Пристрій класифікації типу цілі

Реферат: Пристрій класифікації типу цілі містить послідовно з'єднані блок розподілу енергетичних та часових ресурсів, блок формування і селекції позначок (вимірювань координат), блок фільтрації, вузол обробки, у складі послідовно з'єднаних блока формування і уточнення вищих похідних, блока визначення ознаки балістичної траєкторії і блока перерахунку в орбітальні параметри та вузол класифікації, у складі послідовно з'єднаних блока класифікації балістичних цілей, блока визначення точки старту і точки падіння та блока класифікації аеродинамічних цілей. Додатково введено блок когерентної обробки і вузол оперативної класифікації, у складі послідовно з'єднаних блока розрахунку параметрів класифікації, блока формування функціоналу енергії і блока аналізу. UA 87908 U (12) UA 87908 U UA 87908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі радіолокації і може бути використана для побудови траєкторії радіолокаційної цілі і класифікації типу цілі з визначенням ступеню її небезпечності. Відомий пристрій супроводження та класифікації типу повітряних цілей [1], який містить блоки вимірювання параметрів руху цілей та блоки аналізу і класифікації з реалізацією алгоритму визначення типу цілі за траєкторними ознаками - висотою і швидкістю її польоту. Недоліком даного пристрою є значні помилки класифікації, особливо за наявності балістичних цілей. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є пристрій класифікації типу цілі [2], який містить послідовно з'єднані блок розподілу енергетичних та часових ресурсів, блок формування і селекції позначок (вимірювань координат), блок фільтрації, вузол обробки, у складі послідовно з'єднаних блока формування і уточнення вищих похідних, блока визначення ознаки балістичної траєкторії і блока перерахунку в орбітальні параметри та вузол класифікації, у складі послідовно з'єднаних блока класифікації балістичних цілей, блока визначення точки старту і точки падіння та блока класифікації аеродинамічних цілей (АДЦ). Пристрій реалізує алгоритм формування, селекції і фільтрації позначок, визначення і уточнення параметрів траєкторій цілей і алгоритм класифікації цілей за типами: аеродинамічна, балістична ціль, космічний об'єкт (КО). Основними ознаками (параметрами) класифікації є значення орбітальних параметрів траєкторії цілі. Недоліком пристрою-прототипу є недостатньо висока достовірність класифікації типу цілі, особливо щодо розпізнавання балістичних та низькоорбітальних КО, внаслідок чого можливе пропускання небезпечних цілей, зокрема, балістичних ракет (БР). В основу корисної моделі поставлена задача створити пристрій класифікації типу цілі, в якому введення нових вузлів і блоків, а саме блока когерентної обробки та вузла оперативної класифікації дозволить забезпечити оперативну (попередню) класифікацію типу цілі на початковому етапі супроводження за значеннями функціонала енергії, визначити потенційно небезпечні цілі і, відповідно, здійснити перерозподіл (збільшення) енергетичних і часових ресурсів на супроводження цілей для підвищення точності оцінки параметрів траєкторії та достовірності класифікації типу цілі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у пристрій-прототип, який містить послідовно з'єднані блок розподілу енергетичних і часових ресурсів, блок формування і селекції позначок, блок фільтрації, вузол обробки, у складі послідовно з'єднаних блока формування і уточнення вищих похідних, блока визначення ознаки балістичної траєкторії і блока перерахунку в орбітальні параметри та вузол класифікації, у складі послідовно з'єднаних блока класифікації балістичних цілей, блока визначення точки старту і точки падіння, блока класифікації АДЦ, додатково введено блок когерентної обробки та вузол оперативної класифікації у складі послідовно з'єднаних блока розрахунку параметрів класифікації, блока формування функціонала енергії і блока аналізу. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у підвищенні точності оцінки параметрів траєкторії найбільш небезпечних цілей, відповідної точності визначення параметрів класифікації і підвищенні достовірності класифікації типу цілі. На фіг. 1 приведена структурна схема запропонованого пристрою. На фіг. 2 приведено діапазон значень функціонала енергії, відповідно з яким здійснюється оперативна (попередня) класифікація типу цілі. Запропонований пристрій класифікації типу цілі містить послідовно з'єднані блок розподілу енергетичних та часових ресурсів 1, блок формування і селекції позначок 2, блок фільтрації 3, вузол обробки 4, у складі послідовно з'єднаних блока формування і уточнення вищих похідних 5, блока визначення ознаки балістичної траєкторії 6 і блока перерахунку в орбітальні параметри 7, вузол класифікації 8, у складі послідовно з'єднаних блока класифікації балістичних цілей 9, блока визначення точки старту (ТС) і точки падіння (ТП) 10 та блока класифікації АДЦ 11, блок когерентної обробки 12 і вузол оперативної класифікації 13, у складі послідовно з'єднаних блока розрахунку параметрів класифікації 14, блока формування функціонала енергії 15 і блока аналізу 16. Виходи блока розподілу енергетичних і часових ресурсів та блока формування і селекції позначок додатково з'єднані з входами блока когерентної обробки, вихід якого з'єднаний з другим входом блока формування і уточнення вищих похідних. Вихід блока фільтрації додатково з'єднаний з другим входом блока розрахунку параметрів класифікації. Другий вихід блока визначення ознаки балістичної траєкторії з'єднаний з першим входом блока класифікації АДЦ. Перший вихід блока аналізу з'єднаний з другим входом блока класифікації АДЦ, другий 1 UA 87908 U 5 10 15 вихід блока аналізу з другим входом блока класифікації балістичних цілей, третій вихід блока аналізу з третім входом блока класифікації балістичних цілей та з входом блока розподілу енергетичних і часових ресурсів. Входом пристрою є вхід блока формування і селекції позначок, а виходами - виходи блока класифікації АДЦ, блока класифікації балістичних цілей, блока визначення ТС і ТП. Робота запропонованого пристрою полягає у наступному. На вхід блока формування і селекції позначок 2 надходять поточні вимірювання координат y радіолокаційних цілей ij , де i - номер такту роботи РЛС в циклі; j - номер циклу супроводження цілі. Послідовність їх надходження визначається режимами роботи РЛС і алгоритмом розподілу енергетичних і часових ресурсів РЛС, який реалізований в блоці 1. В блоці 2 формуються x параметри позначок j усереднені значення параметрів руху цілей (координат та швидкості) за цикл супроводження, та їх селекція (виділення позначок супроводжуваної цілі від позначок інших цілей та завадових позначок). В блоці 3 здійснюється фільтрація (згладжування) позначок ˆ із побудовою вектора поточних оцінок параметрів траєкторії цілі X T [4]. Наприклад, для поліноміальної траєкторії по координаті x : 1  x Tj  x 0 j  x t j  t 0   t j  t 0 2 x 2 , x  R ;  ;  (координати дальності, азимуту, кута місця); де   x , x - оцінки похідних координат. Для отримання повного та більш точного вектору параметрів траєкторії в блоці 5 здійснюється формування і уточнення оцінок вищих похідних координат цілей. Для уточнення похідних використовуються алгоритми мінімізації заданого функціонала за методом найменших квадратів (МНК) [2], а також виміри значень похідних, отриманих в режимі когерентної обробки (блок 12) [3]. Для проведення класифікації цілей визначається ознака балістичної траєкторії цілі "б", зокрема: б = 1 - балістична траєкторія (балістична ракета на пасивній ділянці траєкторії або КО штучний супутник Землі (ШСЗ)); б = 0 - небалістична (керована) ціль, зокрема, АДЦ (крилата ракета або літак). Ознака балістичної траєкторії цілі формується в блоці 6. Визначення ознаки балістичної траєкторії ґрунтується на її відповідності законам балістики, зокрема виконуються умови   R тр  R тр   тр , R тр де - дальність;  R тр - прискорення;   тр - похідна азимуту. Більш висока точність прогнозування положення цілі на тривалий інтервал часу та достовірність класифікації типу цілі забезпечується в системі орбітальних параметрів [5], тому в блоці 7 здійснюється перерахунок параметрів траєкторії цілі (наприклад із прямокутної системи координат) в орбітальні параметри, зокрема, r - радіус перігея, a - велика напіввісь, e ексцентриситет та ін. У вузлі 8 здійснюється класифікація типу цілі на основі отриманих ознак балістичності траєкторії цілі (б), оперативної класифікації та значень орбітальних параметрів. В блоці 10 додатково обчислюються координати ТС і ТП для цілі типу балістична ракета (БР). Для підвищення достовірності класифікації, зокрема, розпізнавання траєкторій низькоорбітальних ШСЗ і БР (з визначенням потенційно небезпечних цілей) використовуються вузол оперативної класифікації 13 та блок когерентної обробки 12. У вузлі 13 на початковому етапі супроводження цілі, за даними поточних оцінок параметрів траєкторії цілі, здійснюється оперативна (попередня) класифікація типу цілі за значеннями функціоналу енергії. Для цього в блоці 14 розраховуються значення параметрів, які  20 25 30 35 40 45 50    2 UA 87908 U використовуються для оперативної класифікації, а в блоці 15 - обчислюються значення функціоналу енергії Ф . 2  2   R 2  2R 2  3RR sin   sin  Ф  v2   R  RR  з з  3 ,   5 2 2 2 де   R  2R з  3RR з sin   sin  ;  - радіус-вектор цілі; R з - радіус Землі (6371 км); 10 15 20 25 30 3     4  105 км   с2  ;  - гравітаційна стала    , R ,  ,  - поточні оцінки параметрів поліноміальної траєкторії цілі за дальністю, її  R, R похідними і за кутовими координатами. В блоці 15 проводиться аналіз відповідності отриманого значення Ф тому чи іншому діапазону функціонала енергії, характерному кожному типу цілі (фіг. 2). Значення Ф для супроводжуваної цілі відповідає енергії, яку необхідно придати цілі, щоб вивести її на дану траєкторію чи орбіту [5]. У результаті оперативної класифікації визначається одна з наступних ознак типів цілей: П1 - низькоенергетична ціль (НЕЦ); П2 - ШСЗ; П3 - БР (потенційно небезпечна ціль). Балістичні ракети, у залежності від значення функціоналу енергії, додатково класифікуються як міжконтинентальні (МБР) і середньої дальності (БРСД). Помилки при оперативній класифікації можливі через помилки вимірювань і оцінок параметрів траєкторії та через перекриття діапазонів значень функціоналу енергії різних типів цілей, в першу чергу для ШСЗ та БР (потенційно небезпечних цілей). В блоці 1 здійснюється перерозподіл (збільшення) часових і енергетичних ресурсів, які виділяються на супроводження потенційно небезпечних цілей якщо за даними оперативної класифікації визначено тип цілі ПЗ (тобто БР). Наприклад, збільшується кількість числа тактів в циклі та циклів супроводження таких цілей (відповідно зменшуються помилки оцінок параметрів траєкторії). В блоці 12 виділяються ресурси (послідовність із N когерентних імпульсів) на реалізацію   когерентної обробки, за даними якої формуються більш точні оцінки похідних дальності R , R [3]: 2,37 0,55    NT ; R N2T 2 , R R   R   35 40 де , - середньоквадратичні помилки (СКП) вимірювання похідних дальності;  - довжина хвилі; T - період повторення радіоімпульсів. Отримані ознаки оперативної класифікації типу цілі (П1, П2 чи П3) надходять на вузол 8 і використовуються як додаткові показники при остаточній класифікації за значеннями орбітальних параметрів траєкторії цілі.   В блоці 11 за параметрами дальності до цілі R та її похідними R , R визначається тип низькоенергетичної (малорухомої) цілі, наприклад:   2 А) АДЦ - при R  1 км/c, R  500 км, R  10 м/c ;   Б) пасивна перешкода (ПП) - при R  5 м/с, R  2 м/с . В блоці 9, відповідно до значень уточнених орбітальних параметрів, визначається тип балістичної цілі: 45 А) ШСЗ з еліптичною орбітою - при 2 r  Rз  C1 a  0 e  1 ; , ; r  R  C2 з Б) БР - при  , C1 та C2 - деякі константи. де Балістичні ракети, у залежності від параметрів траєкторії, додатково класифікуються як МБР та БРСД. 3 UA 87908 U 5 10 ˆ Вихідна інформація пристрою - вектор оцінок параметрів траєкторії супроводжуваної цілі X , тип цілі та координати ТС і ТП (для БР) Гс, Гп. Послідовність включення в роботу окремих блоків пристрою та їх взаємодія визначається сіткою керуючих і синхронізуючих імпульсів, прив'язаних до сітки частот синхронізатора РЛС (вузол синхронізації і керування на схемі пристрою не показаний). Джерела інформації: 1. Кузьмин С.З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - К.: КВІЦ, 2000. - 356 с. 2. Саврасов Ю.С. Алгоритмы и программы в радиолокации. М.: Радио и связь, 1985. - 163 с. 3. Обработка сигналов в многоканальных РЛС. / Под ред. А.П. Лукошкина. - М.: Радио и связь, 1983. - 328 с. 4. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей. / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993. - 320 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 Пристрій класифікації типу цілі, який містить послідовно з'єднані блок розподілу енергетичних та часових ресурсів, блок формування і селекції позначок (вимірювань координат), блок фільтрації, вузол обробки, у складі послідовно з'єднаних блока формування і уточнення вищих похідних, блока визначення ознаки балістичної траєкторії і блока перерахунку в орбітальні параметри та вузол класифікації, у складі послідовно з'єднаних блока класифікації балістичних цілей, блока визначення точки старту і точки падіння та блока класифікації аеродинамічних цілей, який відрізняється тим, що додатково введено блок когерентної обробки і вузол оперативної класифікації, у складі послідовно з'єднаних блока розрахунку параметрів класифікації, блока формування функціоналу енергії і блока аналізу, виходи блока розподілу енергетичних і часових ресурсів та блока формування і селекції позначок, додатково з'єднані з входами блока когерентної обробки, вихід якого з'єднаний з другим входом блока формування і уточнення вищих похідних, вихід блока фільтрації додатково з'єднаний з другим входом блока розрахунку параметрів класифікації, другий вихід блока визначення ознаки балістичної траєкторії з'єднаний з першим входом блока класифікації аеродинамічних цілей (АДЦ), перший вихід блока аналізу з'єднаний з другим входом блока класифікації АДЦ, другий вихід блока аналізу з другим входом блока класифікації балістичних цілей, третій вихід блока аналізу з третім входом блока класифікації балістичних цілей та з входом блока розподілу енергетичних та часових ресурсів, входом пристрою є вхід блока формування і селекції позначок, а виходами - виходи блока класифікації АДЦ, блока класифікації балістичних цілей та блока визначення точки старту та точки падіння. 4 UA 87908 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5