5.5.6 Обнаружение и сопровождение траекторий воздушных объектов в обзорной рлс

В большинстве РЛС нового парка, таких как 19Ж6, 22Ж6М, 55Ж6, имеются встроенные системы автоматической обработки сигналов и ВОИ. Система автоматической обработки сигналов предназначена для автоматизации процесса обнаружения воздушных объектов и измерения их координат, а обнаружение траекторий и сопровождение воздушных объектов возлагается на систему ВОИ. При этом на систему ВОИ в этих РЛС возлагается ограниченный круг задач, решение которых направлено, прежде всего, на автоматизацию процесса обнаружения и сопровождения воздушных объектов, что позволяет существенно облегчить работу оператора РЛС.

В тоже время в перечисленных РЛС вторичная обработка реализована в «сокращенном» виде, т.к. отсутствует выдача траекторных параметров на сопряженные с РЛС средства АСУ. Кроме того, алгоритмы ВОИ, реализованные в этих РЛС, упрощенные, что объясняется ограниченностью быстродействия и объема памяти вычислительных устройств ВОИ на момент разработки РЛС. Более сложные алгортмы вторичной обработка реализованы в РЛС нового поколения. У этих РЛС имеется так называемый «трассовый выход», т.е. возможность выдачи траекторной информации. В этом случае функции выполнения операций вторичной обработки отдаются на РЛС (сейчас эти задачи решаются на КП (ПУ) ротного и батальонного звена), а это позволяет существенно повысить точность и достоверность РЛИ, снизить требования к пропускной способности каналов связи, на РЛС появляется возможность решения целого ряда дополнительных задач, например задачи распознавания воздушных объектов по траекторным признакам. Кроме того, встраивание ВОИ в РЛС существенно упрощает реализацию ее алгоритмов, т.е. преодоления ограниченности быстродействия вычислительных устройств (например, операция математического стробирования может быть заменена операцией физического стробирования).

5.5.6.1 Структурная схема алгоритма обнаружения траекторий

В соответствии с общим принципом построения ВОИ, процесс автоматического обнаружения новой траектории начинается с образования вокруг одиночной отметки начального строба первичного захвата, размеры которого выбираются исходя из возможного перемещения цели за период обзора. Если на следующем обзоре в строб первичного захвата попала одна или несколько отметок, то по каждой из них «завязывается» начало новой траектории. При отсутствии отметок в стробе первичного захвата начальная отметка или сбрасывается как ложная (критерий «2 из 2»), или оставляется для подтверждения в следующих обзорах (при соответствующем увеличении строба первичного захвата), если для завязки траектории применяются дробные критерии «2 из m» (m > 2).

После того, как начало траектории обнаружено («завязано»), определяется направление и скорость движения предполагаемой цели, что позволяет экстраполировать ее положение и формировать область возможного ее нахождения («стробировать») на следующие обзоры. При попадании в сформированные стробы новых отметок принимается окончательное решение об обнаружении траектории.

Таким образом, процесс автоматического обнаружения траектории разбивается на два этапа: на первом этапе производится «завязка» (обнаружение начала) траектории по критерию «2 из m», на втором этапе производится подтверждение завязанного начала, т.е. окончательное обнаружение траектории по другому заранее установленному критерию «1/n». В частном случае второго этапа обнаружения может и не быть.

Основными вычислительными операциями, выполняемыми в процессе автоматического обнаружения каждой траектории, являются экстраполяция и стробирование отметок. Относительно этих операций принимаются следующие предпосылки.

1). Экстраполяция координат производится в соответствии с гипотезой о равномерном и прямолинейном движении цели по формуле:

r^*_nэ = r_n-1 + V^*_r(n-1)∙t_обз,

где r_n-1 = (D_n-1, β_n-1, ε_n-1 ) – измеренные значения координат в (n – 1)-м обзоре; V^*_r(n-1) – сглаженные значения скоростей изменения соответствующих координат.

Сглаживание в данном случае производится по простейшим формулам, например, по формуле экспоненциального сглаживания.

2). Стробы, формируемые в процессе автоматического обнаружения траекторий, имеют простейшую форму в сферической системе координат. Размеры стробов ΔD_стр, Δβ_стр, Δε_стр выбираются исходя из суммарных ошибок измерения и экстраполяции координат на соответствующем этапе обнаружения траектории (т.е. этапе «завязки» или этапе «подтверждения»).

3). За единицу объема строба принимается разрешаемый элемент РЛС

V₀ = δD∙δb∙δeУ = (c∙t_и/2)∙β_0.5P∙ε_0.5P.

В этом случае объем стробов не зависит от дальности и распределение ложных отметок в стробе можно принять равномерным, т.к. вероятность появления ложной отметки в каждом разрешаемом элементе РЛС одинакова. Тогда объем i-го строба первичного захвата (i = 1,..., m; логика «завязки» 2/m, минимальная скорость цели равна нулю)

где V_Dmax, V_βmax, V_εmax – максимальные скорости изменения дальности, азимута и угла места соответственно.

Объем j-го строба подтверждения (j = 1,..., n; логика подтверждения 1/n)

где s_jD, s_jβ, s_jε – суммарные (включающие компоненты как измерения, так и экстраполяции) среднеквадратические отклонения (СКО) истинной отметки от экстраполированной точки по соответствующим координатам;

k – коэффициент увеличения размеров строба по сравнению с СКО каждой из координат (при использовании правила «3-х сигма» k = 3).

Структурная схема (блок-схема) алгоритма обнаружения траектории по критерию 2/m + 1/n представлена на рис.5.29.

Рис.5.29. Структурная схема алгоритма обнаружения траектории по критерию 2/m + 1/n

Таким образом, этап обнаружения траектории включает два подъэтапа: «завязки» траектории и ее «подтверждения». В частном случае второй подэтап может отсутствовать.