×
19.01.2019
219.016.b19a

СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА ЗАСЕЧКОЙ ДАЛЬНОСТИ И УГЛА МЕСТА С ПЕРВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПУНКТА И УГЛА МЕСТА - СО ВТОРОГО

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области определения координат летательных аппаратов различного назначения и может быть использовано в военной технике. Достигаемый технический результат - разработка способа определения координат летательных аппаратов при наличии минимально необходимого объема информации, а также оценка точности позиционирования объекта. Указанный результат достигается за счет того, что на первом и втором измерительных пунктах измеряют дальность и углы места R,ε,ε, где индексы обозначают номер измерительного пункта с соответствующими координатами (Х; h; Y), (Х; h; Y), преобразуют измеренные величины в прямоугольные координаты объекта измерений (Х; h, Y), при этом измеренная величина R=const геометрически определяет сферу радиуса R с центром в первом измерительном пункте, измеренная величина ε определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε и вершиной в первом измерительном пункте, измеренная величина ε определяет прямой круговой конус с вертикальной осью симметрии, углом полураствора 90°-ε и вершиной во втором измерительном пункте, осуществляет обработку внешнетраекторной информации путем решения геометрической задачи пересечения прямого кругового конуса и сферы с центром в первом измерительном пункте и прямого кругового конуса с вершиной во втором измерительном пункте, точки пересечения указанных геометрических фигур определяют положение объекта измерений, причем алгебраическое решение геометрической задачи сводится к поиску корней системы двух квадратных уравнений, описывающих две окружности, принадлежащие горизонтальной плоскости с последующим определением аппликаты летательного аппарата по зависимости h=h+Rsin ε. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обнаружения и определения координат различных объектов (летательных аппаратов различного назначения, снарядов, ракет) и может быть использовано в военной технике.

В настоящее время известны различные способы определения координат объектов с использованием способов передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков (патент Российской Федерации №2436232) [1], способ триангуляции целей (патент Российской Федерации №2423720) [2]. Недостатками данных способов являются сложность обработки информации от пунктов обнаружения объектов, использование только активного радиолокационного диапазона электромагнитных волн, большое число измеряемых параметров.

Способ автоматизированного определения координат беспилотных летательных аппаратов (патент Российской Федерации №2523446) [3], заключается в применении камер кругового обзора, видеомонитора, ЭВМ и лазерного дальномера для подсветки летательного аппарата. Камеры кругового обзора размещают симметрично и направляют в разные стороны, так чтобы вести наблюдение на 360° по горизонту в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Появление летательного аппарата фиксируется автоматически как помеха, возникающая на кадре видеопоследовательности относительно предыдущего, а полученные данные обрабатываются на ЭВМ, где рассчитываются угловые координаты летательного аппарата относительно центра углоизмерительного устройства, которое с помощью поворотных механизмов направляет лазерный дальномер на летательный аппарат для измерения дальности до него. Измеренная дальность поступает на устройство обработки и отображения информации, где происходит определение прямоугольных координат объекта (XГО; hГО; YГО).

Способ определения координат летательных аппаратов на основе использования двух дирекционных углов и одного угла места (патент Российской Федерации №260149) [4], заключается в измерении указанных параметров с двух пунктов сопряженного наблюдения, с последующим пересчетом величин (α1, α2, ε2) в координаты объекта.

Общим недостатком данных способов определения координат летательных аппаратов является определенная избыточность информации о положении объекта, неполное использование данных измерений и как следствие немаксимальная точность, а также отсутствие способов оценки точности координат и их коэффициента корреляции.

Задачей, стоящей перед настоящим изобретением, является разработка способа получения координат измеряемого объекта при наличии минимально необходимого для получения результата объема информации, оценка точности позиционирования объекта и зависимости координат.

Поставленная задача решается следующим образом.

В настоящее время дальномерно-пеленгационный метод определения координат объектов широко распространен в практике оптических и радиолокационных измерений (рис. 1). Он основан на измерении угловых координат объекта в горизонтальной (азимут А или дирекционный угол α) и вертикальной плоскостях (угол места ε), а также дальности до него R (рис. 1). В простейшем случае организации таких измерений достаточно одного измерительного пункта с известными координатами (XГ, hГ; YГ), чтобы по величинам (α, ε, R) однозначно определить пространственные координаты летательного аппарата по зависимостям

С целью повышения надежности получения траекторией информации количество измерительных пунктов увеличивают до двух-четырех единиц. При этом на каждом из них проводятся аналогичные измерения трех сферических координат объекта (αi, εi, Ri). В этом случае возникает некоторая избыточность информации, определяемая разностью между числом регистрируемых параметров и числом степеней свободы объекта равном трем. В случае двух измерительных пунктов синхронно регистрируется шесть параметров (α1, ε1, R1) (α2, ε2, R2), где индекс показывает номер измерительного пункта. Чаще всего вторая тройка чисел используется по аналогии с первой для вычисления координат объекта по зависимостям (1) и служит только для контроля вычислений. В тоже время любая тройка чисел из шести измеренных параметров (α1, ε1, R1, α2, ε2, R2), позволяет определить координаты объекта. При таком способе обработки большая часть полученной траекторной информации теряется, а возможности измерительной техники используются не в полной мере. В случае получения неполной информации с измерительных средств использовать канонические зависимости дальномерно-пеленгационного способа (1) не представляется возможным. Поэтому возникает необходимость разработки способа определения положения объекта при неполных измерениях, одним из которых является случай регистрации трех величин - α1, ε2, R2 или α2, ε1, R1. Все дальнейшие выкладки для определенности выполнены для первого случая, а второй вариант можно получить из первого путем замены индексов «1» на «2» и «2» на «1».

Необходимо отметить, что при использовании тройки чисел α1, ε1, R2 имеет место совершенно иная геометрическая картина измерений. Здесь в отличие от рассматриваемого случая на первом измерительном пункте должны быть определены две величины (α1; ε1), а дальность до объекта измерения R2 определяется со второго измерительного пункта. В исследуемом варианте производства внешнетраекторных измерений на первом измерительном пункте регистрируются направление на исследуемый объект α1, а на втором - угол места ε2 и дальность до него R2. Данное обстоятельство требует решения принципиально иной геометрической задачи.

Математически задача формулируется следующим образом. Пусть известны географические координаты первого измерительного пункта ИП-1 (XГ1; hГ1; YГ1), с которого измерены угол места объекта ε1 и дальность до него R1, а также географические координаты второго измерительного пункта ИП-2 (XГ2; hГ2; YГ2), с которого измерен места объекта ε2. Необходимо найти географические координаты объекта (XГО; hГО; YГО) (рис. 2). Геометрически данная задача представляет собой поиск точек пересечения сферы и прямого вертикального кругового конуса с одним центром и другого прямого вертикального круглого конуса.

Геометрическим местом точек пересечения сферы и прямого вертикального круглого конуса с единым центром является окружность радиуса r1, лежащая в горизонтальной плоскости, на высоте от ИП-1. Аппликата точки пересечения может быть найдена по зависимости

Радиус окружности, получаемой в сечении горизонтальной плоскости (1) на высоте hГО, можно найти по зависимости, очевидной из построения

Таким образом, уравнение окружности Окр1, лежащей в горизонтальной плоскости (1), полученной пересечением сферы и конуса, имеет вид

Горизонтальная плоскость (1) пересекает второй конус по окружности Окр2 радиуса r2, центр которой в плане совпадает с ИП-2. Радиус окружности r2 можно найти по зависимости

а ее уравнение имеет вид

Искомыми координатами объекта будут точки пересечения двух окружностей Окр1 и Окр2, лежащих в плоскости (1). Найдем решение задачи пересечения двух окружностей вида

С этой целью раскроем скобки

Вычтем из первого уравнения системы второе, получим

.

Отсюда

или

где

Заменим в системе (6) второе уравнение на выражение (7), получим

Упростим данное выражение

Приведем подобные слагаемые

Найдем решение полученного квадратного уравнения и ординату объекта

Неизвестную абсциссу x1,2 определяют из выражения (7)

Исходными данными для расчетов являются 9 величин: arg(XГ1; hГ1; YГ1, XГ2; hГ2; YГ2; YГ2; ε1; R1; ε2), а решением - три величины (XГО; hГО; YГО).

Так как итоговая зависимость результатов расчетов от аргументов достаточно сложная, то для оценки точности координат целесообразно использовать метод линеаризации. В условиях рассматриваемого способа срединную ошибку координаты XГО можно найти по следующей зависимости:

где Е[XГО], D[XГО] - срединная ошибка и дисперсия определения координаты XГО объекта;

- частная производная координаты XГО по дальности до объекта с первого измерительного пункта. Она показывает, насколько изменится расчетное значение XГО при изменении R1 на единицу;

Е[ε1], E[R1], E[ε2] - срединные ошибки измерений углов места и дальности до объекта с измерительных пунктов.

Аналитические зависимости для расчета срединных ошибок координат hГО и YГО имеют вид аналогичный (8)

По этой же причине частные производные, входящие в выражения (8)-(9), целесообразно определять по формулам численного дифференцирования по трем точкам

или по двум точкам

Другие частные производные, входящие в выражения (8) и (9), целесообразно определять по аналогичным зависимостям.

Так как искомые координаты объекта зависят от одних и тех же величин arg, то по отношению друг к другу выходные параметры XГО; hГО; YГО будут являться зависимыми случайными величинами. Парный коэффициент корреляции KXY можно найти по формуле

Поскольку все аргументы являются некоррелированными, т.е. , то второе слагаемое в последней формуле можно отбросить, тогда ковариационная матрица системы случайных величин (XГО; hГО; YГО) будет иметь вид

Таким образом, предлагаемый способ определения положения объекта засечкой с двух измерительных пунктов по двум углам места и дальности, позволяет определять положение летательного аппарата дальномерно-пеленгационным способом организации измерений в оптическом и радиолокационном диапазонах электромагнитных волн при наличии минимально необходимой информации и оценивать его точность.

Источники информации

1. Панов В.П., Приходько В.В. Способ передачи и приема радиосигналов наземных радиомаяков. - М.: ФИПС. Патент на изобретение №2436232, 10.12.2011 г.

2. Безяев B.C. Способ триангуляции целей. - М.: ФИПС. Патент на изобретение №2423720, 10.07.2011 г.

3. Шишков С.В. Способ автоматизированного определения координат беспилотных летательных аппаратов. - М.: ФИПС. Патент на изобретение №2523446, 26.05.2014 г.

4. Шишков С.В. Способ определения координат летательных аппаратов на основе использования двух дирекционных углов и одного угла места. - М.: ФИПС Патент на изобретение №2601494, 20.04.2015 г.


СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА ЗАСЕЧКОЙ ДАЛЬНОСТИ И УГЛА МЕСТА С ПЕРВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПУНКТА И УГЛА МЕСТА - СО ВТОРОГО
СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА ЗАСЕЧКОЙ ДАЛЬНОСТИ И УГЛА МЕСТА С ПЕРВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПУНКТА И УГЛА МЕСТА - СО ВТОРОГО
СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА ЗАСЕЧКОЙ ДАЛЬНОСТИ И УГЛА МЕСТА С ПЕРВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПУНКТА И УГЛА МЕСТА - СО ВТОРОГО
СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА ЗАСЕЧКОЙ ДАЛЬНОСТИ И УГЛА МЕСТА С ПЕРВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПУНКТА И УГЛА МЕСТА - СО ВТОРОГО
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 33.
13.02.2018
№218.016.24be

Способ пристрелки цели с использованием квадрокоптера

Изобретение относится к области боевого применения артиллерии и может быть использовано для корректировки стрельбы артиллерии по целям, ненаблюдаемым с огневых позиций. Пристрелку цели (1) производят с помощью квадрокоптера (3) с видеокамерой (2) и пультом управления с планшетом (4). Определяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642554
Дата охранного документа: 25.01.2018
04.04.2018
№218.016.30f9

Способ определения травмобезопасности бронешлема при взрыве боеприпаса

Изобретение относится к способам определения травмобезопасности средств индивидуальной бронезащиты, преимущественно шлемов для головы. Способ заключается в выполнении следующих операций: наносят удары с известной энергией по защищенному штатным средством – бронешлемом - имитатору объекта защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644901
Дата охранного документа: 14.02.2018
10.05.2018
№218.016.497f

Автономная гелиоэлектрическая люстра "агэлюкс"

Изобретение относится к автономной гелиоэлектрической люстре, предназначенной для использования солнечной радиации для искусственного освещения объектов различного назначения. Технической задачей является повышение эффективности искусственного освещения. Автономная гелиоэлектрическая люстра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651455
Дата охранного документа: 20.04.2018
10.05.2018
№218.016.4a1a

Способ защиты объектов бронетанковой техники и устройство для его реализации

Группа изобретений относится способу защиты объектов бронетанковой техники и устройству, реализующему способ. Способ заключается в постановке по глубине маскирующей аэрозольной завесы путем последовательного выброса из корпуса метаемой в направлении угрозы гранаты аэрозолеобразующих горящих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651319
Дата охранного документа: 19.04.2018
16.09.2018
№218.016.884f

Способ позиционирования объекта засечкой азимута с первого измерительного пункта и угла места с дальностью - со второго

Изобретение относится к способу определения положения летательного аппарата. Для определения местоположения летательного аппарата в декартовой системе координат производят засечки дирекционного угла с первого измерительного пункта с известными координатами и угла места со второго измерительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667115
Дата охранного документа: 14.09.2018
01.03.2019
№219.016.c8a5

Уплотнительное устройство с автокомпенсацией износа

Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к конструкциям импульсных гидравлических аккумуляторов (ИГА). Уплотнительное устройство с автокомпенсацией износа содержит уплотнительный блок из двух наружных и одного внутреннего направляющих колец из фторопласта, выполненных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680780
Дата охранного документа: 26.02.2019
14.04.2019
№219.017.0c80

Способ определения положения объекта засечкой с двух измерительных пунктов по азимуту, углу места и дальности

Изобретение относится к области определения координат летательных аппаратов и может быть использовано в военной технике. Достигаемый технический результат - определение координат летательных аппаратов при производстве внешнетраекторных измерений дальномерно-пеленгационным способом с двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684733
Дата охранного документа: 12.04.2019
20.06.2019
№219.017.8cce

Мобильный комплекс контейнерного типа для проведения лабораторных испытаний порохов

Изобретение относится к передвижным химико-аналитическим лабораториям, в частности для испытаний порохов. Мобильный комплекс контейнерного типа для проведения лабораторных испытаний порохов размещается в трех контейнерах. В первом контейнере имеется помещение (1) испытаний порохов на химическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691680
Дата охранного документа: 17.06.2019
26.06.2019
№219.017.9262

Боевая часть управляемого противотанкового снаряда

Изобретение относится к военной технике и, в частности, к конструкции кумулятивных боеприпасов, предназначенных для пробития брони. Технический результат - увеличение пробивной силы кумулятивной струи и, соответственно, толщины пробиваемой брони, а также повышение поражающего действия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692308
Дата охранного документа: 24.06.2019
12.08.2019
№219.017.be26

Взрывобезопасный волоконно-оптический уровнемер

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Взрывобезопасный волоконно-оптический уровнемер содержит источник оптического излучения, акустооптический модулятор, соединенный с высокочастотным генератором, фотоприемник, размещенные в блоке обработки измерительной информации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697033
Дата охранного документа: 08.08.2019
+ добавить свой РИД