Патент на изобретение №2350978

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ЦЕЛИ ПО ДАННЫМ АКТИВНОЙ ЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ, УСТАНОВЛЕННОЙ НА ПОДВИЖНОМ НОСИТЕЛЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области создания технических средств освещения внешней обстановки и может быть применено при проектировании активных локационных станций (ЛС) обнаружения целей с антеннами, установленными на подвижных носителях. Сущность изобретения состоит в том, что в способ определения абсолютных параметров движения цели, наблюдаемой активной локационной станцией, установленной на подвижном носителе, включающий вычисление абсолютного курса и скорости наблюдаемого объекта путем сложения векторов относительной скорости цели, определяемой по показаниям локационной станции, и абсолютной скорости носителя локационной системы, введены следующие новые признаки: абсолютная скорость носителя локационной станции определяется как равная относительной скорости заведомо неподвижной цели, указанной оператором среди целей, наблюдаемых локационной станцией, а абсолютный курс носителя определяется как противоположный относительному курсу этой заведомо неподвижной цели. Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение условий применимости ЛС путем обеспечения ее работоспособности при отсутствии навигационной системы на носителе ЛС.

Изобретение относится к области создания технических средств освещения внешней обстановки и может быть применено при проектировании активных локационных (радиолокационных, гидролокационных, лазерных и других) станций обнаружения целей с антеннами, установленными на подвижных носителях (буях, платформах, плавсредствах, летательных аппаратах и т.п.).

Одной из основных задач, решаемых локационной станцией (ЛС), является определение абсолютных (относительно поверхности Земли) параметров движения обнаруженных целей, в частности скорости и курса. Данные параметры важны потребителю информации ЛС для принятия адекватных мер поведения, например, для идентификации цели по скорости в задаче обнаружения и классификации движущегося подводного диверсанта на фоне неподвижных целей, лежащих на дне.

Сложность решения данной задачи при установке антенн на подвижном основании обуславливается необходимостью компенсации собственного движения носителя для определения параметров движения обнаруженных целей. Принципиально можно выделить два подхода к ее решению. Первый из них подразумевает использование только данных, поступающих от ЛС, в то время как второй требует наличия на борту подвижного носителя навигационной системы, измеряющей параметры движения носителя.

Способ компенсации собственного движения носителя с использованием только показаний ЛС описан в работе Handegard N.O., Patel R., Hjellvik V. Tracking individual fish from a moving platform using a split-beam transducer – J. Acoust. Soc. Am. V.118, №4, October 2005, pp.2210-2223. По этому способу предлагается формировать компенсирующую поправку к оценке каждого из измеряемых параметров цели (пеленга и дистанции) путем вычисления разности оценок данного параметра на текущем и предыдущем циклах обзора и усреднять эти разности на некотором скользящем интервале времени по всем наблюдаемым целям:

где – компенсированный пеленг i-й цели на j-м цикле обзора;

– сглаженное значение оценки пеленга i-й цели на j-м цикле обзора, вычисляемое по формуле:

– оценка пеленга k-й цели на j-м цикле обзора;

N – число наблюдаемых целей;

М – число циклов обзора, на которых вычисляется поправка.

Недостатком данного способа является то, что он работоспособен только в том случае, когда носитель совершает только колебательные движения по одной либо нескольким своим координатам. Кроме того, не учитывается то, что на временном отрезке обсервации, обуславливаемой числом М, цели могут изменять свое местоположение, что приведет к смещению оценки дрейфа.

При наличии на борту носителя навигационной системы можно избавиться от указанных недостатков. Этот способ реализуется в наиболее близком аналоге заявляемого изобретения (прототипе), описанном на с.241-242 книги “Справочник штурмана / Под ред. В.Д.Шандабылова. – М.: Воениздат, 1968”. Этот способ включает определение по данным локатора текущего относительного (относительно носителя) вектора скорости цели, описываемого относительными скоростью и курсом цели, и одновременное определение с использованием навигационной системы текущего абсолютного вектора скорости носителя ЛС, описываемого абсолютными скоростью и курсом носителя, с последующим векторным сложением вектора относительной скорости цели и вектора абсолютной скорости носителя. Результатом этого сложения является вектор абсолютной скорости цели, описываемый абсолютными скоростью и курсом цели.

В аналитическом виде алгоритм, реализуемый данным способом, записывается следующим образом:

где – вектор абсолютной скорости цели;

– вектор относительной скорости цели;

– вектор абсолютной скорости носителя.

Для определения скорости и курса цели спроецируем вектора в правой и левой частях уравнения (1) на координатные оси неподвижной декартовой системы координат на плоскости с осями, ориентированными на север и восток. В результате получим:

где V_ц/абс, K_ц/абс – абсолютные скорость и курс цели;

V_ц/отн, К_ц/отн – относительные скорость и курс цели;

V_н/абс, К_н/абс – абсолютные скорость и курс носителя.

Из системы уравнений (2) абсолютные скорость и курс цели определяются по формулам:

Недостатком описанного способа является то, что он не работоспособен в случае, если носитель не оснащен навигационной системой, что не позволяет впрямую определить параметры движения носителя. В качестве примеров подобных случаев можно привести свободно дрейфующие надводные и подводные платформы (буи), оснащенные станциями освещения подводной обстановки; надводные корабли (суда), лежащие в дрейфе с выключенной навигационной системой; мобильные наземные РЛС и др.

Существо предлагаемого изобретения состоит в определении абсолютных скорости и курса носителя путем определения относительных (относительно носителя) скорости и курса цели, являющейся заведомо неподвижной. Заведомо неподвижными на практике являются объекты, лежащие (стоящие) на земле либо на дне моря. Этот способ позволяет отказаться от использования навигационной системы, и в то же время он лишен недостатков, присущих способу, описанному в Handegard N.O., Patel R., Hjellvik V. Tracking individual fish from a moving platform using a split-beam transducer – J. Acoust. Soc. Am. V.118, №4, October 2005, pp.2210-2223.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что модуль абсолютной скорости носителя и его курс определяются через модуль относительной скорости неподвижной цели и ее курс. Заведомо неподвижная цель может быть указана оператором по характерным признакам. В частности, в случае гидролокационной системы (ГЛС) заведомо неподвижными целями являются отчетливо наблюдаемые отметки на выходе ГЛС, идентифицированные с известными неподвижными объектами. В качестве этих объектов могут выступать якорные бочки, буи, указывающие фарватер, пирсы, известные крупногабаритные объекты, лежащие на дне.

Допустим, что в зоне действия ЛС наблюдается такая известная неподвижная цель, т.е. цель, абсолютная скорость которой равна нулю (V_ц/абс=0). Из системы уравнений (2) при подстановке в нее V_ц/абс=0 нетрудно получить:

Т.е. модуль абсолютной скорости подвижного носителя равен относительной скорости неподвижной цели, а абсолютный курс носителя равен обратному относительному курсу неподвижной цели.

Для решения поставленной задачи в способ определения абсолютных параметров движения цели, наблюдаемой активной локационной станцией, установленной на подвижном носителе, состоящий в вычислении абсолютного курса и скорости наблюдаемого объекта путем сложения векторов относительной скорости цели, определяемой по показаниям локационной станции, и абсолютной скорости носителя локационной системы, введены следующие новые признаки: модуль абсолютной скорости носителя локационной станции определяется как равный скорости заведомо неподвижной цели, указанной оператором среди целей, наблюдаемых локационной станцией, а курс носителя определяется как противоположный курсу этой заведомо неподвижной цели.

Предлагаемое изобретение можно применять, например, в составе активной гидролокационной станции (ГЛС) обнаружения подводных диверсантов, установленной на надводном корабле. Данная ГЛС используется при нахождении корабля на якорной стоянке либо лежании в дрейфе, когда основная энергетическая установка выключена и навигационная система (если ею оснащен корабль) не функционирует. При этом под действием течения и ветра корабль может осуществлять движение, подчас по весьма сложной траектории. Ввиду этого неподвижные подводные цели, лежащие на дне, за счет движения носителя ГЛС приобретают квазидвижение относительно носителя ГЛС и их становится трудно отличить от фактически движущегося подводного диверсанта. Для определения в этой ситуации абсолютных параметров движения целей оператор ГЛС на основе анализа ситуации должен указать среди наблюдаемых заведомо неподвижную цель, относительные параметры движения которой по формулам (4) пересчитываются в абсолютные параметры движения носителя ГЛС и далее подставляются в формулу (3) для вычисления абсолютных параметров движения остальных целей.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение условий применимости прототипа путем обеспечения его работоспособности при отсутствии навигационной системы на носителе ЛС, что достигается посредством определения абсолютных параметров движения носителя ЛС с использованием относительных параметров движения заведомо неподвижной цели, указанной оператором или определенной каким-либо другим способом. Таким образом, задачу изобретения можно считать решенной.

Формула изобретения

Способ определения абсолютных параметров движения цели, наблюдаемой активной локационной станцией, установленной на подвижном носителе, состоящий в вычислении абсолютного курса и скорости наблюдаемого объекта путем сложения векторов относительной скорости цели, определяемой по показаниям локационной станции, и абсолютной скорости носителя локационной системы, отличающийся тем, что модуль абсолютной скорости носителя локационной станции определяется как равный относительной скорости заведомо неподвижной цели, указанной оператором среди целей, наблюдаемых локационной станцией, а курс носителя определяется как противоположный относительному курсу этой заведомо неподвижной цели.