Повышение оперативности и точности оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения пассивными средствами летательного аппарата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Бызов, Алексей Николаевич

• Бызов, Алексей Николаевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Бызов, Алексей Николаевич

Оглавление

Список принятых сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ С БОРТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

1Л Обзор методов обнаружения и идентификации источников радиоизлучения

1.2 Анализ методов определения местоположения источников радиоизлучения

1.2.1 Энергетические методы

1.2.2 Разностно-далыюмерньш метод (временной метод)

1.2.3 Доплеровско-временной метод

1.2.4 Геометрические методы

1.2.5 Спиральный пеленгационный метод

1.3 Обзор методов обработки результатов измерений при определении местоположения источников радиоизлучения с борта летательного аппарата

1.3.1 Метод наименьших квадратов

1.3.2 Весовые методы обработки результатов многократной пеленгации

1.3.3 Метод учета систематической ошибки пеленгации

1.3.4 Метод стационарной фильтрации

1.3.5 Алгоритмы калмановской фильтрации

Выводы по разделу 1

2 СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ

2Л Анализ потенциальных характеристик определения местоположения наземных источников радиоизлучения

2.1.1 Определение местоположения наземных источников радиоизлучения использованием угломестной информации в вертикальной плоскости

I

I

2.1.2 Определение местоположения наземных источников радиоизлучения использованием азимутальной информации в горизонтальной плоскости

2.2 Разработка методики оценки времени достижения заданной точности определения местоположения источника радиоизлучения

2.3 Синтез алгоритма многомерной расширенной калмановской фильтрации

2.4 Синтез алгоритма проверки статистических гипотез о начальной дальности до источника радиоизлучения

2.5 Анализ потенциальных характеристик алгоритма проверки статистических гипотез о начальной дальности до источника радиоизлучения

2.5.1 Статистические характеристики суммы квадратов невязок при отсутствии ошибок прогнозирования

2.5.2 Статистические характеристики суммы квадратов невязок при прогнозировании с ошибкой

2.5.3 Принятие решения при выборе гипотезы

Выводы по разделу 2

3 ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ

3.1 Анализ натурных реализаций

3.1.1 Методика проведения анализа

3.1.2 Результаты анализа

3.2 Исследования алгоритмов компьютерным моделированием

3.2.1 Описание программного обеспечения для проведения исследований

3.2.2 Методика проведения исследований

3.2.3 Исследования зависимости вероятности достижения заданной точности оценивания дальности до ИР И от времени, точности измерения пеленгов и самой дальности до ИРИ

3.2.4 Исследования влияния систематических ошибок измерения пеленгов на вероятность достижения заданной точности оценивания дальности до ИРИ

3.2.5 Исследования влияния корреляции ошибок измерений пеленгов на вероятность достижения заданной точности оценивания дальности до ИРИ

3.2.6 Исследования зависимости вероятности достижения заданной точности оценивания дальности до ИРИ от количества пеленгаторов..

3.2.7 Оценка времени достижения заданной точности оценивания

дальности до ИРИ

3.2.8 Оценка вероятности достижения заданной точности оценивания дальности до ИРИ за заданное время

3.3 Исследования алгоритмов на натурных реализациях

3.3.1. Методика проведения исследований

3.3.2. Результаты исследований

Выводы по разделу 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиографический список

ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА НАТУРНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ

Список принятых сокращений

ЗСК - Земная система координат

ИРИ - источник радиоизлучения

ИНС - искусственная нейронная сеть

ЛА - летательный аппарат

ЛИР - ложные источники радиоизлучения

ЛП - линия положения

МНК - метод наименьших квадратов

МО - математическое ожидание

МП — местоположение

ПЗСК - подвижная земная система координат

ПЛС - пассивная локационная система

ПП - приемные пункты

РДМ - разностно-дальномерный метод

РЛС - радиолокационная станция

РНТ - радионавигационные точки

РТР - радиотехническая разведка

СВ — случайная величина

СКО - среднеквадратическое отклонение

ССК - связанная система координат

ТП - точки приёма

ЭДС - электродвижущая сила

А1, А2 - антенны

Ь - база (расстояние между двумя пунктами приема излучения)

— комбинации значений параметров с - скорость света

Б - дальность до источника радиоизлучения I ~ текущий отсчет

] - текущий пеленгатор к — номер гипотезы

Ь - расстояние между двумя антеннами ш - количество реализаций п - количество отсчетов 01, 02

у — угол крена

Дт^у - разность моментов прихода сигнала от ИРИ в 1-й и ]-й разнесенный пункт приема

Аср - угол между двумя пеленгами 0 - угол тангажа X - длина волны

аФ ~ среднеквадратическая погрешность измерения пеленга ср - пеленг на источник радиоизлучения Ч* — курс ЛА у — угол рыскания

П - угловая скорость движения антенны

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение оперативности и точности оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения пассивными средствами летательного аппарата»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие радиолокации явилось важной частью технической революции двадцатого века. Сейчас радиолокация активно используется, например, в задачах навигации для определения собственных параметров движения и положения в пространстве. Для решения этой задачи используется как активная радиолокация с пассивным и активным ответом, так и пассивная радиолокация. При этом активное развитие с начала 50-ых годов 20 века получила спутниковая навигация, построенная на принципах пассивной радиолокации, т.е. определения собственного местоположения (МП) объекта по излучению сети опорных станций (спутников). Эффективность таких систем показала актуальность решения обратной задачи, то есть определения МП источников радиоизлучения (ИРИ) с неизвестными координатами, обусловленной растущим количеством излучающих объектов, а также преимуществами пассивной радиолокации. Изначально для решения этой задачи использовались мпогопозиционные системы, впоследствии стали применять однопозиционные системы и системы с подвижными базами, что привело к необходимости разработки новых методов определения МП. Так в качестве подвижной базы можно использовать летательные аппараты (JIA).

Использование JIA при решении задачи определения МП наземных ИРИ, а также проблемы повышения точности рассмотрены в различных источниках[4,48,49].

Например, решение задачи определения МП ИРИ с борта JIA в ВВС США осуществляется с помощью самолетов армейской авиации RV-1D, оснащенных системой «Quick Look II» с приёмо-обрабатывающей аппаратурой AN/ALQ-133 для обнаружения целей, их распознания и пеленгования[3]. Этот самолет выполняет задачу по вскрытию дислокации радиолокационных станций (PJIC) противника в указанной зоне. Определение МП PJIC происходит путем определения пеленгов и последующей их обработки. Аппаратура имеет антенны с фазовыми

интерферометрами, обеспечивающими довольно точное пеленгование целей.

7

В секторе 90° точность пеленгования составляет 0,5°. Сектор обзора, создаваемый с помощью аппаратуры каждого контейнера, может быть расширен до 120°, но в этом случае направление на цель измеряется с меньшей точностью[3].

Однако применение специализированного Л А, как ЯУ-Ш, не всегда возможно по тем или иным причинам. Поэтому становится актуальным вопрос решения поставленной задачи с борта ЛА «общего» назначения. Так как такой ЛА должен решать широкий спектр задач, на его борту устанавливают унифицированное оборудование, что приводит к снижению точности измерения. Решение нескольких задач одновременно накладывает ограничения на вычислительные мощности, выделяемые на решения этих задач. Поэтому раньше и в настоящее время для задачи повышения точности определения МП ПРИ с помощью уменьшения влияния ошибок измерения активно используются методы наименьших квадратов (МНК) и экспоненциальная фильтрация, не требующие значительных вычислительных мощностей [20,49,75]. Однако в связи с бурным развитием вычислительной техники этот вопрос не стоит так остро, как всего пару десятилетий назад. Другим направлением решения этой задачи можно назвать применение специальных маневров, таких как метод трех пеленгов и спиральный метод[49,87]. Однако на практике зачастую используются оба направления совместно, проводя обработку полученных измерений пеленгов, при этом учитывая собственное движение ЛА. На практике существуют два критерия при решении поставленной задачи[49]:

— определение местоположения наземных источников радиоизлучения с заданной точностью за минимальное время;

— обеспечение максимально возможной точности определения местоположения наземных источников радиоизлучения за заданное время.

Цель работы:

Целью диссертационного исследования является повышение оперативности и точности оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения путем разработки и исследования новых алгоритмов обработки информации бортовых радиолокационных пассивных средств.

Для достижения поставленной цели поставлены и решены следующие задачи:

— анализ методов определения местоположения наземных источников радиоизлучения и методов обработки результатов измерений при определении местоположения источников радиоизлучения бортовыми пассивными средствами;

—- синтез алгоритмов повышения оперативности и точности оценивания местоположения источников радиоизлучения;

— анализ потенциальных характеристик разрабатываемых алгоритмов;

—■ оценка времени достижения заданной точности определения местоположения источников радиоизлучения и оценка точности определения местоположения источников радиоизлучения за заданное время;

— исследование характеристик разрабатываемых алгоритмов математическим моделированием и по натурным реализациям.

Объект исследования

Объектом исследования является процесс определения местоположения наземных источников радиоизлучения. Предмет исследования

Предметом исследования является повышение оперативности и точности оценки местоположения наземных источников радиоизлучения пассивными методами бортовыми пассивными средствами.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использованы положения математической статистики и теории вероятностей, оптимальной и линейной фильтрации, теории принятия решений, статистического имитационного моделирования. Основные теоретические результаты подтверждены при внедрении результатов диссертационной работы.

Тематика работы соответствует областям исследования: 1. «Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации», 2. «Разработка специального математического и программного обеспечения систем анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации» паспорта научной специальности 05.13.01.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

— алгоритм, основанный на проверке статистических гипотез о начальной дальности до ИРИ, позволяющий уменьшить время достижения заданной точности оценки местоположения наземного источника радиоизлучения и повысить вероятность достижения заданной точности за заданное время по сравнению с существующими методами;

— потенциальные характеристики разработанных алгоритмов, по которым можно оценить время достижения заданной точности определения местоположения наземных источников радиоизлучения или точность оценивания их местоположения за заданное время;

— результаты исследований разработанных алгоритмов, которые показали соответствие полученных теоретических и экспериментальных данных;

— методика оценки времени достижения заданной точности определения местоположения источников радиоизлучения, которая позволяет оператору во время полета заранее оценить требуемое время решения задачи, текущее ее состояние и оставшееся время до достижения заданной точности.

Научная новизна

Научной новизной обладают следующие результаты исследования:

— разработан новый алгоритм, основанный на проверке статистических гипотез о начальной дальности до ИРИ, позволивший повысить оперативность и точность оценки местоположения наземных источников радиоизлучения по сравнению с существующими методами;

— получены потенциальные характеристики нового алгоритма, основанного на проверке статистических гипотез о начальной дальности до источников радиоизлучения;

— методика оценки времени достижения заданной точности определения местоположения источников радиоизлучения.

Практическая значимость

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в том, что:

— применение разработанных алгоритмов позволяет сократить в 1,3-3,0 раза время достижения заданной точности по сравнению с многомерной расширенной калмановской фильтрацией и в 2,5-5,0 раз (по натурным реализациям до трех раз) по сравнению с экспоненциальной фильтрацией;

— внедрение предложенных алгоритмов повысило вероятность оценивания местоположения ИРИ с требуемой точностью за заданное время на 1050%;

— предложенная методика оценки времени достижения заданной точности определения местоположения источников радиоизлучения позволяет оператору во время полета заранее иметь информацию о требуемом времени решения задачи, текущем ее состоянии и оставшемся времени до достижения заданной точности;

— полученные результаты использованы в учебном процессе в дисциплинах, связанных с изучением основ радиолокации, радиолокационных и радионавигационных систем и комплексов. Личный вклад автора

Научные результаты, представленные в диссертационной работе, получены соискателем либо самостоятельно, либо при непосредственном участии. Публикации

Основные положения диссертации изложены в 7 печатных работах, в том числе 2 работах, опубликованных в ведущих рецензируемых научных изданиях. Четыре публикации подготовлены без соавторов. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Апробация работы

Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на V и VI Общероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодежь. Техника. Космос» (Санкт-Петербург, 2013 и 2014), 10-ой международной молодежной научно-технической конференции «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ-2014» (Севастополь, 2014), 12-ой открытой научно-практической конференции «Информационные технологии в области пауки и техники (Санкт-Петербург, 2014), на секции "Радиоэлектроника" Санкт-Петербургской организации общероссийской общественной организации "Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова" (Санкт-Петербург, 2015). Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены в научно-техническом центре АО «Заслон», а также используются в учебном процессе кафедры «радиоэлектронные системы управления» Балтийского государственного технического университета им. Д.Ф. Устинова при проведении

теоретических и практических занятий по учебным курсам «Основы радиолокации» и «Радиолокационные системы и комплексы». Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, библиографического списка, включающего в себя 91 наименование, и двух приложений. Основной текст работы изложен на 130 страницах, содержит 53 рисунка и 21 таблицу.

1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ С БОРТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

1.1 Обзор методов обнаружения и идентификации источников радиоизлучения

Применение пассивной локационной системы (ПЛС) в военном деле имеет более чем столетнюю историю. По мере развития и совершенствования радиосвязных, радиолокационных и других радиотехнических средств расширялись области применения ПЛС.

Как известно, главными достоинствами ПЛС являются скрытность (отсутствие активного излучения), высокая дальность, обеспечивающая принципиальную возможность превентивного обнаружения объекта, имеющего активную РЛС, возможность распознания типа ИРИ, а затем и типа объекта, на котором ИРИ установлен [90]. Одновременно необходимо учитывать и главные недостатки ПЛС, состоящие в возможности обнаружения только излучающих объектов, низкая точность измерения дальности до ИРИ из одной точки и необходимость использования угловых измерений для определения координат ИРИ [49, 90].

Как правило, ПЛС решает три задачи: обнаружение объекта (в том числе и идентификация при наличии нескольких источников), классификация его типа и определение координат. Первые две задачи применительно к воздушной радиотехнической разведке (РТР) достаточно подробно рассмотрены в [48,70]. Третья задача - определение координат решается обычно с существенно меньшей точностью, чем в активных РЛС, и, как правило, за достаточно большое время, которого в боевых условиях может не быть [49].

Для решения задачи обнаружения объекта измеряются основные параметры источника излучений: частотный диапазон радиолокационных излучений, длительность излучения, амплитуда излучаемого сигнала[89]. Дополнительными параметрами являются: период следования импульсов, направление на источник радиоизлучения, тип модуляции сигнала, время непрерывной работы РЛС. По совокупности трех первых параметров определяется факт обнаружения радиолокационных излучений.

Дополнительные параметры дают возможность идентифицировать радиоизлучение, классифицировать объект как носитель источника радиоизлучения, а также определять направление на выбранный объект[89].

В зависимости от параметра электромагнитного поля, используемого при определении местоположения ИРИ, различают: амплитудные, временные, фазовые и частотные методы[89]. При частотной модуляции сигнала возможно использование и частотного метода определения направления, который иногда применяется совместно с амплитудным для повышения точности и разрешающей способности радиопеленгации по угловым координатам[82].

При перемещении антенны по угловой координате относительно направления на источник (рис.1.1) амплитуда сигнала на линейном выходе антенны будет пропорциональна амплитудной диаграмме направленности[40,89]. Направление на источник соответствует положению максимума диаграммы в момент приема максимального сигнала. Для

импульсных систем, например, сигнал на выходе будет определяться огибающей последовательности или пачки импульсов, центр тяжести которой и соответствует измеряемому направлению. Точность измерений угловых координат этим методом невелика[82]. Так при использовании малогабаритных радиопеленгаторов средняя ошибка для рупорно-параболической антенны -5,14° и спиральной антенны -8,48° [51].

Помимо метода максимума на практике применяются и другие амплитудные методы: минимума и равносигнальный метод. Основным достоинством методов можно назвать простоту реализации. К недостаткам амплитудных методов можно отнести низкую точность измерения угловых координат; низкую разрешающую способность[38].

В системах с фазовой пеленгацией направление на источник одной координатной плоскости определяется сравнением фаз сигналов, принимаемых двумя антеннами. В дальней зоне исходящие от источника сигналы практически одинаковы по амплитуде, но различаются по фазе[40,82,89]. На рис. 1.2 показано, как происходит сравнение по фазе в системе, имеющей две антенны, отстоящие одна от другой на расстояние Ь.

ИРИ

Линия визирования источника образует угол ср с осью, перпендикулярной к линии, соединяющей обе антенны, т.е. с равносильным направлением. Расстояние между первой антенной и целью составляет[57]:

D1 = D + (L/2) Simp, (1.1)

а расстояние между второй антенной и целью

D2 = D ~{L/2)Sin(p. (1.2)

Разность расстояний от цели до антенн

A D = D1-D2= LSincp (1.3)

даст разность фаз

А(р = 2nAD/A = 2nLSin(p/A (1.4)

где X - длина волны.

Это позволяет определить угол прихода ср по измеренной величине фазовых сдвигов сигнала, принимаемых на две разнесенные антенны.

Выражение (1.3) показывает, что фазовый сдвиг сигналов обращается в ноль не только при ср = 0, но также и при других углах рассогласования, соответствующих условию

ср = Arc sm{2nn/kL), (1.5)

где к = 2л/А. - волновое число.

Одним из недостатков фазового метода можно назвать появление неоднозначности измерений.

Получили распространение также фазовые радиопеленгаторы с использованием эффекта Доплера[38,40]. Простейший пеленгатор такого типа имеет ненаправленную в горизонтальной плоскости антенну А1, которая движется с угловой скоростью Q по окружности с радиусом г вокруг центральной антенны А2. Поскольку при движении антенны ее расстояние до источника излучения изменятся с периодом 2л/П, то возникает эффект Доплера, вызывающий фазовую модуляцию ЭДС, наводимой в антенне А1, по закону:

[2.TCV "I

cot + -j-cos(I2t — (р) , (1.6)

где соЬ - начальная фаза ЭДС, ср — пеленг.

Таким образом, информация о пеленге заключена в фазе модулирующего колебания, которое может быть выделено путем сравнения сигналов антенн А1 и А2 в фазовом детекторе.

Второй задачей, как отмечалось выше, является задача идентификации и классификации ИРИ - то есть отнесение принятого сигнала к определенному типу РЛС. Вследствие широких диапазонов возможных значений параметров сигналов разведуемых РЛС и частичного перекрытия этих диапазонов у различных типов станций, а также из-за нестабильности параметров и ошибок их измерения, можно говорить о распознавании лишь как о вероятностном процессе[48]. Процедура распознавания включает сравнение результатов измерения параметров сигнала с априорно известными данными о типах РЛС, характерных для радиолокационного поля, над которым пролетает ЛА[48]. При распознавании сигналов в воздушной радиотехнической разведке из-за кратковременности или даже единичности наблюдения имеют дело не с полной «картинкой» объекта, даже и искаженной шумами, а всего лишь с отдельным её участком (фрагментом), соответствующим комбинации значений параметров, измеренных аппаратурой РТР, которую разведуемая РЛС имеет в момент разведки её сигнала.

Один из возможных алгоритмов идентификации построен на оценке распределения апостериорных вероятностей для каждой комбинации значений измеренных параметров[48]. В течение времени, когда происходит прием излучения разведуемой РЛС, станция РТР измеряет технические параметры сигнала. Вероятность того, что при регистрации данной конкретной комбинации значений параметров Ьу излучение принадлежит станции 1-го типа, определяется формулой гипотез

Г- /ил Р(0Р(Ь;/0 „ „ч

где р(1) - априорная вероятность приема сигнала от РЛС ¡-го типа; р(Ьу //) -условная вероятность получения комбинации от РЛС ¡-го типа.

Для каждого из q типов вычисляется апостериорная вероятность, соответствующая данной комбинации ¿у. Далее предполагается, что анализируемое излучение принадлежит тому типу РЛС, у которого апостериорная вероятность максимальна.

Даже после идентификации ИРИ его МП не может быть определено путем прямого измерения дальности дальномерным и угломерно-дальномерным методом определения местоположения объекта вследствие того факта, что отсутствует информации о времени излучения сигнала. Одним из наиболее эффективных методов избежать этого недостатка является использование многопозиционной системы с большой базой разнесения точек пеленгования[4, 17,49]. Основная идея многопозиционной радиолокации состоит в том, чтобы наиболее эффективно использовать информацию, заключенную в пространственных характеристиках электромагнитного поля. Однако это требует иметь пункт обработки информации в одной из точек приема, а также систему связи между пунктами, что демаскирует систему[40]. Пересылка и обработка сигналов требует систему единого времени для обеспечения синхронной работы пунктов. Поэтому дальнейшее решение этой проблемы привело к использованию одного подвижного приемного пункта, создающего за счет движения большую базу разнесения точек приема, а также специальных методов определения дальности.

В настоящее время для определения координат ИРИ используют следующие методы: пеленгационно-энергетические методы[33, 34,89,90], разностно-дальномерный[8,24,88,90], доплеровский[28,32,76,90], а так же триангуляционный (пеленгационный)[29,67,68,90]. Каждый из перечисленных методов позволяет решить задачу определения координат

источника радиоизлучения (ИРИ) при условии выполнения некоторых требований.

Рассмотрим эти методы подробней.

1.2 Анализ методов определения местоположения источников радиоизлучения

1.2.1 Энергетические методы

Существует группа энергетических методов определения координат ИРИ, объединенных общностью измерений одной из координат (дальности) преимущественно путем измерений уровня принимаемого сигнала и его изменениями, вызванными перемещением ЛА[89].

Один из методов, использующий отражения от подстилающей поверхности, может быть применен в авиации при малых высотах полета по направлению на ИРИ, когда пеленги, измеряемые на него, пересекаются под небольшими углами. Сигнал на входе приемника, размещенного на низколетящем летательном аппарате, может быть представлен, по крайней мере двумя составляющими — регулярной и случайной. Регулярная составляющая, в свою очередь, слагается из прямого и зеркально-отраженного сигналов. Случайная составляющая обусловлена диффузным отражением. Доля зеркального и диффузного отражения определяется неровностями поверхности, главным образом, в пределах участка, существенного для отражения, углом на цель и длиной волны. Зависимость регулярной составляющей от параметров трасс принято описывать так называемым интерференционным множителем или множителем Земли. При этом определение дальности происходит по периоду интерференционной кривой [49].

Определение дальности до движущегося объекта (источника излучения) одиночным наблюдателем обычно производиться путем пеленгования объекта с одновременным выполнением наблюдателем специального маневра по курсу или/и скорости. Варианты такого маневра и соответствующих методов обработки совокупности измеренных пеленгов для определения дальности до равномерно движущегося объекта приводятся в ряде литературных и патентных источников, например в [49,57,58]. Одним из таких методов является метод горизонтального маневрирования.

Как отмечалось выше, главным недостатком таких методов можно назвать низкую точность определения МП ИРИ, а главным достоинством — простоту реализации[49].

1.2.2 Разностно-дальномерный метод (временной метод)

Преимуществом метода местоопределения ИРИ, основанного на измерении функционально связанных с координатами источника интервалов времени между моментами приема одноименной фазы несущей или модуляции сигнала на нескольких пространственно разнесенных и известным образом расположенных приемных пунктах (ПП), является отсутствие необходимости применения сложных и имеющих ограниченную диапазонность пеленгаторных устройств и относительная простота технической реализации измерения временных интервалов с высокой точностью. Одним из вариантов этого метода является [30,60,62] гиперболический или разностно-дальномерный метод (РДМ), основанный на измерении разностей времени распространения сигналов от излучателя до трех 1111; скорость распространения сигнала при этом предполагается известной.

Для определения (вычисления) координат на плоскости (пеленг и дальность) необходимо знать расстояние между пунктами приема и измерить

хотя бы две разности временных задержек сигнала, т.е. иметь минимум три пункта приема[55].

Точность РДМ возрастает с увеличением базы, т.е. расстояния между пунктами приема[88]. Кроме того, известно, что разностно-дальномерный метод обеспечивает наиболее высокую точность оценки координат в том случае, если линии положения пересекаются под углами, близкими к 90 градусам [8 8].

Разностно-дальномерный метод основывается на измерении разности дальностей от ИРИ до нескольких ПП (геометрия метода показана на рис. 1.3). Для определения разности дальностей необходимо измерить временные задержки между моментами прихода сигналов одного ИРИ каждым ПП. Для определения координат ИРИ необходимо определить три разности дальностей.

и Ь2з (02, 03)

Для измерения временных задержек в основном используется алгоритм взаимной корреляционной обработки принятых сигналов, при этом не требуется непосредственно по отраженному сигналу определять дальность до цели. Определение координат источника осуществляется по разности

прихода сигналов на каждый из пунктов приема, а сама разность прихода определяется из положения максимума взаимно-корреляционной функции сигналов[24].

Фокусы гипербол совпадают с точками наблюдения. Разности расстояний, определяемые путем измерения относительного запаздывания сигнала, будут:

Д012 = Э1-02и Д023 = - £>3 (1.8)

Выражения, связывающие координаты источника сигнала, координаты приемных пунктов и разности расстояний имеют вид:

Д012 - - Ъ2 = 1 - х)2 + (гг г)2] + ЛП1 -

-л/[(*2 - х)2 + - =с- Дт12 (1.9)

где Дт12 - разность моментов прихода сигнала от ИРИ в 1-й и 2-й разнесенный ПП, с — скорость света.

Из всего множества измеренных разностей времен прихода сигнала статистически независимыми оказываются лишь (N-1) разностей моментов прихода. Поэтому разности моментов прихода обычно рассчитывают относительно одного пункта наблюдения, называемого центральным.

Пересечение двух линий положения указывает на местоположение объекта. Таким образом, для получения оценки местоположения источника сигнала на плоскости разностно-дальномерная система должна состоять минимум из грех ПП, а для оценки местоположения источника в пространстве - минимум из четырех ПП. При минимальном количестве приемных пунктов и единичном измерении разности расстояний местоположение источника сигнала можно найти путем решения системы нелинейных уравнений вида (1.9), связывающих координаты источника сигнала, пунктов наблюдения и измеренные разности моментов прихода Дт12[24].

Основываясь на этих принципах, есть несколько различных РДМ [30,60,62], различаются эти методы количеством ПП, а также способами обработки полученных данных.

Недостатки метода:

— требуется несколько приемных пунктов, а также пункт обработки данных;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бызов, Алексей Николаевич, 2015 год

Библиографический список

[1] "Passive radar" from cassidian remains invisible [Электронный ресурс]: статья на сайте фирмы // Cassidian.com: сайт фирмы.URL: http://www.cassidian.com/ru_RU/web/guest/passive-radar-from-cassidian-remains-invisible (дата обращения: 11.11.2013, доступ свободный).

[2]Ristic В., Arulampalam S., Gordon N., Beyond the Kaiman Filter: Particle Filters for Tracking Applications. - Artech Print on Demand, 2004. - P. 318.

[3]Афинов В.. Состояние и перспективы развития средств РЭБ армии США [Текст] / В. Афинов. // Зарубежное военное обозрение №5. - М.: Красная звезда. 1989. - С.20-27.

[4] Бакулев П. А. Радиолокационные и радионавигационные системы [Текст]: Учеб. пособие для вузов. / П. А Бакулев, А. А. Сосновский. -М.: Радио и связь, 1994. - 296с.

[5]Балакришнан А. Теория фильтрации Калмана [Текст]: Пер. с англ. / А. Балакришнан - М.: Книга по Требованию, 2012. - 164с.

[6] Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства [Текст]. М.: Советское радио, 1975, 336 с.

[7]Брунченко A.B. Цифровые фильтры в электросвязи и радиотехнике [Текст] / A.B. Брунченко, Ю.Т. Бутыльский, JLM. Гольденберг и др. -М.: Радио и связь, 1985.-312 с.

[8]Бузуверов Г.В., Герасимов О.И. Алгоритмы пассивной локации в распределенной сети датчиков по разностно-дальномерному методу [Текст] / Г.В. Бузуверов, О.И. Герасимов // Информационно-измерительные и управляющие системы, v. 6 (2008), № 5, с. 12 - 24.

[9]Буров Н.И. Маловысотная радиолокация [Текст]. / Н.И. Буров - М.: Воениздат, 1977.- 128с.

[10] Бызов А.Н., Петров Ю.В. и др. Анализ влияния

дестабилизирующих факторов на искажения траекторных сигналов в

бортовом радиолокаторе высокого разрешения [Текст] / А.Н. Бызов,

Ю.В. Петров, Н.Ю. Петров, С.А Юхно // Вестник Воронежского

119

государственного университета, серия «Системный анализ и информационные технологии», № 1, 2015.

[11] Бызов А.Н. Анализ ошибок определения дальности до источника излучения с помощью бортового пеленгатора [Текст] / А.Н. Бызов // Молодежь. Техника. Космос: V Общероссийской молодежной науч.-техн. конф./ Балт. гос. техн. ун-т. - СПб.; 2013. - С. 30-31.

[12] Бызов А.Н. Анализ применения расширенного фильтра Калмана для определения дальности до источника радиоизлучения [Текст] / А.Н. Бызов // «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций»: матер. 9-й междунар. молодежной науч.-техн. конф. РТ-2013. — Севастополь, 2013. — С. 310.

[13] Бызов А.Н., Петров Ю.В.. Определение местоположения источника радиоизлучения пассивными средствами летательного аппарата / А.Н. Бызов, Ю.В. Петров // Вопросы радиоэлектроники, серия РЛТ. - 2014. - № 4. 47-56 с.

[14] Бызов А.Н. Программа для проведения исследований методов определения местоположения источника радиоизлучения [Текст] / А.Н. Бызов // Молодежь. Техника. Космос: труды VI Общероссийской молодежной науч.-техн. конф. — СПб, 2014. - С. 262.

[15] Бызов А.П. Сравнение пассивных методов определения дальности до источника радиоизлучения с одного самолета [Текст] / А.Н. Бызов, Ю.В. Петров // «Информационные технологии в области науки и техники»: матер. 12-ой открытой науч.-практической. конф.— Санкт-Петербург, 2014. — С. 26.

[16] Бызов А.Н. Фильтр Калмана с изменяемой ковариационной матрицей для определения дальности до источника радиоизлучения [Текст] / А.Н. Бызов // Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций: Материалы 10-ой международной молодежной научн.-техн. конф. - Севастополь.: СевНТУ, 2014 — С. 235

[17] Быстров Р.П. Пассивная радиолокация, методы обнаружения объектов. [Текст] / Р.П. Быстров, A.B. Соколов. - М: Радиотехника, 2008.

[18] Васильев В.П. Основы теории и расчета цифровых фильтров [Текст] / В.П. Васильев, Э.Л. Муро, С.М. Смольский - М.: Academia, 2007. - 272 с.

[19] Вартанесян В.А. Радиопеленгация [Текст]. / В.А. Вартанесян, Э.Ш. Гойхман, М.И. Рогаткин - М.: Воениздат, 1966. - 248с.

[20] Вентцель Е.С. Теория вероятностей [Текст]. / Е.С. Вентцель. -М.: Наука, 1969.-576 с.

[21] Вознюк В.В., Зайцев С. А. Космическая система радиотехнического мониторинга на основе группировки низкоорбитальных малогабаритных космических аппаратов [Текст] / В.В. Вознюк, С.А. Зайцев // Изв. вузов. Приборостроение. - 2005. - Т. 48.-№6.-С. 26-31.

[22] Вопросы перспективной радиолокации. Коллективная монография [Текст] // Под ред. A.B. Соколова. - М.: Радиотехника, 2003. - 512 с. (Сер. Радиолокация).

[23] Воробьева Д.Н., Морозов O.A. Исследование алгоритма местоопределения источника радиоизлучения многопозиционной пассивной системой пеленгования [Текст] / Д.Н. Воробьева, O.A. Морозов // Бюллетень научных студенческих обществ Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. № 2. Естественные науки. - Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2012.-С. 59-62.

[24] Ворошилин Е.П. Определение координат источников радиоизлучения разностно-дальномерным методом с использованием группировки низкоорбитальных малых космических аппаратов [Текст] / Е.П. Ворошилин, М.В. Миронов, В.А. Громов // Доклады ТУСУРа, № 1 (21), часть 2. - Томск, июнь 2010. - С. 23-28.

[25] Гадзиковский В.И. Цифровая обработка сигналов [Текст] / В.И. Гадзиковский - М.: Солон-Пресс, 2013. - 766 с.

[26] Горлач В.В. Обработка, представление, интерпретация результатов измерений: Учебное пособие / В.В. Горлач, B.JI. Егоров, H.A. Иванов // Под ред. В.В. Горлача. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. -83 с.

[27] ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере [Текст]. - Взамен ГОСТ 20058-74; введ. 01.07.81. - Москва: Изд-во стандартов, 1981. - 54 с.

[28] Гринь И.В., Морозов O.A. Исследование алгоритмов определения местоположения источника радиоизлучения доплеровским и разностно-доплеровским методами [Текст] / И.В. Гринь, O.A. Морозов // Тезисы докладов научной студенческой конференции физического факультета ННГУ.— Нижний Новгород, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 2013. —С. 9-12.

[29] Денисов В.П. Фазовые радиопеленгаторы [Текст] /В.П. Денисов, Д.В. Дубинин. - Томск: Том. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники,

2001.-251 с.

[30] Дулевич В.Е. Теоретические основы радиолокации [Текст]: Учебн. пособие для вузов" / A.A. Коростелев, Н.Ф. Клюев, Ю.А. Мельник и др; - М.: Сов.радио, 1978. - 608 с.

[31] Дрогалин В.В. Определение координат и параметров движения источников радиоизлучений по угломерным данным в однопозиционных бортовых радиолокационных системах [Текст]. / Дрогалин В.В., Дудник П.И. и др. // Зарубежная радиоэлектроника,

2002, №3.

[32] Евдокимов О.Ю., Евдокимов Ю.Ф. Анализ некоторых вариантов

пассивного доплеровского метода определения местоположения

источников радиоизлучения [Текст] / О.Ю. Евдокимов, Ю.Ф.

Евдокимов // Материалы Международной научной конференции

122

"Информационные технологии в современном мире". Ч.З. - Таганрог, 2006. - С. 36-44.

[33] Евдокимов Ю.Ф Амплитудный метод определения местоположения источников излучения с использованием регрессионного анализа по выборке нарастающего объема [Текст] / Ю.Ф. Евдокимов, В.П. // Известия Южного федерального университета. Технические науки Выпуск № 1 / том 36 / 2004.

[34] Евдокимов Ю.Ф., Медведев В.П. Амплитудный способ определения местоположения источников излучения с использованием метода наименьших квадратов [Текст] / Ю.Ф. Евдокимов, В.П. Медведев // Известия Южного федерального университета. Технические науки Выпуск № 3 / том 32 / 2003 - С. 155-157.

[35] Евдокимов О.Ю. Система определения местоположения наземных объектов с борта летательного аппарата [Текст] / О.Ю. Евдокимов, Ю.Ф. Евдокимов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. Ростов-на-Дону: Изд-во РГПУС, 2001. -№1. С. 21-23.

[36] Евдокимов Ю.Ф. Система определения местоположения излучающих объектов интегрально-доплеровским методом [Текст] / Ю.Ф. Евдокимов \\ Известия ТРТУ. Специальный выпуск "Материалы ХЫ1 научно-технической конференции". Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1997, №2(5).-С. 18-19.

[37] Евдокимов О.Ю. Угломерная система определения местоположения наземного источника радиоизлучения с борта летательного аппарата [Текст] / О.Ю. Евдокимов, Ю.Ф. Евдокимов, В.П. Медведев // Известия Южного федерального университета. Технические науки Выпуск№ 9 / том 53 / 2005.

[38] Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы [Текст]: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 592 с.

[39] Кондратьев B.C. Многопозиционные радиотехнические системы [Текст] / B.C. Кондратьев, А.Ф. Котов, Л.Ы. Марков; под ред. проф. В.В. Цветнова. - М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.

[40] Кукес И.С. Основы радиопеленгации [Текст]. / И.С. Кукес, М.Е. Старик. - М., - «Советское радио», 1964. - 640с.

[41] Купер Дж., Макггшлем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем [Текст]: Пер. с англ. / Дж. Купер, К. Макггшлем // М.: Мир, 1989.376 с.

[42] Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба [Текст] / А.И. Куприянов - М.: «Вузовская книга», 2013. - 360 с.

[43] Лепинин Е.Ф. Нейросетевая реализация алгоритма фильтрации [Текст] / Е.Ф. Лепинин, В.И. Ширяев // Вестник ЮУрГу, №8 (24) 2003 — Издательство Южно-Уральского государственного университета, 2003.-С. 7-10.

[44] Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений [Текст]. / Ю.В. Линник. - М.: Физматгиз, 1962. - 337 с.

[45] Маненков В.И. Основы радиолокации [Текст]: конспект лекций по курсу для студентов / В.И. Маненков, A.A. Абдуазизов, Н.В. Нефедова - Ташкент: Ташкентский университет информационных технологий, 2002. - 97 с.

[46] Медведев В.П. Исследование методов определения местоположения источников радиоизлучения с борта летательного аппарата.[Текст] дис. канд. техн. наук: 05.12.14. / Медведев Виталий Петрович. - Таганрог, 2007. - 154 с.

[47] Мельников Ю.П. Метод местоопределения источника помех спутниковым системам с движущегося носителя [Текст]. / Мельников Ю.П., Попов C.B. // Новости навигации. НТЦ «Интернавигация» и РОИН, 2000, №4.

[48] Мельников Ю.П. Методы оценки эффективности воздушной радиотехнической разведки [Текст]. / Ю.П. Мельников - МО, 2005. -304 с.

[49] Мельников Ю. П. Определение дальности при пеленговании объекта с частично известными параметрами движения [Текст] / Мельников Ю. П., Попов С. В. // . - М.: Радиотехника. - 2003. - №4. С. 71 -77.

[50] Мельников Ю.П. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения [Текст]. / Ю.П. Мельников, C.B. Попов - М.: «Радиотехника», 2008. - 432 с.

[51] Мещеряков A.A. Экспериментальная оценка точности амплитудных малогабаритных радиопеленгаторов сантиметрового диапазона с рупорно-параболическими и спиральными антеннами [Текст] / A.A. Мещеряков, A.C. Аникин, В.В. Цугалов // «Наука и техника в современном мире»: материалы международной заочной научно-практической конференции. (05 октября 2011 г.) ■— Новосибирск: Изд. «Априори», 2011. — с. 54-6.6.

[52] Палий А.И. Радиоэлектронная борьба [Текст] / А.И. Палий - М.: Военное издательство, 1989.-350 с.

[53] Пат. 4393382. USA, МПК G01S3/14, GO 1S11/04. Direction finding and ranging system for locating scanning emitters [Текст]. / William R. Jones; заявитель и патентообладатель The Boeing Company. - US 06/144,166 заявл. 25.04.1980, опубл. 12.07.1983.

[54] Пат. 3378842 USA, МКИ GOlSll/OO, GOIS 11/04. Method and apparatus for emitter location detection [Текст] / Bernard E. Phillips; заявитель и патентообладатель Bunker Ramo. - заявл. 20.02.1967, опубл. 16.04.1968.

[55] Пат. 2940076 США, G01S5/06. Passive position determining system [Текст] / Thomas В. Bissett, Redondo Beach; заявитель и

патентообладатель Thompson Ramo Wooldridge Inc. опублик. 07.06.1960.

[56] Пат. 3863257. USA, МПК G01S5/12, G01S11/02, GO 1 SI9/11. Passive ranging by time difference multi-path [Текст]. / Allan E Berry, George S Kang; заявитель и патентообладатель Us Air Force. - заявл. 27.06.1972, опубл. 28.01.1975.

[57] Пат. 4179697. USA, МПК G01S11/00, G01S11/04. Passive ranging of an airborne emitter by a single non-maneuvering or stationary sensor [Текст]. / Martin Golinsky; заявитель и патентообладатель Grumman Aerospace Corporation. - US 06/569,462 заявл. 09.01.1984., опубл. 23.09.1986.

[58] Пат. 4558323. USA, МПК G01S11/04. Passive ranging of an airborne emitter by a single sensor [Текст]. / Martin Golinsky; заявитель и патентообладатель Grumman Aerospace Corporation. - US 06/681,695 заявл. 14.12.1984, опубл. 10.12.1985.

[59] Пат. 4422076. USA, МПК G01S3/48, G01S5/06. Passive synthetic aperture system for locating a source of electromagnetic radiation [Текст]. / Gus P. Tricoles, Eugene L. Rope; заявитель и патентообладатель General Dynamics Corporation, Electronics Division. - US 06/171,979 заявл. 24.07.1980, опубл. 20.12.1983.

[60] Пат. 2363010 Российская Федерация, МПК G01S3/46. Дальномерно-разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения и реализующее его устройство [Текст]. / Сайбель А.Г.; заявитель и потентообладатель Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского. - 2007121229/09, заявл. 06.06.2007; опубл. 27.07.2009.- 16 с.

[61] Пат. 2160496 Российская Федерация, МПК Н03Н21/00. Модифицированный фильтр Калмана [Текст] / Чернодаров А.В., Коврегин В.Н., Горошко А.А.; заявитель и патентообладатель Чернодаров А.В; заявл. 19.03.1992; опубл. 10.12.2000.

[62] Пат. 2258242 Российская Федерация, МПК G01S3/46, G01S11/02. Разиостно-дальномериый способ пеленгования источника радиоизлучения и реализующее его устройство [Текст]. / Сайбель А.Г.; заявитель и потентообладатель Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского. - 2003118800/09, заявл. 23.06.2003; опубл. 31.05.2005. -15 с.

[63] Пат. 2283505 Российская Федерация, МПК GO 1S13/46. Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения [Текст] / Терентьев А.В и др.; заявитель и патентообладатель Терентьев А.В и др.; 2005102257/09, заявл. 31.01.2005; опубл. 10.09.2006.

[64] Пат. 2444748 Российская Федерация, МПК G01S5/02. Способ определения дальности до излучающей обзорной радиолокационной станции [Текст]. / Верхогляд Д.Г. ; заявитель и потентообладатель ОАО "КБ"Связь" - 2010103499/09, заявл. 02.02.2010, опубл. 10.08.2011. . -14с.

[65] Пат. 2319169 Российская Федерация, МПК G01S13/46. Способ определения местоположения источника радиоизлучения [Текст] / Александров В.Г.; заявитель и патентообладатель Александров В.Г.; 2006129778/09, заявл. 17.08.2006.; опубл. 10.03.2008.

[66] Пат. 2516432 Российская Федерация, МПК G01S5/00. Способ определения местоположения источника радиоизлучения [Текст]. / Уфаев В.А., Уфаев Д.В.; заявитель и потентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации -2012111879/07, заявл. 27.03.2012; опубл. 10.10.2013. - 16 с.

[67] Пат. 2423720 Российская Федерация, МПК G01S5/00. Способ

триангуляции целей [Текст] / Безяев B.C.; заявитель и

патентообладатель Открытое акционерное общество "Научно-

127

производственное предприятие "Рубин" (ОАО "HiJLll "Рубин"); 2010107511/09, заявл. 01.03.2010; опубл. от 01.03.2010.

[68] Пат. 2303794 Российская Федерация, МПК G01S 5/02. Способ формирования маршрута носителя пеленгатора, определяющего местоположение излучателя методом триангуляции [Текст] / Гладков В.Е., Пономарев A.B.; заявитель и патентообладатель Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники; 2005126126/09, заявл. 17.08.2005.; опубл. 27.02.2007.

[69] Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем [Текст]: учеб. пособие для вузов. / А.И. Перов - М.: Радиотехника, 2003.-400 с.

[70] Радзиевский В.Г. Информационное обеспечение радиоэлектронных систем в условиях конфликта [Текст]. / В.Г. Радзиевский, A.A. Сирота-М.: ИПРЖР, 2001.-456 с

[71] Радзиевский В.Г. Теоретические основы радиоэлектронной разведки [Текст] 2-е изд, испр. и доп. / В.Г. Радзиевский, A.A. Сирота -М. «Радиотехника», 2004 - 432 с.

[72] Рембовский A.M. Радиомониторинг: задачи, методы, средства [Текст] / A.M. Рембовский, A.B. Ашихмин, В.А. Козьмин // Изд. 2-е., перераб. и доп. М.: Горячая линия-Телеком, 2010. - 624 с.

[73] Рубцов Ю.Б. Введение в авиационную технику и технологию [Текст]: конспект лекций. / Ю.Б. Рубцов, Б.Н. Слюсарь - Ростов-на-Дону, Донской Государственный технический университет, 2004. - 128 с.

[74] Сайбель А.Г. Основы теории точности радиотехнических методов местоопределения [Текст]./ А.Г. Сайбель - М.: Оборонгиз, 1958.-56 с.

[75] Седунов Э.И. Метод учета статической ошибки пеленгации

наземного источника излучения с борта JIA [Текст] / Седунов Э.И,

Харитонов П.В. // Всероссийская научно-техническая конференция:

128

Навигация, наведение и управление летательными аппаратами: Доклады, тезисы. - Москва-Раменское, 20-21 сентября 2012. - С. 47-50.

[76] Сколник М.И. Справочник по радиолокации. Основы радиолокации: справочное издание [Текст] / М.И. Сколник, К.Н. Трофимов, Я.С. Ицхоки. - М.: Сов. радио, 1976. - 456 с.

[77] Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. [Текст] / Ю.А. Смирнов.-М.: Воениздат, 2001. -456 с.

[78] Смит С. Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников [Текст] Пер. с англ. / С. Смит - М.: Додэка XXI, 2008. - 720 с.

[79] Современная радиоэлектронная борьба. Вопросы методологии [Текст] под ред. В.Г. Радзиевского. - М.: Радиотехника, 2006. - 424 с.

[80] Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения [Текст]. / Ю.А. Соловьев - М.: Эко-Трендз, 2000. - 270 с.

[81] Справочник по прикладной статистике [Текст]: В 2-х т. Том 1 / пер. с англ. под ред. Э. Ллойда, У. Лендермана, Ю.Н. Тюрина. - М.: Финансы и статистика, 1989. -510 с.

[82] Тимофеев В.А. Амплитудные и фазовые методы определения углового положения источника электромагнитных волн [Текст]: метод, указания по выполнению лабораторной работы / В.А. Тимофеев; Яросл.гос.ун-т. - Ярославль: ЯрГУ, 2006. - 56 с.

[83] Финкельштет М.И. Основы радиолокации [Текст]. / М.И. Финкелынтет. -М.: Радио и связь, 1983.-536 с.

[84] Фильтр Калмана — Введение [Электронный ресурс] // habrahabr.ru: сайт 1Т-сообщества.ЦЕЬ: http://habrahabr.ru/post/140274/ (дата обращения: 11.11.2013).

[85] Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах [Текст]: под редакцией К.Т. Леондеса пер. с англ. В.А. Васильева, Э.И. Митрошина, Ю.А. Николаева - М.: Издательство «Мир», 1980.-408.

[86] Химмельблау Д. М. Анализ процессов статистическими методами. Пер. с англ. В.Д. Скаржинского под ред. ВТ. Горского. - М.: Мир. 1973.-960 с.

[87] Цветнов В.В. Радиоэлектронная борьба: радиоразведка и радиопротиводействие [Текст]. / В.В. Цветнов, В.П. Демин, А.И. Куприянов - М.: Изд-во МАИ, 1998. - 248с.

[88] Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация [Текст] / В.С Черняк. - М.: Радио и связь, 1993. - 416 с.

[89] Шаров С.Н. Локационные управляющие системы беспилотных летательных аппаратов [Текст] / С.Н. Шаров; Балт. гос. техн. ун-т. -СПб., 2009.-312 с.

[90] Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации [Текст]: учебное пособие для вузов. / Я.Д. Ширман - М., изд-во «Советское радио», 1970. - 560с.

[91] Южаков В.В. Современные методы определения местоположения источников электромагнитного излучения [Текст] / В.В. Южаков// Зарубежная радиоэлектроника - 1987,-№8,- С.67-79.

ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

(О*

ЗАСЛОН

wm

ТЕМРССХИЙ ЦЕНТР

Акционерное общество «ЗАСЛОН» (АО «ЗАСЛОН») Коли Томчака ул., д. 9, Санкт-Петербург, а/я 167, 196084

На №_

Тел. [phone], Факс [phone] E-mail: ¡[e-mail] www.zaslon.com ИНН 7826092350 КПП 781001001

№

«УТВЕРЖДАЮ»

Первый заместитель

иректора -

рурее^--—

А.И. Живец

201 > г.

АКТ

внедрения результатов работы Вызова А.Н. по теме «Разработка алгоритмов определения дальности и зоны возможного положения излучающих РЭС бортовыми пассивными радиопеленгаторами»

Комиссия в составе: начальника отдела Зверева Ю.А., начальника отдела Галеева Ф.Ф.. ведущего инженера Пискарева К.В. составила настоящий акт в том, что результаты работы Вызова А.Н.:

алгоритмы определения дальности до излучающих радиоэлектронных средств (РЭС) с одного самолета;

методика оценки времени достижения заданной точности определения местоположения излучающих РЭС внедрены в АО «Заслон». Алгоритмы и методика использованы в рамках проведения опытно-конструкторских работ по расширению характеристик изделия ШИШ объекта 10ВМ.

Использование полученных результатов позволило: - уменьшить время достижения заданной точности определения дальности до излучающих РЭС в 2-3 раза по сравнению с используемыми в настоящее время алгоритмами;

предложенная методика оценки времени достижения заданной точности определения местоположения источников радиоизлучения позволяет оператору во время полета заранее иметь информацию о времени решения задачи и текущем ее состоянии.

Зверев Ю.А. Галеев Ф.Ф. Пискарев К.В.

Ю.А. Зверев

«УТВЕРЖДАЮ»

Первый прореюгор - проректор по

образовательной деятельности БГТУ

■Г ' «ВОЕНМЕХ» Ьм. Д.Ф. Устинова

■ ' ■' \ I / 8 • д.Т.н:про^^^Г/В.А. Бородавки»

[А_2014 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Вызова А.Н. на тему «Повышение оперативности и точности оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения пассивными средствами летательного

аппарата»

Комиссия в составе председателя - декана факультета «Информационные и управляющие системы» д.т.н., доцента Страхова СЛО. и членов комиссии -доцента кафедры «Радиоэлектронные системы управления» к.т.н., Сотннковон Н.В. и доцента кафедры «Радиоэлектронные системы управления» к.т.н. Рогожина В.А. составила настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы А.Н. Вызова:

• алгоритмы повышения оперативности и точности оценки местоположения источников радиоизлучения пассивными средствами летательного аппарата;

• программное средство для проведения исследований методов определения местоположения источника радиоизлучения

внедрены в учебном процессе кафедры И4 «Радиоэлектронные системы управления» БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова в рамках курсов «Основы радиолокации» и «Радиолокационные системы и комплексы».

Председатель комиссии:

Декан факультета «Информационные и управляющие системы»

д.т.н., доцент . С.Ю.Страхов

Члены комиссии:

Доцент кафедры «Радиоэлектронные системы

управления» к.т.н.

—В.А. Рогожин

ПРИЛОЖЕНИЕ Б РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА НАТУРНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ

Было получено и проанализировано 4 файла с зарегистрированной информацией во время исследовательских полетов ЛА по определению МП ИРИ. Полеты проходили на различной высоте и были различной продолжительности.

Проведен анализ траекторий движения и навигационных параметров ЛА относительно ИРИ. На рисунках А.1. - А.8. представлены траектории движения и углы курса ЛА.

47,7 47,9

48,1 48,3 Град в.д.

Рис. А. 1. Траектория движения ЛА относительно ИРИ поданным 153-1 файла

49

48,5 48,7

46,5

47,5 48 Град в.д.

48,5

Рис. А.З. Траектория движения Л А относительно ИРИ по данным 153-2 файла

I I I I I I I ] I I I I I I I I I I I I I I I I 1 I I I I I

Г\|

гм^юсоогч^-шоо гм^изоо^нготг-^сп

^ т иг> г^ " ^ ш м гм с\| г\|

1,сек

Рис.А.2. График угла курса по данным 153-1 файла

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

о гн гм го 1Л ю ^ оо т н н м т гм" из 00 о" г-Г из оо~ Й го ил

<Н т-Ч гмгчгм

1,сек

Рис.А.4. График угла курса по данным 153-2 файла

48,8 48,6 . 48,4

£48,2

48

47,8

Ь

■

♦ |р ае <тс ри я п 0/1 ет; ■ и ел ь

I I-1-1-1-1-1-1-1-1-I-г~

ОШГ^ОЗ^СОШМОО^ШЧЗМ

- - . ^ ------ -

н т ^ из н N т

47

47<5Градв.д. 48

Рис. А.5. Траектория движения ЛА относительно ИРИ по данным 153-3 файла

48,5

сг> гН гм ГЗ г-. СП ю оо сл о " гч| т 1 н н

г, сек

Рис.А.6. График угла курса по данным 153-3 файла

350

300

250

сТ 200

га

1_ 150

100

50

0

47,5

48 Град в.д.

48,5

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

оГ чэ оо" о" гчГ ^г" иэ оо" го ич г-Г гм-з-изоо^ооиог^сп'^^-иэоо

*Н тН т—I г—I гН ГМГМГМ

1,сек

Рис. А.8. График угла курса по данным 153-4 файла

Рис. А.7. Траектория движения ЛА относительно ИРИ по данным 153-4 файла

Как видно из рисунков АЛ-А.8, траектории движения ЛА имеют

продолжительные участки прямолинейного движения с минимальным изменением курса, а также участки с резким изменением курса в момент совершения маневра.

После анализа траектории были исследованы остальные навигационные параметры (крен, тангаж, высота полета). На рисунках А.9 - А. 12 представлены графики изменения крена.

I ,сек

Рис. А.9. График угла крена по данным файла 153-1

I ,сек

Рис. А. 1 1. График угла крена по данным файла 153-3

I ,сек

Рис. АЛО. График угла крена по данным файла 153-2

I ,сек

Рис. А. 12. График угла крена по данным файла 153-4

Как видно из рисунков А.9. - А. 12, крен приблизительно равен 0 на прямолинейных участках движения, а при выполнении маневра имеет резкое изменение значения.

На рисунках А. 13 - А.20 представлены график высоты полета ЛА и графики изменения тангажа.

2550

О Ш N со

о" о" т-Г 04~ со го' ^ гГ и-Г из ю" 00

нннннпммгмм I ,сек

Рис.А. 13. График высоты полета ЛА для файла 153-1

ШШ

.....Г"Т......Т.......Г" Г I "I Г"ГГ"Т""1""Г.....Г"Т-ГГ"Т "Т'"Ч""Г Т"Г'1.....Г"Т*|....."Г.....Г" "I"'

-2

I 1 I I I I 1 1 I I I I I I I I 1 I I I I I I I 1*1 1 I I

гм т «г 1л из г^ оо сп ^ н т

гчГ из со о г<Г «л оо ^

г^ •а- из_оо н т ь т

гм гм гм

1, сек

Рис.А. 14. График угла тангажа для файла 153-1

1111111111111111 оюмсо^тшп»

О Н И N гм ч- из оо

т гм

|||||||||||

из ш м оо Ч 1Л Р из г-" г>- оо" 00 ™ гм Ч из 00

ГМ ГМ ГМ ГЧ

I ,сек

Рис.А. 15. График высоты полета ЛА для файла 153-2

10200

10150

1-I-1-1-1-Г -

ооооооооооооооо

1-й 1-й ^н ^н

I ,сек

Рис.А. 17. График высоты полета ЛА для файла 153-3

11111111 ГМ оо ч о" «-? Т-Г г\|" N ^ ш оо

11111 гч оо ^ из" г-" г-Г оо" гм ч из оо

ГМ ГМ ГЧ| ГМ

I I ! I > I I I 1 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

оизгчсоч-соизгмооч-изизгчооч

О Н Н N гм «з- из оо

го ** ч- и! ГМ Ч- из 00 гН >н <н

сек

из Г» Г^ 00 ГМ Ч" из 00 ГМ ГМ ГМ ГМ

Рис.А. 16. График угла тангажа для файла 153-2

2,5

3.1,5

0,5 О

Т-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1—

ооооооооооооооо *-1гмгоч-1Лиог-^оо<х>о^гмгпЧ

1-й гн

1, сек

Рис.А. 1 8. График угла тангажа для файла 153-3

гм ч- из оо

ГЛ 1Л

т и-> г^ ч- из оо гм гм гм

I ,сек

^ сек

Рис.А. 19. График высоты полета Л А Рис.А.20. График угла тангажа

для файла 153-4 для файла 153-4

Как видно из рисунков А.13-А.20, полет ЛА происходит на различных высотах, с незначительным изменением высоты на протяжении всего полета. Анализ модуля скорости ЛА представлен на рисунках А.21. - А.24.

300 250 200 >150 100 50 0

иэ <ч оо

о" гН гН

ГМ М-

»Н ГМ

иЗ 00

^ го из ГМ 00 Г О

го

ГМ

«а- ^ 1л ^ из 00

«а- из из гм оо с о

ГМ

из" К К оо"

ГМ >3" из 00 ГМ ГМ ГМ Гч|

I ,сек

Рис. А.21. Модуль скорости ЛА для файла 153-1

300

ооооооооооооооо *НГ\|Г0^}-1ЛиЗГ^00СГ|О.-НГМГ0"а-

1 ,сек

НИН

220 II м I I I I I I III I м III I I I I I I I III I I

оооиэ^-гмспооиэ^-гмооооиз

т N н 1Л

ГМ Г^ СП

гм из о -а-

^ Ш СП И

г ,сек

Рис. А.23. Модуль скорости ЛА для файла 153-2

230

I М II I I I I I I I I I I I I I М I I I I I I I I I I

о со из_^ гм ст> со из ^г гм оо оо ю

го" Г>" гН 1Л ^ ГМ из" О" ^ Д гН 1П

гм г~~. сп

ч- о т п н н н гм I ,сек

из 00 гм гм

Рис. А.22 Модуль скорости ЛА

для файла 153-3 Как видно из рисунков А.21-А.24,

Рис. А.24 Модуль скорости ЛА для файла 153-4 движение ЛА происходило

на

скоростях в диапазоне 200-300 м/с, с незначительным изменением скорости на протяжении всего полета.

Данные измерений азимута представлены на рисунках А.25. - А.28.

I ,сек

Рис. А.25. График измерений угла азимута для файла 153-1

-30

I ,сек

Рис. А.26. График измерений угла азимута для файла 153-2

-35

-30

I ,сек

Рис. А.28. График измерений угла азимута для файла 153-4

I ,сек

Рис. А.27. График измерений угла азимута для файла 153-3

Анализ данных измерений угла азимута показал наличие стационарных участков разной продолжительности.

Данные измерений угла места представлены на рисунках А.29. - А.36.

1, сек

Рис. А.29 График измерений угла места для файла 153-1

-20

сек

Рис. А.30 График измерений угла места для файла 153-2

Ю 5 0 -5 -10 -15 -20 -25

-I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—►

оооооооооооос

сек

Рис. А.31 График измерений угла места для файла 153-3

г, сек

Рис. А.32 График измерений угла места для файла 153-4

Как видно из рисунков А.29-А.32, измерения угла места на стационарных участках измерения азимутального пеленга стационарны.

Для оценки статистических характеристик измерений углов азимута и уголов места были выбраны стационарные участки. На выбранных участках проводилась корректировка значений измерений углов с целью устранения тренда (обеспечения стационарности по мат. ожиданию).

На рисунках А.ЗЗ-А.Зб показана плотность распределения вероятности углов азимута. На рисунках А.37-А.40 показана плотность распределения вероятности углов места.

0,2

0,18

к 5 0,16

X

ш с; 0,14

ей ^

Ч ш о. н и о 0,12

и га X ь- к од

о. о

.0 н о. ш 0,08

и ш

О X 1- 0,06

о

с 0,04

0,02

I I

I

N О! Ь ^ (М О!

СТ1

Гч|

оо оо оо оо г^ гм гм гм гм гм

из гч|

[С

(М ГМ (М

о

гС гм

к

X X

ш с; <1) ч

ш о.

Угол азимута, град

Рис. А.33 График плотности распределения вероятности углов азимута для файла 153-1

0,18

0,16

0,14

£ 0,12 и

х ОД

1Л

иэ гм

ГО

о.