Сущность процесса построения траекторий.

Построение траекторий движения целей осуществляется по дискретным измерениям их координат, выполненным операторами вручную при визуальном обнаружении отметок или устройством первичной обработки информации (УПО) при их автоматическом обнаружении. Построение каждой траектории слагается из её завязки (обнаружения) и сопровождения (слежения).

При ручной завязке траектории оператор отбирает отметку наиболее важной или опасной несопровождаемой цели, присваивает ей номер, измеряет координаты отметок этой цели в двух-трёх смежных обзорах и вместе с присвоенным номером цели вводит их в устройство вторичной обработки информации (УВО). По первым двум отметкам цели в УВО вычисляется начальное значение вектора скорости и экстраполированные (ожидаемые) координаты этой цели на момент следующего её облучения. На этом этап завязки заканчивается, и траектория считается подготовленной к сопровождению. Визуальное обнаружение отметок и завязка траекторий, по вручную измеренным их координатам, составляют ручной режим ввода целей для сопровождения в УВО, который характеризуется повышенной помехоустойчивостью и ограниченной пропускной способностью.

В автоматическом режиме ввода целей в УВО оператор определяет и устанавливает зону автоматического захвата (сектор, кольцо, строб), в пределах которого УПО осуществляет автоматическое обнаружение истинных и ложных отметок, измеряет координаты и вводит их в УВО. В УВО выявляются отметки, не принадлежащие ни к одной из сопровождаемых целей. Эти отметки используются для автоматической завязки новых траекторий, которым УВО присваивает очередные номера.

Сопровождение завязанных (обнаруженных) траекторий может выполняться полуавтоматически или автоматически.

При полуавтоматическом сопровождении отбор отметок сопровождаемых траекторий и ввод в УВО их координат вместе с присвоенным ранее номером выполняется оператором; периодичность ввода координат определяется характером движения цели, степенью загрузки оператора, качеством сопровождения и др. Измеренные координаты используются для уточнения параметров траектории и вычисления текущих координат, т. е. координат, экстраполированных на момент вычисления и выдачи их потребителям (рис. 10.1). В благоприятных условиях функционирования каждый оператор в состоянии одновременно с приемлемым качеством сопровождать не более трёх-четырёх траекторий.

При автоматическом сопровождении траекторий УПО в ограниченных стробах ожидаемого появления сопровождаемых целей автоматически обнаруживает истинные и ложные отметки, измеряет их координаты и выдаёт в УВО. УВО производит отбор (селекцию) отметок, принадлежащих сопровождаемым траекториям, используя координаты этих отметок для уточнения параметров траекторий и вычисления текущих координат. В сложной помеховой обстановке и при ограниченной помехоустойчивости РЛС увеличивается число ложных отметок в стробах автосопровождения, снижается качество отбора истинных отметок для продолжения траекторий, что в конечном счёте вызывает снижение качества и может вызвать срыв автосопровождения. Во избежание этого в большинстве случаев операторам предоставляется возможность иногда осуществлять корректирующие вводы координат автоматически сопровождаемых целей.

Процесс автоматического построения траекторий рассмотрим для условий, показанных на рис. 10.2. Допустим, что до n-го обзора автоматически сопровождались три траектории. В (n+1)-ом обзоре должны быть приняты решения по следующим вопросам:

- какие отметки из числа полученных в этом обзоре принадлежат сопровождаемым траекториям;

- какие являются вновь обнаруженными;

- какие траектории считать оконченными.

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо ещё до получения отметок в (n+1)-ом обзоре вычислить координаты точек ожидаемого положения целей, траектории которых уже сопровождаются. Координаты этих точек (на рисунке обозначены треугольниками) вычисляются в результате выполнения операции экстраполяции, которая должна быть закончена до поступления отметок в (n+1)-ом обзоре.

Допустим, что в (n+1) - ом обзоре из УПО поступили три отметки: A, B и С. Сличая полученные отметки с экстраполированными координатами можно утверждать следующее:

- отметка A принадлежит траектории N2;

- отметка B является либо началом новой траектории, либо ложная;

- принадлежность отметки цели C траектории N1 сомнительна;

- отметка цели N3 в (n+1)-ом обзоре отсутствует, что может явиться следствием следующих причин:

а) цель уничтожена или вышла за пределы зоны видимости РЛС;

б) отметка отсутствует из-за флюктуации ЭПР цели вследствие её перемещения;

в) отметка отсутствует из-за интерференции отражённого сигнала под малыми углами места.

Следовательно, в общем случае отсутствие одной отметки сопровождаемой цели не даёт ещё основания для прекращения сопровождения траектории. При пропуске одиночной отметки следует принять экстраполированную точку за истинную отметку, продолжить построение траектории и прекращать её сопровождение только после пропусков отметок в двух - трёх смежных обзорах подряд.

Для вынесения решения о принадлежности отметки С траектории N1 необходимо выделить область (зону) допустимых отклонений поступающих из УПО отметок от экстраполированной точки, при попадании в которую отметку следует считать принадлежащей траектории.

Так как по одной вновь появившейся отметке ещё нельзя достоверно утверждать, что она является началом новой траектории, можно потребовать, чтобы окончательное решение об её истинности выносилось после наблюдения отметок этой цели в двух - трёх смежных обзорах. Если такого подтверждения не будет, то отметку следует считать ложной и информацию о ней стереть из памяти УВО.

ВТОРОЙ УЧЕБНЫЙ ВОПРОС: Модели движения цели и системы координат.

Траектория движения целей формируется под влиянием детерминированных факторов, связанных с оптимизацией приёмов боевого применения, и случайных факторов, обусловленных состоянием и действиями противника, неточностью управления объектом, турбулентностью атмосферы, волнением моря и др.

Так, даже при следовании в одном боевом порядке траектории средств воздушного нападения будут характеризоваться различными флюктуациями скорости, высоты полёта, тангажа и рыскания. Поэтому даже в одной и той же тактической ситуации маневрирование аналогичных летательных аппаратов будет отличаться. Всё это позволяет относить ансамбль траекторий к категории процессов со случайно изменяющимися во времени параметрами. Очевидно, что для полного статистического описания совокупности траекторий необходимо знать закон распределения вероятностей соответствующих параметров, который, как правило, априорно неизвестен.

Вместе с тем, сопровождение траектории по дискретным измерениям координат цели обзорной РЛС предполагает необходимость использования определённых предположений о характере её движения в интервалах между облучениями. Только в этих условиях возможно решение задачи экстраполяции положения цели в этих интервалах. В связи с этим обычно задаются некоторыми гипотезами характера движения сопровождаемой цели; выбор гипотезы производится на основе анализа динамических возможностей классов предполагаемых целей (маневрирующих, скоростных, низколетящих и др.) и параметров РЛС (разрешающей способности, числа измеряемых координат, ошибок дискретных измерений координат, периода обзора пространства).

В большинстве случаев в качестве математических моделей траектории целей используются две гипотезы:

- линейная ;

- квадратичная ,

где Y,V_ц и а_у - координата, её первая и вторая производные во времени.

В соответствии с этим, при вычислении текущих координат в процессе сопровождения траектории предполагается, что в интервале времени между двумя смежными отметками (измерениями) цель движется по одной или по другой гипотезе.

Сопровождение траектории, т. е. вычисление текущих координат цели, можно выполнять как в сферической (Д, П, УМ) или в полярной (Д, П), так и в прямоугольной системах координат (X, Y, Z) с учётом того, что

X = Д·sinП Y = Д·cosП Z = Д·sinУМ .

При выборе системы координат учитываются два фактора. С одной стороны, источник информации измеряет координаты цели в сферической (трёхкоординатные РЛС) или полярной (двухкоординатные РЛС) системах координат; в этих же системах координат выдаётся целеуказание огневым средствам и информация в навигационные системы. С другой стороны, при равномерном и прямолинейном движении цели с быстро изменяющимся пеленгом её сопровождение в сферической (полярной) системе координат сопряжено с большой трудоёмкостью вычислительных операций, что в конечном счёте ограничивает пропускную способность УВО. Поэтому в большинстве случаев сопровождение траекторий производится в прямоугольной системе координат; при этом, естественно, возникает необходимость двойного преобразования координат: измеренные в сферической (полярной) системе координаты цели преобразуются в прямоугольную систему, а перед выдачей потребителям вычисленные текущие координаты преобразуются в сферическую (полярную) систему.

При изменении характера движения цели и использовании квадратичной гипотезы вычисление текущих координат целесообразно проводить в сферической (полярной) системе координат. При движении цели в плоскости постоянного пеленга ("на нас" или "от нас") обе системы координат являются равноценными по трудоёмкости вычислительных операций.