RU2196341C1 - Способ определения параметров движения маневрирующего объекта - Google Patents

Способ определения параметров движения маневрирующего объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2196341C1
RU2196341C1 RU2001129657A RU2001129657A RU2196341C1 RU 2196341 C1 RU2196341 C1 RU 2196341C1 RU 2001129657 A RU2001129657 A RU 2001129657A RU 2001129657 A RU2001129657 A RU 2001129657A RU 2196341 C1 RU2196341 C1 RU 2196341C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
maneuvering
observer
value
maneuvering object
speed
Prior art date
Application number
RU2001129657A
Other languages
English (en)
Inventor
Р.Х. Бальян
А.Д. Яковлев
И.С. Школьников
Ю.А. Корякин
С.М. Хагабанов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority to RU2001129657A priority Critical patent/RU2196341C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2196341C1 publication Critical patent/RU2196341C1/ru

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для определения параметров движения объекта, сближающегося с наблюдателем по криволинейной траектории. Способ основан на приеме акустического шумового сигнала маневрирующего объекта, сближающегося с движущимся наблюдателем по траектории, на которой его вектор скорости непрерывно направлен на наблюдателя, гидроакустической антенной наблюдателя, преобразовании акустического шумового сигнала в электрический, автоматическом сопровождении маневрирующего объекта по углу, его классификации и последовательном измерении курсовых углов П1, П2,...Пi на маневрирующий объект через заданные интервалы ti, определении собственной скорости движения наблюдателя Vн из массива скоростей объекта того класса, по которому классифицирован маневрирующий объект, выборе одного из возможных значений скорости Vo маневрирующего объекта, расчете начального значения дистанции Д1 и текущего значения дистанции Дi, расчете на i-й момент времени значения курсового угла Прасч.i, сравнении значений Пi и Прасч.i и, если модуль разности |(Пiрасч.i)|≤ заданного значения, считают выбранную скорость Vo маневрирующего объекта и рассчитанную дистанцию Дi до него истинными, при ином результате сравнения из массива возможных скоростей объекта данного класса выбирают другое значение скорости маневрирующего объекта и повторяют процедуру расчетов до выполнения заданного условия для модуля разности расчетного и измеренного значений курсовых углов. Достигаемым техническим результатом изобретения является возможность работы в пассивном режиме гидроакустической станции (ГАС) без осуществления собственного маневра носителя ГАС. 1 ил.

Description

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для определения параметров движения объекта, сближающегося с наблюдателем по криволинейной траектории.
Сближение объекта с наблюдателем может происходить по прямолинейной или криволинейной траектории. Прямолинейная траектория сближения предполагает движение объекта в некую расчетную упрежденную точку встречи и такая траектория, несмотря на то, что она самая короткая, требует высокой точности расчетов. Криволинейная траектория сближения, когда вектор скорости постоянно направлен на наблюдателя, а скорость объекта выше скорости наблюдателя, не требует расчета выведения объекта в точку встречи. Параметры такой траектории могут быть охарактеризованы следующими уравнениями:
начальное значение дальности на момент начала пеленгования определяется формулой [1]
Д1=-(Vн•СOS(П1))/((П21)/ti).......(1),
где П - значения курсовых углов на объект (начальный - П1 и последующие - П2, П3...Пi);
ti - интервалы времени взятия отсчетов курсовых углов;
Vн - скорость наблюдателя,
реккурентное уравнение, связывающее начальное и текущее значения дальности Д1 и Дi, определяется формулой [1]
Дi=(Д1•cos(П1)/cos(Пi))/[(sec(Пi)+tg(Пi))/(sec(П1)+tg(П1))]^m. ... (2),
где m - отношение скоростей объекта и наблюдателя,
расчетное значение курсового угла на объект [1]
Figure 00000002

где Д1 и Дi - начальное и текущие дистанции до цели;
П(i-1) - измеренное значение курсового угла на предыдущем цикле.
Под параметрами движения будем понимать координаты объекта - дальность (Д) и курсовой угол (П), а также скорость (Vo) и направление движения или курс (К).
В практике проектирования систем обработки информации цели условно разделяют на неманеврирующие и маневрирующие [2]. Неманеврирующие - это цели, двигающиеся равномерно и прямолинейно, во всех других случаях это маневрирующие цели. Для маневрирующего объекта физический смысл имеет только мгновенное значение курса ввиду того, что вектор скорости объекта описывает некую кривую. Сближение какой-либо цели, называемой далее объектом, с наблюдателем происходит под воздействием определенных физических сил, например гравитации, намагничивания и др., или под воздействием какого-то управления (алгоритма), например телеуправления, визирования и др.
Определение полного набора параметров движения объекта возможно при работе поискового средства в активном режиме [2]. К недостаткам активного способа определения параметров относят большие затраты энергии на локацию пространства и связанные с излучением проблемы обеспечения гидроакустической совместимости. Кроме того, излучение всегда связано с потерей собственной скрытности наблюдателя и демаскированием своих параметров движения.
Для устранения этого недостатка применяют пассивные методы определения координат и вычисления на их основе курса и скорости движения объекта. Известны способы пассивного определения параметров движения объектов, когда измеряется только направление на цель - пеленг или курсовой угол, как это имеет место в гидроакустических станциях шумопеленгования. Определение координат объекта и параметров его движения, в этом случае, осуществляется специальным вычислителем методами триангуляции, разностно-дальномерным или угломерно-дальномерным способом [3, 4]. Данные методы предполагают наличие в поисковом средстве не менее двух-трех разнесенных в пространстве антенн. Причем, чем больше расстояние между антеннами, тем точнее определяются координаты объекта. Однако применение этих методов на транспортных средствах затруднено ввиду невозможности достичь большого разнесения антенн в пределах одного носителя. К недостаткам такого способа также относятся зависимость точности измерения местоположения объекта относительно поискового средства и сложность идентификации нескольких объектов в зоне обзора поискового средства.
Известны также методы пассивного определения координат в пассивном режиме с помощью только одной антенны, например [5] и [6]. Так, в [5] определение координат торпеды осуществляется путем приема шумов торпеды, отраженных от дна, при этом определяются угол места и курсовой угол. Недостатком этого способа является необходимость иметь очень высокое угловое разрешение в вертикальной плоскости, а следовательно, и значительные габариты антенны в вертикальной плоскости. Кроме того, этот способ обладает невысокой точностью из-за больших ошибок в определении истинного угла места объекта из-за рефракционных искажений в водной среде.
Способ [6] позволяет определять координаты объекта без маневра, но при условии равномерного и прямолинейного движения маневрирующего объекта, что неприемлемо для криволинейной траектории сближения маневрирующего объекта с наблюдателем.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому способу является так называемый способ N-пеленгов [7], который обеспечивает определение координат и параметров движения путем последовательного взятия отсчетов курсовых углов на прямолинейном и равномерном участке собственного движения наблюдателя и последующего маневра, который позволяет определить дистанцию до цели на момент взятия последнего отсчета. Способ-прототип включает определение курсового угла и сглаживание ошибок, обнаружение сигнала от маневрирующего объекта, взятие его на автоматическое сопровождение и классификацию. Измеренные через равные промежутки времени ti курсовые углы на объект используют для графического построения траектории движения маневрирующего объекта. Реализация этого способа может быть осуществлена гидроакустической станцией (ГАС), описанной в [4].
Недостатком данного способа определения параметров движения маневрирующего объекта, сближающегося с движущимся наблюдателем по траектории, на которой его вектор скорости постоянно направлен на наблюдателя, и его ограничением является необходимость аппроксимации криволинейной траектории совокупностью прямолинейных отрезков, что ведет к дополнительным ошибкам, а также необходимость маневра наблюдателя.
Таким образом, способ N-пеленгов при измерении параметров движения объекта на криволинейной траектории, описываемой формулой (1), обладает существенными ошибками, метод требует маневра наблюдателя по курсу и скорости, что не всегда представляется возможным. Эти недостатки ограничивают применение способа N-пеленгов для измерения параметров движения таких объектов.
Задачей изобретения является разработка способа определения параметров движения маневрирующего объекта, двигающегося по криволинейной траектории, на которой вектор его скорости непрерывно направлен на наблюдателя, в пассивном режиме работы гидроакустической станции без осуществления собственного маневра носителя ГАС.
Для решения поставленной задачи в способ определения параметров движения маневрирующего объекта, сближающегося с движущимся наблюдателем по траектории, на которой его вектор скорости непрерывно направлен на наблюдателя, включающий прием акустического шумового сигнала маневрирующего объекта гидроакустической антенной наблюдателя, преобразование акустического шумового сигнала в электрический, автоматическое сопровождение маневрирующего объекта по углу, его классификацию и последовательное измерение курсовых углов П1, П2, . ..Пi на маневрирующий объект через заданные интервалы ti, введены новые признаки, а именно: определяют собственную скорость движения наблюдателя Vн, из массива скоростей объекта того класса, по которому классифицирован маневрирующий объект, выбирают одно из возможных значений скорости Vo маневрирующего объекта, рассчитывают начальное значение дистанции Д1 по формуле
Д1=(Vн•соs(П1))/((П1)-(П2)/ti)
и текущее значение дистанции Дi по формуле
Дi=(Д1cos(Пi/cos(Пi))/[(sec(Пi)+tg(Пi))/(sec(П1)+tg(П1))]^m,
где m - отношение скоростей Vн и Vo, после чего рассчитывают на i-й момент времени значение курсового угла Прасч.i по формуле
Прасч.i=arcsin[(Vн•ti•(1-m^2)/(m•Дi)+(Дi•sin(П(i-1)))/Д1+(Дi1)/(m•Дi)] ,
сравнивают значения Пi и Прасч.i и, если модуль разности |(Пiрасч.i)|≤ заданного значения, считают выбранную скорость Vo маневрирующего объекта и рассчитанную дистанцию Дi до него истинными, при ином результате сравнения из массива возможных скоростей объекта данного класса выбирают другое значение скорости маневрирующего объекта и повторяют процедуру расчетов до выполнения заданного условия для разности расчетного и измеренного значений курсовых углов.
Технический результат от использования изобретения заключается в следующем: вместо того, чтобы аппроксимировать криволинейную траекторию набором прямолинейных отрезков и тем самым вносить дополнительные ошибки в точность определения координат и наблюдателю маневрировать для определения дистанции, предлагается измерять курсовые углы на маневрирующий объект через равные промежутки времени и, используя значения собственной скорости наблюдателя и скорости маневрирующего объекта из массива возможных скоростей, определять истинную дистанцию и скорость маневрирующего объекта по формулам (1)-(3). Это позволяет повысить точность определения координат маневрирующего объекта, исключить маневрирование наблюдателя и тем самым сократить время решения задачи.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлено устройство, реализующее способ определение параметров движения маневрирующего объекта.
Предлагаемый способ реализуется устройством, содержащим блоки, известные из описания гидроакустической станции [7], и включающим в себя пассивную гидроакустическую антенну 1, аппаратуру 2 предварительной и первичной обработки, аппаратуру 3 автоматического сопровождения, классификатор 4 и вычислитель 5.
Вычислитель 5 может представлять собой аппаратно-программный блок цифрового вычислительного комплекса гидроакустической станции или компьютер, соединенный с выходом классификатора 4. Реализация алгоритма в вычислителе осуществляется программным путем.
Предложенный способ осуществляется следующим образом: смесь сигнала и помехи с выхода гидроакустической антенны 1 поступает на аппаратуру 2 предварительной и первичной обработки сигналов, выделяющую полезный сигнал, который поступает на аппаратуру 3 автоматического сопровождения цели по углу и классификатор 4, который определяет класс цели, и в случае наличия цели, двигающейся по криволинейной траектории сближения, отсчеты курсового угла через равные промежутки времени принимаются вычислителем, осуществляющим определение дистанции до объекта и его скорость в соответствии с предлагаемым алгоритмом.
Вычислитель реализует алгоритм определения параметров в соответствии с блок-схемой управления, представленной в блоке 5. Из классификатора 4 в блок 5 поступают исходные данные для запуска алгоритма определения координат в виде отсчетов времени ti, значений измеренных курсовых углов Пi, значение собственной скорости носителя Vн, а из массива возможных скоростей маневрирующего объекта, хранящегося в памяти вычислителя 5, - значение выбранной скорости Vi, после чего блок 5 осуществляет операцию вычисления начального значения дальности Д1 до маневрирующего объекта по формуле (1) и далее операцию вычисления текущего значения дальности Дi по формуле (2). Затем в блоке 5 выполняются операция вычисления расчетного значения курсового угла Прасч.i, соответствующего вычисленному значению дальности Дi, и операция сравнения |(Пiрасч.i)|≤Z (Z - наперед заданное значение). На практике значение Z выбирают равным значению среднеквадратической ошибки измерения курсового угла. Если условие выполняется, то значение собственной скорости маневрирующего объекта Vo и рассчитанную дистанцию Дi считают истинными. В ином случае блок 5 осуществляет операцию выборки из массива возможных скоростей маневрирующего объекта нового значения скорости маневрирующего объекта и процедура расчетов повторяется до выполнения заданного значения Z разности расчетного и измеренного значений курсовых углов.
В результате параметры движения маневрирующего объекта удается определить в пассивном режиме без собственного маневра носителя ГАС, что позволяет считать поставленную задачу решенной.
Источники информации
1. А.С. Кельзон. Динамические задачи кибернетики. Л., 1959 г., с.33, 35.
2. С.З. Кузьмин. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М., 1986 г., с.140-143.
3. В.В. Караваев, В.В. Сазонов. Статистическая теория пассивной локации. М., 1987 г., с.149-152.
4. В.А. Демиденко. Об общей основе существующих методов оценки расстояния в пассивном режиме. Судостроительная промышленность, серия общетехническая. Л., Выпуск 37. - 1992 г., с.3-12.
5. Патент Франции N 2727520, м.кл. G 01 S 3/808, 31.05.96 - Пассивная система для обнаружения торпед.
6 Патент US N 5479360, м.кл., G 01 S 7/00, 26.12.95 - Способ пассивного измерения расстояния до цели без выполнения маневра корабля-носителя.
7. А.С. Колчеданцев. Гидроакустические станции. Л., 1982 г., с.143.

Claims (1)

  1. Способ определения параметров движения маневрирующего объекта, сближающегося с движущимся наблюдателем по траектории, на которой его вектор скорости непрерывно направлен на наблюдателя, включающий прием акустического шумового сигнала маневрирующего объекта гидроакустической антенной наблюдателя, преобразование акустического шумового сигнала в электрический, автоматическое сопровождение маневрирующего объекта по углу, его классификацию и последовательное измерение курсовых углов П1, П2, . . . Пi на маневрирующий объект через заданные интервалы ti, отличающийся тем, что определяют собственную скорость движения наблюдателя Vн из массива скоростей объекта того класса, по которому классифицирован маневрирующий объект, выбирают одно из возможных значений скорости Vo маневрирующего объекта, рассчитывают начальное значение дистанции Д1 по формуле
    Д1= (Vн•соs(П1))/((П12)/ti)
    и текущее значение дистанции Дi по формуле
    Дi= (Д1cos(П1/cos(Пi))/[(sec(Пi)+tg(Пi))/(sec(П1)+tg(П1))] ^m,
    где m - отношение скоростей Vн и Vo,
    после чего рассчитывают на i-й момент времени значение курсового угла Прасч.i по формуле
    Прасч.i= arcsin[(Vн•ti•(1-m^ 2)/(m•Дi)+(Дi•sin(П(i-1)1+(Дi1)/(m•Дi)] ,
    сравнивают значения Пi и Прасч.i и, если модуль разности |(Пiрасч.i)|≤ заданного значения, считают выбранную скорость Vo маневрирующего объекта и рассчитанную дистанцию Дi до него истинной, при ином результате сравнения из массива возможных скоростей объекта данного класса выбирают другое значение скорости маневрирующего объекта и повторяют процедуру расчетов до выполнения заданного условия для модуля разности расчетного и измеренного значений курсовых углов.
RU2001129657A 2001-11-01 2001-11-01 Способ определения параметров движения маневрирующего объекта RU2196341C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001129657A RU2196341C1 (ru) 2001-11-01 2001-11-01 Способ определения параметров движения маневрирующего объекта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001129657A RU2196341C1 (ru) 2001-11-01 2001-11-01 Способ определения параметров движения маневрирующего объекта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2196341C1 true RU2196341C1 (ru) 2003-01-10

Family

ID=20254103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001129657A RU2196341C1 (ru) 2001-11-01 2001-11-01 Способ определения параметров движения маневрирующего объекта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196341C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515419C1 (ru) * 2012-12-25 2014-05-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов
RU2542347C1 (ru) * 2013-12-30 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Способ адаптивной настройки каналов ускорения в многоканальном обнаружителе маневрирующей цели
RU2545068C1 (ru) * 2013-12-11 2015-03-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов
RU2608583C1 (ru) * 2016-01-26 2017-01-23 Александр Николаевич Прокаев Способ определения местоположения и параметров движения объекта по измерениям угловых координат
RU2660498C1 (ru) * 2017-07-12 2018-07-06 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Способ трассового сопровождения воздушных маневрирующих источников радиоизлучения по пеленговой информации от однопозиционной системы радиотехнической разведки воздушного базирования
RU2680860C1 (ru) * 2017-12-07 2019-02-28 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения
CN115616602A (zh) * 2022-10-14 2023-01-17 哈尔滨工程大学 基于被动声纳纯方位定位检测前跟踪算法的观测者最优机动策略
RU2815275C1 (ru) * 2023-05-15 2024-03-13 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Способ определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов для его классификации

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОЛЧЕДАНЦЕВ А.С. Гидроакустические станции. - Л.: Судостроение, 1982, с. 143. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515419C1 (ru) * 2012-12-25 2014-05-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов
RU2545068C1 (ru) * 2013-12-11 2015-03-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов
RU2542347C1 (ru) * 2013-12-30 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Способ адаптивной настройки каналов ускорения в многоканальном обнаружителе маневрирующей цели
RU2608583C1 (ru) * 2016-01-26 2017-01-23 Александр Николаевич Прокаев Способ определения местоположения и параметров движения объекта по измерениям угловых координат
RU2660498C1 (ru) * 2017-07-12 2018-07-06 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Способ трассового сопровождения воздушных маневрирующих источников радиоизлучения по пеленговой информации от однопозиционной системы радиотехнической разведки воздушного базирования
RU2680860C1 (ru) * 2017-12-07 2019-02-28 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения
CN115616602A (zh) * 2022-10-14 2023-01-17 哈尔滨工程大学 基于被动声纳纯方位定位检测前跟踪算法的观测者最优机动策略
CN115616602B (zh) * 2022-10-14 2023-08-18 哈尔滨工程大学 基于被动声纳纯方位定位检测前跟踪算法的观测者最优机动策略的航向确定方法
RU2815275C1 (ru) * 2023-05-15 2024-03-13 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Способ определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов для его классификации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2263097B1 (en) Autonomous sonar system and method
US10175348B2 (en) Use of range-rate measurements in a fusion tracking system via projections
EP2169422B1 (en) System and method for acoustic tracking an underwater vehicle trajectory
EP2030041A2 (en) Methods and systems for passive range and depth localization
US9213100B1 (en) Bearing-only tracking for horizontal linear arrays with rapid, accurate initiation and a robust track accuracy threshold
US7050652B2 (en) Methods and arrangements to enhance correlation
CN112540348A (zh) 一种基于空间尺度上的声线修正算法在长基线水声定位***上的应用
WO2019220503A1 (ja) 物体検出装置及び物体検出方法
RU2608583C1 (ru) Способ определения местоположения и параметров движения объекта по измерениям угловых координат
CN109738902A (zh) 一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法
RU2196341C1 (ru) Способ определения параметров движения маневрирующего объекта
CN110471029B (zh) 一种基于扩展卡尔曼滤波的单站无源定位方法及装置
Burdinsky Guidance algorithm for an autonomous unmanned underwater vehicle to a given target
RU2653956C1 (ru) Способ определения текущих координат цели в бистатическом режиме гидролокации
CN111929676B (zh) 一种基于密度聚类的x波段雷达目标检测与跟踪方法
RU2586078C2 (ru) Однопозиционный пассивный радиоэлектронный комплекс для определения горизонтальных координат, элементов движения цели и коэффициента километрического затухания электромагнитного излучения цели
Burdinsky et al. Navigation of autonomous underwater vehicles using acoustic and visual data processing
RU127945U1 (ru) Навигационная гидроакустическая станция освещения ближней обстановки
RU2545068C1 (ru) Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов
RU117018U1 (ru) Навигационная гидроакустическая станция освещения ближней обстановки
RU2514154C1 (ru) Способ распознавания ложных целей, вызванных собственными помехами подвижного носителя
KR101837845B1 (ko) 수중 표적 정보 획득 시스템 및 방법
RU2617447C1 (ru) Способ определения дальности до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором
RU2715409C1 (ru) Способ определения текущих координат цели в бистатическом режиме гидролокации
Ji et al. Deep sea AUV navigation using multiple acoustic beacons

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071102