости и ускорению ЛА.

Использование изобретения позволит реализовать устойчивое сопровождение любых современных РКО по направлению и обеспечить формирование оценок их пеленгов, скоростей и ускорений их изменения с высокой точностью в любых условиях применения.

Реализация заявленного устройства не предъявляет дополнительных требований к пеленгаторам, приводам антенны, измерителям, а также к принципам построения вычислителей, их быстродействию и объему памяти их ЗУ.

Использованная литература

1. Максимов М.В., Меркулов В.И. Радиоэлектронные следящие системы. – М.: Радио и связь, 1990.

2. Меркулов В.И., Ленин В.Н. Авиационные системы радиоуправления. – М.: Радио и связь, 1997.

3. Двухдиапазонный следящий измеритель. Патент на изобретение РФ №2181899.

4. Антипов В.Н., Исаев С.А., Лавров А.А., Меркулов В.И. Многофункциональные радиолокационные комплексы истребителей. – М.: Воениздат, 1994.

5. Патент США№ 5014064, кл. G 01 S 13/00 или 342-152, 07.05.1991.

6. Канащенков А.И., Меркулов В.И., Самарин О.Ф. Облик перспективных бортовых радиолокационных систем. Возможности и ограничения. – М.: ИПРЖР, 2002.

7. Багет. Семейство ЭВМ для специальных применений. – М.: КБ

“Корунд-М”, 2000.

8. Меркулов В.И., Перов А.И., Саблин В.Н. и др. Радиолокационные измерители дальности и скорости. Т.1 – М.: Радио и связь, 1999.

Формула изобретения

Двухдиапазонный следящий угломер, содержащий запоминающее устройство (ЗУ), через первый вход которого в него вводят начальные данные, а выход, являющийся одновременно и его вторым входом, посредством цифровой магистрали соединен с первыми входами-выходами: фильтра отслеживаемых координат горизонтальной плоскости (ФОКГП), регулятора, фильтра отслеживаемых координат вертикальной плоскости (ФОКВП), фильтра угла тангажа (ФУТ), фильтра угла рыскания (ФУР), фильтра привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП), фильтра привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП), первый коммутатор, первый вход которого соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, второй вход первого коммутатора соединен с измерителем первого частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования радиоконтрастного объекта (РКО) в горизонтальной плоскости, третий вход первого коммутатора соединен с измерителем второго частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, выход первого коммутатора соединен с третьим входом ФОКГП, второй коммутатор, первый вход которого соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, второй вход второго коммутатора соединен с измерителем первого частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования РКО в вертикальной плоскости, третий вход второго коммутатора соединен с измерителем второго частотного диапазона для ввода измеренного значения угла визирования РКО в вертикальной плоскости, выход второго коммутатора соединен с третьим входом ФОКВП, второй вход ФОКГП соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, первый выход ФОКГП, предназначенный для вывода оцененного значения угла визирования в горизонтальной плоскости, второй выход ФОКГП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости, и третий выход ФОКГП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения линии визирования в горизонтальной плоскости, соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами регулятора и первым, вторым и третьим входами вычитающего устройства, второй вход ФОКВП соединен с измерителем для ввода сигнала признака частотного диапазона, первый выход ФОКВП, предназначенный для вывода оцененного значения угла визирования в вертикальной плоскости, второй выход ФОКВП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, и третий выход ФОКВП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения линии визирования в вертикальной плоскости, соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами регулятора и четвертым, пятым и шестым входами вычитающего устройства, второй вход ФУТ соединен с измерителем для ввода измеренного значения угла тангажа, первый выход ФУТ, предназначенный для вывода оцененного значения угла тангажа, второй выход ФУТ, предназначенный для вывода оцененного значения скорости изменения угла тангажа, третий выход ФУТ, предназначенный для вывода оцененного значения ускорения изменения угла тангажа, соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами регулятора, второй вход ФУР соединен с измерителем для ввода измеренного значения угла рыскания, первый выход ФУР, предназначенный для вывода оцененного значения угла рыскания, второй выход ФУР, предназначенный для вывода оцененного значения скорости изменения угла рыскания, третий выход ФУР, предназначенный для вывода оцененного значения ускорения изменения угла рыскания, соединены соответственно с одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым входами регулятора, второй вход ФПАГП соединен с измерителем для ввода измеренного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости, третий вход ФПАГП соединен с измерителем для ввода измеренного значения угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, первый выход ФПАГП, предназначенный для вывода оцененного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости, второй выход ФПАГП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, третий выход ФПАГП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения антенны в горизонтальной плоскости, соединены соответственно с четырнадцатым, пятнадцатым и шестнадцатым входами регулятора и с седьмым, восьмым и девятым входами вычитающего устройства, четвертый выход ФПАГП, предназначенный для вывода экстраполированного значения углового положения антенны в горизонтальной плоскости, соединен с четвертым входом ФОКГП, второй вход ФПАВП соединен с измерителем для ввода измеренного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости, третий вход ФПАВП соединен с измерителем для ввода измеренного значения угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, первый выход ФПАВП, предназначенный для вывода оцененного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости, второй выход ФПАВП, предназначенный для вывода оцененного значения угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, третий выход ФПАВП, предназначенный для вывода оцененного значения углового ускорения антенны в вертикальной плоскости, соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами регулятора и с десятым, одиннадцатым и двенадцатым входами вычитающего устройства, четвертый выход ФПАВП, предназначенный для вывода экстраполированного значения углового положения антенны в вертикальной плоскости, соединен с четвертым входом ФОКВП, первый выход регулятора, предназначенный для вывода значения сигнала управления приводом антенны в горизонтальной плоскости, соединен с четвертым входом ФПАГП и приводом антенны, второй выход регулятора, предназначенный для вывода значения сигнала управления приводом антенны в вертикальной плоскости, соединен с четвертым входом ФПАВП и с приводом антенны, выход вычитающего устройства соединен с потребителем информации.

РИСУНКИ

TZ4A – Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: Текст опис., страница 4, строки 35-36

Напечатано: …(оценки угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости )

Следует читать: …(оценки угловой скорости линии визирования в горизонтальной плоскости )

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2005

Извещение опубликовано: 20.10.2005 БИ: 29/2005

TZ4A – Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: страница 10, строка 13

Напечатано: _Г – измеренное значение угловой скорости движения антенны…

Следует читать: _Г – измеренное значение угловой скорости движения антенны…

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2005

Извещение опубликовано: 20.10.2005 БИ: 29/2005

TZ4A – Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: страница 11, строка 13

Напечатано:

Следует читать:

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2005

Извещение опубликовано: 20.10.2005 БИ: 29/2005

TZ4A – Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: страница 12, строка 35

Напечатано:

Следует читать:

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2005

Извещение опубликовано: 20.10.2005 БИ: 29/2005