ДВУХДИАПАЗОННЫЙ СЛЕДЯЩИЙ УГЛОМЕР

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 ω_ϑ и ускорения j_ϑ изменения угла тангажа;

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

фильтр привода антенны горизонтальной плоскости (ФПАГП), в котором оценивают значения угла положения антенны ϕ_г, угловой скорости ω_ϕг и углового ускорения j_ϕг движения антенны в горизонтальной плоскости;

фильтр привода антенны вертикальной плоскости (ФПАВП), в котором оценивают значения угла положения антенны ϕ_в, угловой скорости ω_ϕв и углового ускорения j_ϕв движения антенны в вертикальной плоскости;

регулятор, в котором формируют сигналы управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_ав 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 u_пд.

Второй вход первого коммутатора 3 предназначен для ввода от измерителя первого частотного диапазона (например, от пеленгатора) измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_1иг, а его третий вход - для ввода от измерителя второго частотного диапазона измеренного значения угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_2иг.

Второй вход второго коммутатора 6 предназначен для ввода измеренного значения угла визирования ε_1ив РКО в вертикальной плоскости от измерителя первого частотного диапазона, а его третий вход - для ввода измеренного значения угла визирования ε_2ив 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 ϑ_и, 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 ψ_и, 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 ϕ_иг и скорости ее движения ω_ϕиг 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 ϕ_гэ) выход соединен с четвертым входом ФОКГП 4.

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

Первый (значения сигнала управления приводом антенны в горизонтальной плоскости u_аг) и второй (значения сигнала управления приводом антенны в вертикальной плоскости u_ав) 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 ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг 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_0г и ω_0г - начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования, соответственно;

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

z_1,2г - сигнал, поступающий в ФОКГП 4 с выхода первого коммутатора 3, равный

где ε_1иг - значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона; ε_2иг - значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

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

к_ε1г, к_ε2г, к_ε3г - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам

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

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

α_εг, β_εг, γ_εг - постоянные коэффициенты;

к_г - коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к_1г и к_2г - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_εг, β_εг, γ_εг, к_г1, к_г2, значения констант Δε_максг, Δε_порг, τ и начальных значений угла визирования ε_0г РКО и угловой скорости линии визирования ω_0г 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 ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв по формулам:

где:

- невязка измерения угла визирования РКО в вертикальной плоскости;

ε_0в и ω_ε0в - начальные значения угла визирования РКО и угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, соответственно;

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

z_1,2в - сигнал, подаваемый в ФОКВП 7 из второго коммутатора 6, равный

где ε_1ив - значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем первого частотного диапазона;

ε_2ив - значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости, измеренное измерителем второго частотного диапазона;

к_ε1в, к_ε2в, к_ε3в - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

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

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

α_εв, ε_εв, γ_εв - постоянные коэффициенты;

к_в - коэффициент усиления, определяемый по формуле

где к_1в и к_2в - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_εв, β_εв, γ_εв, к_1в, к_2в, значения констант Δε_максв, Δε_порв, τ и начальных значений угла визирования РКО ε_0в и угловой скорости линии визирования ω_0в 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 ϑ_э и ω_ϑэ - экстраполированных значений угла тангажа и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где ϑ_и - измеренное значение угла тангажа ЛА - носителя;

ϑ₀ и ω_ϑ0 - начальные значения угла тангажа и скорости его изменения, соответственно;

к_ϑ1, к_ϑ2 и к_ϑ3 - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

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

Δϑ_пор - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла тангажа;

α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ , констант Δϑ_макс, Δϑ_пор, τ и начальных значений угла тангажа ϑ₀ и скорости его изменения ω_ϑ0 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 ψ_э и ω_ψэ - экстраполированных значений угла рыскания и скорости его изменения, соответственно, по формулам:

где ψ_и - измеренное значение угла рыскания ЛА - носителя;

ψ₀ и ω_ψ0 - начальные значения угла рыскания и скорости его изменения, соответственно;

к_ψ1, к_ψ2 и к_ψ3 - коэффициенты усиления, рассчитываемые по формулам:

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

Δψ_пор - константа, определяющая пороговую ошибку оценивания угла рыскания;

α_ψ , β_ψ , γ_ψ - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ψ , β_ψ , γ_ψ , констант Δψ_макс, Δψ_пор, τ и начальных значений угла рыскания ψ₀ и скорости его изменения ω_ψ0 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 ϕ_эг, ω_ϕэг и j_ϕэг - экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где ϕ_0г и ω_ϕ0г - начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в горизонтальной плоскости, соответственно;

ϕ_иг - измеренное значение угла положения антенны в горизонтальной плоскости;

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

К_прг, Т_прг, ξ_прг - коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для горизонтальной плоскости, соответственно;

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

к_ϕ11г, к_ϕ21г, к_ϕ31г, к_ϕ21г, к_ω22г, к_ω32г - коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

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

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

α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ωг, β_ωг, γ_ωг - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ωг, β_ωг, γ_ωг, значения констант Δϕ_максг, Δω_максг, Δϕ_порг, Δω_порг, τ , К_прг, Т_прг, ξ_прг и начальных значений угла положения антенны ϕ_0г и скорости его изменения ω_ϕ0г 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 ϕ_эв, ω_ϕэв и j_ϕэв - экстраполированных значений углового положения антенны, угловой скорости и ускорения ее движения, соответственно, по формулам:

где ϕ_0в и ω_ϕ0в - начальные значения угла положения антенны и угловой скорости движения антенны в вертикальной плоскости, соответственно;

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

К_прв, Т_прв, ξ_прв - коэффициент передачи, постоянная времени, коэффициент затухания привода антенны для вертикальной плоскости, соответственно;

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

к_ϕ11в, к_ϕ21в, к_ϕ31в, к_ϕ12в, к_ϕ22в, к_ϕ32в - коэффициенты усиления, определяемые по формулам:

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

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

α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ωв, β_ωв, γ_ωв - постоянные коэффициенты.

Значения коэффициентов α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ωв, β_ωв, γ_ωв, констант Δϕ_максв, Δω_максв, Δϕ_порв, Δω_порв, τ , K_прв, Т_прв, ξ_прв и начальных значений угла положения антенны ϕ_0в и скорости его изменения ω_ϕ0в в ФПАВП 11 поступают из ЗУ 1.

Регулятор 5 предназначен для формирования сигналов управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_ав плоскостях по формулам

где к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в - 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 u_пд, равного 1, коммутирует сигналы с второго входа на выход, а при значении управляющего сигнала u_пд=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: к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в, α_εг, β_εг, γ_εг, α_εв, β_εв, γ_εв, α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ , α_ψ ,_{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 К_прг и К_прв, постоянных времени Т_прг и Т_прв, коэффициентов затухания привода антенны ξ_прг и ξ_прв для горизонтальной и вертикальной плоскостей;

- от внешних систем целеуказаний начальные значения: углов визирования РКО ε_0г и ε_0в, угловых скоростей линии визирования РКО ω_ε0г и ω_ε0в, углов положения антенны ϕ_0г и ϕ_0в, угловых скоростей движения антенны ω_ϕ0г и ω_ϕ0в для горизонтальной и вертикальной плоскостей, угла тангажа ϑ₀ и скорости его изменения ω_ϑ0, угла рыскания ψ₀ и скорости его изменения ω_ψ0.

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_0г РКО и угловой скорости линии визирования ω_ε0г в горизонтальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (5) и (6), вычисляют экстраполированные значения угла визирования ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в горизонтальной плоскости. Значения ε_эг и ω_εэг 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_0в РКО и угловой скорости линии визирования ω_ε0в в вертикальной плоскости, где по ним, в соответствии с формулами (15) и (16), вычисляют экстраполированные значения угла визирования ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв в вертикальной плоскости. Значения ε_эв и ω_εэв 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 ω_ϑ0, где по ним, в соответствии с формулами (26) и (27), вычисляют экстраполированные значения угла тангажа ϑ_э и скорости его изменения ω_ϑэ. Значения ϑ_э и ω_ϑэ 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 ω_ψ0, где по ним, в соответствии с формулами (34) и (35), вычисляют экстраполированные значения угла рыскания ψ_э и скорости его изменения ω_ψэ. Значения ψ_э и ω_ψэ передают в ЗУ 1, где их запоминают;

5) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАГП 10 вводят: начальные значения угла положения антенны ϕ_0г, угловой скорости движения антенны ω_ϕ0г в горизонтальной плоскости, значения коэффициента передачи К_прг, постоянной времени Т_прг, коэффициента затухания привода антенны ξ_прг для горизонтальной плоскости, временного интервала τ , где по ним, в соответствии с формулами (42)-(44), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны ϕ_эг, угловой скорости ω_ϕэг и ускорения j_ϕэг движения антенны в горизонтальной плоскости. Значения ϕ_эг, ω_ϕэг, j_ϕэг передают в ЗУ 1, где их запоминают;

6) из ЗУ 1 по цифровой магистрали в ФПАВП 11 вводят: начальные значения угла положения антенны ϕ_0в, угловой скорости движения антенны ω_ϕ0в в вертикальной плоскости, значения коэффициента передачи К_прв, постоянной времени Т_прв, коэффициента затухания привода антенны ξ_прв для вертикальной плоскости, временного интервала τ , где по ним, в соответствии с формулами (54)-(56), вычисляют экстраполированные значения угла положения антенны ϕ_эв, угловой скорости ω_ϕэв и ускорения j_ϕэв движения антенны в вертикальной плоскости. Значения ϕ_эв, ω_ϕэв, j_ϕэв 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 ϕ_эг, угловой скорости ω_ϕэг и углового ускорения j_ϕэг движения антенны в горизонтальной плоскости, а также значения коэффициента передачи К_прг, постоянной времени Т_прг, коэффициента затухания привода антенны ξ_прг для горизонтальной плоскости, временного интервала τ и констант Δϕ_максг, Δϕ_порг, Δω_максг, Δϕ_порг, α_ϕг, β_ϕг, γ_ϕг, α_ωг, β_ωг, γ_ωг;

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

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

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

- по формулам (45)-(50) определяют значения коэффициентов усиления к_ϕ11г, к_ϕ21г, к_ϕ31г, к_ω21г, к_ω22г, к_ω32г;

- 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 ϕ_эг, угловой скорости ω_ϕэг и углового ускорения j_ϕэг ее движения,

- значения ϕ_эг, ω_ϕэг и j_ϕэг по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значение ϕ_эг 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 ϕ_эв, угловой скорости ω_ϕэв и углового ускорения

j_ϕэв движения антенны в вертикальной плоскости, а также значения коэффициента передачи К_прв, постоянной времени Т_прв, коэффициента затухания привода антенны ξ_прв для вертикальной плоскости, временного интервала τ и констант Δϕ_максв, Δϕ_порв, Δω_максв, Δω_порв, α_ϕв, β_ϕв, γ_ϕв, α_ωв, β_ωв, γ_ωв;

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

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

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

- по формулам (57)-(62) определяют значения коэффициентов усиления к_ϕ11в, к_ϕ21в, к_ϕ31в, к_ω21в, к_ω22в, к_ω23в;

- 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 ϕ_эв, угловой скорости ω_ϕэв и углового ускорения j_ϕэв ее движения,

- значения ϕ_эв, ω_ϕэв и j_ϕэв по цифровой магистрали передают в ЗУ 1, где их запоминают;

- значение ϕ_эв 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 ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала τ и констант α_εг, β_εг, γ_εг, Δε_максг, Δε_порг, к_г1, к_г2;

- на второй вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной плоскости ε_1иг;

- на третий вход первого коммутатора 3 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в горизонтальной ПЛОСКОСТИ ε_2иг;

- в зависимости от значения сигнала признака диапазона u_пд, подаваемого от измерителей на первый вход первого коммутатора 3, на его выходе, согласно логике формулы (7) формируют сигнал z_1,2г, который подают на третий вход ФОКГП 4;

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

- по формулам (8)-(10) определяют значения коэффициентов усиления к_ε1г, к_ε2г, к_ε3г,

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

- 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 ε_эг РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэг в горизонтальной плоскости;

- значения ε_эг и ω_εэг 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 ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв в горизонтальной плоскости, а также значения временного интервала τ и констант α_εв, β_εв, γ_εв, Δε_максв, Δε_пopв, к_в1, к_в2;

- на второй вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем первого частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_1ив;

- на третий вход второго коммутатора 6 подают измеренное измерителем второго частотного диапазона значение угла визирования РКО в вертикальной плоскости ε_2ив;

- в зависимости от значения сигнала признака диапазона u_пд, подаваемого от измерителей на первый вход второго коммутатора 6, на его выходе согласно логике формулы (18) формируют сигнал z_1,2в, который подают на третий вход ФОКВП 7;

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

- по формулам (12)-(14) определяют значения коэффициентов усиления к_ε1в, к_ε2в, к_ε3в;

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

- 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 ε_эв РКО и угловой скорости линии визирования ω_εэв в вертикальной плоскости;

- значения ε_эв и ω_εэв 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 ϑ_э, скорости изменения угла тангажа ω_ϑэ, а также значения временного интервала τ и констант Δϑ_макс, Δϑ_пор, α_ϑ , β_ϑ , γ_ϑ ;

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

- по формулам (28)-(30) определяют значения коэффициентов усиления к_ϑ1, к_ϑ2, к_ϑ3;

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

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

- значения ϑ_э и ω_ϑэ 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 ψ_э, скорости изменения угла рыскания ω_ψэ, а также значения временного интервала τ и констант Δψ_макс, Δψ_пор, α_ψ , β_ψ , γ_ψ ;

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

- по формулам (36)-(38) определяют значения коэффициентов усиления к_ψ1, к_ψ2, к_ψ3;

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

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

- значения ψ_э и ω_ψэ 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 к_u1г, к_u2г, к_u3г, к_u4г, к_u5г, к_u1в, к_u2в, к_u3в, к_u4в, к_u5в;

- по формулам (63), (64) определяют значения сигналов управления антенной в горизонтальной u_аг и вертикальной u_aв 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 u_аг (63), u_ав (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.