30.03.2019
219.016.f941

ДВУХДИАПАЗОННЫЙ СЛЕДЯЩИЙ УГЛОМЕР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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 ϑ ЛА - носителя угломера, скорости ωϑ и ускорения jϑ изменения угла тангажа;

фильтр угла рыскания (ФУР), в котором оценивают значения угла рыскания ψ ЛА - носителя угломера, скорости ωψ и ускорения jψ изменения угла рыскания;

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

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

регулятор, в котором формируют сигналы управления антенной в горизонтальной uаг и вертикальной uав 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 uпд.

Второй вход первого коммутатора 3 предназначен для ввода от измерителя первого частотного диапазона (например, от пеленгатора) измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε1иг, а его третий вход - для ввода от измерителя второго частотного диапазона измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε2иг.

Второй вход второго коммутатора 6 предназначен для ввода измеренного значения угла визирования ε1ив РКО в вертикальной плоскости от измерителя первого частотного диапазона, а его третий вход - для ввода измеренного значения угла визирования ε2ив 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 ϑи, 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 ψи, 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 ϕиг и скорости ее движения ωϕиг 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 ϕгэ) выход соединен с четвертым входом ФОКГП 4.

Второй и третий входы ФПАВП 11 предназначены для ввода от измерителей измеренных значений соответственно углового положения антенны ϕив и скорости ее движения ωϕив 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 ϕэв) выход соединен с четвертым входом ФОКВП 7.

Первый (значения сигнала управления приводом антенны в горизонтальной плоскости uаг) и второй (значения сигнала управления приводом антенны в вертикальной плоскости uав) 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 εэг РКО и угловой скорости линии визирования ωεэг 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 τ ;

ε и ω - начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования, соответственно;

ϕэг - экстраполированное значение углового положения антенны в горизонтальной плоскости, подаваемое из ФПАГП 10;

z1,2г - сигнал, поступающий в ФОКГП 4 с выхода первого коммутатора 3, равный

где ε1иг - значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона; ε2иг - значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

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

кε1г, кε2г, кε3г - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам

в которых Δεмаксг - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

Δεпорг - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в горизонтальной плоскости;

αεг, βεг, γεг - постоянные коэффициенты;

кг - коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к и к - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов αεг, βεг, γεг, кг1, кг2, значения констант Δεмаксг, Δεпорг, τ и начальных значений угла визирования ε РКО и угловой скорости линии визирования ω 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 εэв РКО и угловой скорости линии визирования ωεэв по формулам:

где:

- невязка измерения угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

ε и ωε0в - начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, соответственно;

ϕэв - экстраполированное значение углового положения антенны в вертикальной плоскости, подаваемое из ФПАВП 11;

z1,2в - сигнал, подаваемый в ФОКВП 7 из второго коммутатора 6, равный

где ε1ив - значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона;

ε2ив - значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

кε1в, кε2в, кε3в - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

в которых Δεмаксв - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

Δεпорв - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

αεв, εεв, γεв - постоянные коэффициенты;

кв - коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к и к - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов αεв, βεв, γεв, к, к, значения констант Δεмаксв, Δεпорв, τ и начальных значений угла визирования РКО ε и угловой скорости линии визирования ω 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 ϑэ и ωϑэ - экстраполированных значений угла тангажа и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где ϑи - измеренное значение угла тангажа ЛА - носителя;

ϑ0 и ωϑ0 - начальные значения угла тангажа и скорости его изменения, соответственно;

кϑ1, кϑ2 и кϑ3 - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

где Δϑмакс - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла тангажа;

Δϑпор - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла тангажа;

αϑ , βϑ , γϑ - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов αϑ , βϑ , γϑ , констант Δϑмакс, Δϑпор, τ и начальных значений угла тангажа ϑ0 и скорости его изменения ωϑ0 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 ψэ и ωψэ - экстраполированных значений угла рыскания и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где ψи - измеренное значение угла рыскания ЛА - носителя;

ψ0 и ωψ0 - начальные значения угла рыскания и скорости его изменения, соответственно;

кψ1, кψ2 и кψ3 - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

где Δψмакс - константа, определяющая максимально допустимую ошибку оценивания угла рыскания;

Δψпор - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла рыскания;

αψ , βψ , γψ - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов αψ , βψ , γψ , констант Δψмакс, Δψпор, τ и начальных значений угла рыскания ψ0 и скорости его изменения ωψ0 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 ϕэг, ωϕэг и jϕэг - экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где ϕ и ωϕ0г - начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, соответственно;

ϕиг - измеренное значение угла положения антенны в горизонтальной плоскости;

ϕ ϕиг - измеренное значение угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости;

Кпрг, Тпрг, ξпрг - коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для горизонтальной плоскости, соответственно;

uаг - сигнал управления приводом антенны в горизонтальной плоскости, поступающий из регулятора 5;

кϕ11г, кϕ21г, кϕ31г, кϕ21г, кω22г, кω32г - коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

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

Δϕпорг, Δωпорг - константы, определяющие пороговые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в горизонтальной плоскости, соответственно;

αϕг, βϕг, γϕг, αωг, βωг, γωг - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов αϕг, βϕг, γϕг, αωг, βωг, γωг, значения констант Δϕмаксг, Δωмаксг, Δϕпорг, Δωпорг, τ , Кпрг, Тпрг, ξпрг и начальных значений угла положения антенны ϕ и скорости его изменения ωϕ0г 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 ϕэв, ωϕэв и jϕэв - экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где ϕ и ωϕ0в - начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, соответственно;

ϕив, ωϕив - измеренные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны, соответственно, в вертикальной плоскости;

Кпрв, Тпрв, ξпрв - коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для вертикальной плоскости, соответственно;

uав - сигнал управления приводом антенны в вертикальной плоскости, поступающий из регулятора 5;

кϕ11в, кϕ21в, кϕ31в, кϕ12в, кϕ22в, кϕ32в - коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

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

Δϕпорв, Δωпорв - константы, определяющие пороговые ошибки оценивания угла положения антенны и угловой скорости ее движения в вертикальной плоскости, соответственно;

αϕв, βϕв, γϕв, αωв, βωв, γωв - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов αϕв, βϕв, γϕв, αωв, βωв, γωв, констант Δϕмаксв, Δωмаксв, Δϕпорв, Δωпорв, τ , Kпрв, Тпрв, ξпрв и начальных значений угла положения антенны ϕ и скорости его изменения ωϕ0в в ФПАВП 11 поступают из ЗУ 1.

Регулятор 5 предназначен для формирования сигналов управления антенной в горизонтальной uаг и вертикальной uав плоскостях по формулам

где кu1г, кu2г, кu3г, кu4г, кu5г, кu1в, кu2в, кu3в, кu4в, кu5в - 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 uпд, равного 1, коммутирует сигналы с второго входа на выход, а при значении управляющего сигнала uпд=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: кu1г, кu2г, кu3г, кu4г, кu5г, кu1в, кu2в, кu3в, кu4в, кu5в, αεг, βεг, γεг, αεв, βεв, γεв, αϕг, βϕг, γϕг, αϕв, βϕв, γϕв, αϑ , βϑ , γϑ , αψ ,βψ , γψ , αωг, βωг, γωг, αωв, βωв, γωв, τ , Δεмаксг, Δεпорг, Δεмаксв, Δεпорв, Δϑмакс, Δϑпор, Δψмакс, Δψпор, Δϕмакс, Δϕпорг, Δϕмаксв, Δϕпорв, Δωмаксг, Δωпорг, Δωмаксв, Δωпорв;

- значения коэффициентов передачи Кпрг и Кпрв, постоянных времени Тпрг и Тпрв, коэффициентов затухания привода антенны ξпрг и ξпрв для горизонтальной и вертикальной плоскостей;

- от внешних систем целеуказаний начальные значения: углов визирования РКО ε и ε, угловых скоростей линии визирования РКО ωε0г и ωε0в, углов положения антенны ϕ и ϕ, угловых скоростей движения антенны ωϕ0г и ωϕ0в для горизонтальной и вертикальной плоскостей, угла тангажа ϑ0 и скорости его изменения ωϑ0, угла рыскания ψ0 и скорости его изменения ωψ0.

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 τ и начальные значения угла визирования ε РКО и угловой скорости линии визирования ωε0г в горизонтальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (5) и (6), вычисляют экстраполированные значения угла визирования εэг РКО и угловой скорости линии визирования ωεэг в горизонтальной плоскости. Значения εэг и ωεэг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

2) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФОКВП 7 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла визирования ε РКО и угловой скорости линии визирования ωε0в в вертикальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (15) и (16), вычисляют экстраполированные значения угла визирования εэв РКО и угловой скорости линии визирования ωεэв в вертикальной плоскости. Значения εэв и ωεэв передают в ЗУ 1, где их запоминают;

3) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФУТ 8 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла тангажа ϑ0 и скорости его изменения ωϑ0, где по ним, в соответствии с формулами (26) и (27), вычисляют экстраполированные значения угла тангажа ϑэ и скорости его изменения ωϑэ. Значения ϑэ и ωϑэ передают в ЗУ 1, где их запоминают;

4) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФУР 9 вводят значение временного интервала τ и начальные значения угла рыскания ψ0 и скорости его изменения ωψ0, где по ним, в соответствии с формулами (34) и (35), вычисляют экстраполированные значения угла рыскания ψэ и скорости его изменения ωψэ. Значения ψэ и ωψэ передают в ЗУ 1, где их запоминают;

5) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАГП 10 вводят: начальные значения угла положения антенны ϕ, угловой скорости движения антенны ωϕ0г в горизонтальной плоскости, значения коэффициента передачи Кпрг, постоянной времени Тпрг, коэффициента затухания привода антенны ξпрг для горизонтальной плоскости, временного интервала τ , где по ним, в соответствии с формулами (42)-(44), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны ϕэг, угловой скорости ωϕэг и ускорения jϕэг движения антенны в горизонтальной плоскости. Значения ϕэг, ωϕэг, jϕэг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

6) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАВП 11 вводят: начальные значения угла положения антенны ϕ, угловой скорости движения антенны ωϕ0в в вертикальной плоскости, значения коэффициента передачи Кпрв, постоянной времени Тпрв, коэффициента затухания привода антенны ξпрв для вертикальной плоскости, временного интервала τ , где по ним, в соответствии с формулами (54)-(56), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны ϕэв, угловой скорости ωϕэв и ускорения jϕэв движения антенны в вертикальной плоскости. Значения ϕэв, ωϕэв, jϕэв 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 ϕэг, угловой скорости ωϕэг и углового ускорения jϕэг движения антенны в горизонтальной плоскости, а также значения коэффициента передачи Кпрг, постоянной времени Тпрг, коэффициента затухания привода антенны ξпрг для горизонтальной плоскости, временного интервала τ и констант Δϕмаксг, Δϕпорг, Δωмаксг, Δϕпорг, αϕг, βϕг, γϕг, αωг, βωг, γωг;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла положения антенны ϕиг;

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

- через его четвертый вход из регулятора 5 вводят сигнал управления антенной в горизонтальной плоскости uаг;

- по формулам (45)-(50) определяют значения коэффициентов усиления кϕ11г, кϕ21г, кϕ31г, кω21г, кω22г, кω32г;

- 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 ϕэг, угловой скорости ωϕэг и углового ускорения jϕэг ее движения,

- значения ϕэг, ωϕэг и jϕэг по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значение ϕэг 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 ϕэв, угловой скорости ωϕэв и углового ускорения

jϕэв движения антенны в вертикальной плоскости, а также значения коэффициента передачи Кпрв, постоянной времени Тпрв, коэффициента затухания привода антенны ξпрв для вертикальной плоскости, временного интервала τ и констант Δϕмаксв, Δϕпорв, Δωмаксв, Δωпорв, αϕв, βϕв, γϕв, αωв, βωв, γωв;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла положения антенны ϕив;

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

- через его четвертый вход из регулятора 5 вводят сигнал управления антенной в вертикальной плоскости uав;

- по формулам (57)-(62) определяют значения коэффициентов усиления кϕ11в, кϕ21в, кϕ31в, кω21в, кω22в, кω23в;

- 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 ϕэв, угловой скорости ωϕэв и углового ускорения jϕэв ее движения,

- значения ϕэв, ωϕэв и jϕэв по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значение ϕэв через его четвертый выход подают на четвертый вход ФОКВП 7;

- значения исоответственно 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 εэг РКО и угловой скорости линии визирования ωεэг в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала τ и констант αεг, βεг, γεг, Δεмаксг, Δεпорг, кг1, кг2;

- на второй вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε1иг;

- на третий вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной ПЛОСКОСТИ ε2иг;

- в зависимости от значения сигнала признака диапазона uпд, подаваемого от измерителей на первый вход первого коммутатора 3, на его выходе, согласно логике формулы (7) формируют сигнал z1,2г, который подают на третий вход ФОКГП 4;

- согласно логике формулы (11) определяют значение коэффициента кг;

- по формулам (8)-(10) определяют значения коэффициентов усиления кε1г, кε2г, кε3г,

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

- 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 εэг РКО и угловой скорости линии визирования ωεэг в горизонтальной плоскости;

- значения εэг и ωεэг 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 εэв РКО и угловой скорости линии визирования ωεэв в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала τ и констант αεв, βεв, γεв, Δεмаксв, Δεпopв, кв1, кв2;

- на второй вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε1ив;

- на третий вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε2ив;

- в зависимости от значения сигнала признака диапазона uпд, подаваемого от измерителей на первый вход второго коммутатора 6, на его выходе согласно логике формулы (18) формируют сигнал z1,2в, который подают на третий вход ФОКВП 7;

- согласно логике формулы (22) определяют значение коэффициента кв;

- по формулам (12)-(14) определяют значения коэффициентов усиления кε1в, кε2в, кε3в;

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

- 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 εэв РКО и угловой скорости линии визирования ωεэв в вертикальной плоскости;

- значения εэв и ωεэв 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 ϑэ, скорости изменения угла тангажа ωϑэ, а также значения временного интервала τ и констант Δϑмакс, Δϑпор, αϑ , βϑ , γϑ ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла тангажа ϑи;

- по формулам (28)-(30) определяют значения коэффициентов усиления кϑ1, кϑ2, кϑ3;

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

- по формулам (26), (27) определяют экстраполированные значения угла тангажа ϑэ и скорости его изменения ωϑэ;

- значения ϑэ и ωϑэ 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 ψэ, скорости изменения угла рыскания ωψэ, а также значения временного интервала τ и констант Δψмакс, Δψпор, αψ , βψ , γψ ;

- через его второй вход от измерителей вводят измеренное значение угла рыскания ψи;

- по формулам (36)-(38) определяют значения коэффициентов усиления кψ1, кψ2, кψ3;

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

- по формулам (34), (35) определяют экстраполированные значения угла рыскания ψэ и скорости его изменения ωψэ;

- значения ψэ и ωψэ 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 кu1г, кu2г, кu3г, кu4г, кu5г, кu1в, кu2в, кu3в, кu4в, кu5в;

- по формулам (63), (64) определяют значения сигналов управления антенной в горизонтальной uаг и вертикальной u 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 uаг (63), uав (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.

Двухдиапазонныйследящийугломер,содержащийзапоминающееустройство(ЗУ),черезпервыйвходкотороговнеговводятначальныеданные,авыход,являющийсяодновременноиеговторымвходом,посредствомцифровоймагистралисоединенспервымивходами-выходами:фильтраотслеживаемыхкоординатгоризонтальнойплоскости(ФОКГП),регулятора,фильтраотслеживаемыхкоординатвертикальнойплоскости(ФОКВП),фильтрауглатангажа(ФУТ),фильтраугларыскания(ФУР),фильтраприводаантенныгоризонтальнойплоскости(ФПАГП),фильтраприводаантеннывертикальнойплоскости(ФПАВП),первыйкоммутатор,первыйвходкоторогосоединенсизмерителемдлявводасигналапризнакачастотногодиапазона,второйвходпервогокоммутаторасоединенсизмерителемпервогочастотногодиапазонадлявводаизмеренногозначенияуглавизированиярадиоконтрастногообъекта(РКО)вгоризонтальнойплоскости,третийвходпервогокоммутаторасоединенсизмерителемвторогочастотногодиапазонадлявводаизмеренногозначенияуглавизированияРКОвгоризонтальнойплоскости,выходпервогокоммутаторасоединенстретьимвходомФОКГП,второйкоммутатор,первыйвходкоторогосоединенсизмерителемдлявводасигналапризнакачастотногодиапазона,второйвходвторогокоммутаторасоединенсизмерителемпервогочастотногодиапазонадлявводаизмеренногозначенияуглавизированияРКОввертикальнойплоскости,третийвходвторогокоммутаторасоединенсизмерителемвторогочастотногодиапазонадлявводаизмеренногозначенияуглавизированияРКОввертикальнойплоскости,выходвторогокоммутаторасоединенстретьимвходомФОКВП,второйвходФОКГПсоединенсизмерителемдлявводасигналапризнакачастотногодиапазона,первыйвыходФОКГП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияуглавизированиявгоризонтальнойплоскости,второйвыходФОКГП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловойскоростилиниивизированиявгоризонтальнойплоскости,итретийвыходФОКГП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловогоускорениялиниивизированиявгоризонтальнойплоскости,соединенысоответственносвторым,третьимичетвертымвходамирегулятораипервым,вторымитретьимвходамивычитающегоустройства,второйвходФОКВПсоединенсизмерителемдлявводасигналапризнакачастотногодиапазона,первыйвыходФОКВП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияуглавизированияввертикальнойплоскости,второйвыходФОКВП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловойскоростилиниивизированияввертикальнойплоскости,итретийвыходФОКВП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловогоускорениялиниивизированияввертикальнойплоскости,соединенысоответственноспятым,шестымиседьмымвходамирегулятораичетвертым,пятымишестымвходамивычитающегоустройства,второйвходФУТсоединенсизмерителемдлявводаизмеренногозначенияуглатангажа,первыйвыходФУТ,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияуглатангажа,второйвыходФУТ,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияскоростиизмененияуглатангажа,третийвыходФУТ,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияускоренияизмененияуглатангажа,соединенысоответственносвосьмым,девятымидесятымвходамирегулятора,второйвходФУРсоединенсизмерителемдлявводаизмеренногозначенияугларыскания,первыйвыходФУР,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугларыскания,второйвыходФУР,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияскоростиизмененияугларыскания,третийвыходФУР,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияускоренияизмененияугларыскания,соединенысоответственносодиннадцатым,двенадцатымитринадцатымвходамирегулятора,второйвходФПАГПсоединенсизмерителемдлявводаизмеренногозначенияугловогоположенияантеннывгоризонтальнойплоскости,третийвходФПАГПсоединенсизмерителемдлявводаизмеренногозначенияугловойскоростидвиженияантеннывгоризонтальнойплоскости,первыйвыходФПАГП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловогоположенияантеннывгоризонтальнойплоскости,второйвыходФПАГП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловойскоростидвиженияантеннывгоризонтальнойплоскости,третийвыходФПАГП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловогоускоренияантеннывгоризонтальнойплоскости,соединенысоответственносчетырнадцатым,пятнадцатымишестнадцатымвходамирегулятораисседьмым,восьмымидевятымвходамивычитающегоустройства,четвертыйвыходФПАГП,предназначенныйдлявыводаэкстраполированногозначенияугловогоположенияантеннывгоризонтальнойплоскости,соединенсчетвертымвходомФОКГП,второйвходФПАВПсоединенсизмерителемдлявводаизмеренногозначенияугловогоположенияантенныввертикальнойплоскости,третийвходФПАВПсоединенсизмерителемдлявводаизмеренногозначенияугловойскоростидвиженияантенныввертикальнойплоскости,первыйвыходФПАВП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловогоположенияантенныввертикальнойплоскости,второйвыходФПАВП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловойскоростидвиженияантенныввертикальнойплоскости,третийвыходФПАВП,предназначенныйдлявыводаоцененногозначенияугловогоускоренияантенныввертикальнойплоскости,соединенысоответственноссемнадцатым,восемнадцатымидевятнадцатымвходамирегулятораисдесятым,одиннадцатымидвенадцатымвходамивычитающегоустройства,четвертыйвыходФПАВП,предназначенныйдлявыводаэкстраполированногозначенияугловогоположенияантенныввертикальнойплоскости,соединенсчетвертымвходомФОКВП,первыйвыходрегулятора,предназначенныйдлявыводазначениясигналауправленияприводомантеннывгоризонтальнойплоскости,соединенсчетвертымвходомФПАГПиприводомантенны,второйвыходрегулятора,предназначенныйдлявыводазначениясигналауправленияприводомантенныввертикальнойплоскости,соединенсчетвертымвходомФПАВПисприводомантенны,выходвычитающегоустройствасоединенспотребителеминформации.
Источник поступления информации: Роспатент

Всего документов: 14
Всего документов: 16

Похожие РИД в системе