RU2713584C1 - Secure method of optimum attachment to a mobile ground target - Google Patents

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to measurement information systems and combat aircraft systems. Proposed protected method of tying to a mobile ground target is based on a combination of a kinematic method of determining the inclined range (KMDR) and a modified elevation method for determining the current range to a mobile ground target (MEMDR) and involves implementation of optimal procedure of inertial-Doppler estimation and correction, as well as synthesis of baro-inertial channel for formation of absolute height and vertical speed.

EFFECT: broader functional capabilities of optoelectronic sighting and navigation systems (OESNS) of combat purpose objects by developing an additional, secure method of binding to a mobile ground target, as well as improving accuracy and efficiency of combat task (CT) solution by developing an alternative prediction of motion parameters of the target, unified with the mode of binding the optimal estimation procedure based on the modified, invariant to the relief of the underlying surface of the elevation procedure for calculating the inclined range.

1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительных информационных систем и комплексов боевых самолетов и вертолетов, в котором рассматривается решение одной из частных задач общей задачи прицеливания, заключающейся в разработке математической процедуры определения текущего местоположения цели и параметров ее движения без включения лазерного дальномера.The invention relates to the field of measuring information systems and complexes of combat aircraft and helicopters, which addresses the solution of one of the particular tasks of the general aiming problem, which consists in developing a mathematical procedure for determining the current location of a target and its motion parameters without turning on a laser rangefinder.

Известен ряд способов решения указанной задачи, приведенных в учебнике Р.В. Мубаракшина, В.М. Балуева, Б.В. Воронова «Прицельные системы стрельбы», Часть 1, ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1973 г [1]:A number of known methods for solving this problem are given in the textbook R.V. Mubarakshina, V.M. Balueva, B.V. Voronov "Aiming systems of firing", Part 1, VVIA them. NOT. Zhukovsky, 1973 [1]:

- способ определения скорости и ускорения цели через ее координаты и их производные (стр. 43-46);- a method for determining the speed and acceleration of a target through its coordinates and their derivatives (p. 43-46);

- способ определения скорости и ускорения путем измерения угловых скоростей и ускорений головки визирного устройства и производных дальности (стр. 46-49);- a method for determining speed and acceleration by measuring angular velocities and accelerations of the head of the sighting device and range derivatives (p. 46-49);

- способ определения скорости и ускорения цели через ее относительные координаты, измеряемые в различные моменты времени (стр. 49-51).- a method for determining the speed and acceleration of a target through its relative coordinates, measured at various points in time (p. 49-51).

Перечисленные методы определения параметров движения цели представляются физически обоснованными. Но при этом уровень их инженерной проработки и прикладная значимость свидетельствуют о том, что при их разработке, очевидно, не стояла задача их эффективного промышленного использования, а преследовалась цель получения выражений для прямого расчета тех или иных параметров движения цели.The listed methods for determining the parameters of the movement of the target seem physically justified. But at the same time, the level of their engineering study and applied significance indicate that during their development, obviously, the task was not their effective industrial use, but the aim was to obtain expressions for the direct calculation of various parameters of the target’s movement.

Представляется, что указанный подход далек от инженерного, поскольку, в соответствии с ним, для расчета параметров, типа дальности до цели и углов ее визирования, предполагается использование их первых и вторых производных, что непреемлемо при разработке точных математических процедур.It seems that this approach is far from engineering, since, in accordance with it, to calculate the parameters, such as the distance to the target and the angles of its sight, it is assumed to use their first and second derivatives, which is unacceptable in the development of exact mathematical procedures.

В учебном пособии В.Г. Гришутина «Лекции по авиационным прицельным системам стрельбы», КВВАИУ, Киев, 1980 г [2] представлен пример оптимального оценивания составляющих скорости цели, но для частного случая ее прямолинейного равномерного движения (стр. 164-167).In the textbook V.G. Grishutin's “Lectures on Aircraft Aiming Systems”, KVVAIU, Kiev, 1980 [2] presents an example of optimal estimation of the components of the target’s speed, but for a particular case of its straight-line uniform movement (p. 164-167).

Дополнительно, но уже для общего случая движения цели, в [2], в подразделе «Способ прицеливания, основанный на последовательном уточнении данных о движении цели» (стр. 328) даются следующие полезные рекомендации относительно определения параметров ее движения:Additionally, but already for the general case of target movement, in [2], in the subsection “Aiming method based on sequential refinement of target movement data” (p. 328), the following useful recommendations are given regarding the determination of its motion parameters:

«В маневренном бою, как правило, остро испытывается дефицит времени, поэтому при прицеливании по движущейся цели может оказаться нецелесообразным сразу оценивать все параметры ее движения.“In a maneuvering battle, as a rule, there is an acute shortage of time, so when aiming at a moving target it may not be practical to immediately evaluate all the parameters of its movement.

На практике более предпочтительной может быть их оценка, выполненная последовательно несколько раз. В каждом новом цикле оценивания производится уточнение данных, полученных в предыдущем цикле.In practice, they may be preferable to their assessment, performed sequentially several times. In each new assessment cycle, the data obtained in the previous cycle is refined.

С каждым таким циклом точность решения рассматриваемой задачи, а, следовательно, и точность прицеливания, закономерно должна увеличиваться и достигать некоторого предельного значения, определяемого, как динамикой системы оценивания, так и имеющими место случайными ошибками (шумами) измерения относительных координат текущего местоположения цели».With each such cycle, the accuracy of the solution of the problem under consideration, and, consequently, the accuracy of aiming, should naturally increase and reach a certain limit value, determined both by the dynamics of the rating system and the random errors (noise) in measuring the relative coordinates of the current target location ”.

Указанные рекомендации, если их рассматривать в пределе, при достаточно малом цикле измерения относительных координат текущего местоположения цели, не превышающем 0,1 секунды, и таком же цикле их обработки и оптимального оценивания по ним искомых параметров движения цели, таких, как составляющие ее скорости и ускорения, следует расценивать не иначе, как осмысленную необходимость разработки рекуррентных, сходящихся и ассимптотически устойчивых оптимальных математических процедур оценивания, нашедших применение в некоторых из отечественных разработок.These recommendations, if considered in the limit, with a sufficiently small cycle of measuring the relative coordinates of the current target location, not exceeding 0.1 seconds, and the same cycle of processing and optimal estimation of the desired parameters of the target’s movement, such as its speed components and acceleration, should be regarded only as a meaningful need to develop recurrent, convergent and asymptotically stable optimal mathematical estimation procedures that have found application in some of the homeland these developments.

Формализуя описание основанного на приведенных рекомендациях способа привязки к подвижной наземной цели, излагая его в характерных для него терминах и с акцентом на физическую суть выполняемых при его реализации операций, приведем его в следующем виде.Formalizing the description of the method of attachment to a moving ground target based on the above recommendations, setting it out in terms characteristic of it and with emphasis on the physical essence of the operations performed during its implementation, we present it in the following form.

Способ оптимальной привязки к подвижной наземной цели, включающий непрерывное угловое сопровождение цели и дискретное измерение/определение текущей наклонной дальности до нее, по каждому из которых с использованием измеренной инерциальной навигационной системой (ИНС) информации и текущих углов визирования цели с теле-тепловизионной обзорно-прицельной системы (ОПС) формируют входные сигналы оптимального фильтра-идентификатора в виде наблюдаемых на фоне случайных шумов измерения компонент дальности до цели в проекциях на оси подвижной системы координат (ПСК), при этом оценивание текущих координат относительного местоположения цели и компонент ее абсолютной линейной скорости и ускорения осуществляют в соответствии с кинематической моделью ее относительного движения, представленной в виде системы линейных уравнений 9-го порядка в проекциях на оси ПСК, для чего, по измеренной ИНС информации осуществляют расчет составляющих абсолютной угловой скорости ПСК в проекциях на ее же оси, а компоненты абсолютной линейной скорости объекта в осях ПСК используют в качестве известного управления, по окончании активной фазы режима привязки, определяемой ограничением на время непрерывной работы лазерного дальномера (ЛД), полученные в результате оптимальной идентификации значения оценок параметров движения цели запоминают и используют в качестве начальных условий в рекуррентной процедуре их проноза, который реализуют в соответствии с уравнениями для расчета априорных оценок, для чего расчет оптимальных коэффициентов усиления останваливают, сами коэффициенты усиления и входные сигналы фильтра обнуляют и, также, как и в режиме привязки, используют рассчитанные по измеренной ИНС угловой и навигационной информации текущие значения компонент абсолютной угловой скорости вращения ПСК и составляющих абсолютной линейной скорости объекта в проекциях на оси ПСК, а по текущим значениям парметров движения объекта и цели формируют искомые поправки на стрельбу и в виде подвижной прицельной марки (ППМ) выдают их на коллиматорный прицел летчика, по которому, управлением объекта, осуществляют их отработку и прицельное применение выбранных неуправляемых средств поражения.The method of optimal reference to a moving ground target, including continuous angular tracking of the target and discrete measurement / determination of the current slant range to it, for each of which using the measured inertial navigation system (ANN) information and the current viewing angles of the target with a thermal imaging surveillance and sight systems (OPS) form the input signals of the optimal filter-identifier in the form of measurements of the components of the range to the target in the projections on the movable axis observed against the background of random noise th coordinate system (UCS), while assessing the current coordinates of the relative location of the target and the components of its absolute linear velocity and acceleration is carried out in accordance with the kinematic model of its relative motion, presented in the form of a system of linear equations of the 9th order in projections on the axis of the UCS, for which, according to the measured ANN information, they calculate the components of the absolute angular velocity of the UCS in the projections on its axis, and the components of the absolute linear speed of the object in the axes of the UCS are used as control, at the end of the active phase of the binding mode, determined by the restriction on the time of continuous operation of the laser range finder (LD), the values of estimates of the parameters of motion of the target obtained as a result of optimal identification are remembered and used as initial conditions in the recurrent procedure of their transport, which is implemented in accordance with equations for calculating a priori estimates, for which the calculation of optimal amplification factors is stopped, the amplification factors themselves and the input signals of the filter are reset to zero, and as in the anchor mode, the current values of the components of the absolute angular velocity of rotation of the UCS and the components of the absolute linear speed of the object in the projections on the axis of the UCS calculated on the basis of the measured ANN of angular and navigation information are used, and the desired shooting corrections are formed from the current values of the parameters of the movement of the object and target and in the form of a movable aiming mark (PPM) issue them to the collimator sight of the pilot, according to which, by controlling the facility, they are worked out and targeted use of the selected uncontrolled medium effect of defeat.

Учитывая, что предметом предлагаемого изобретения является синтез защищенного способа определения парметров относительного местоположения и движения цели, исключающего использование лазерного дальномера из состава обзорно-прицельной системы (ОПС), для измерения текущих значений наклонной дальности до подвижной, в общем случае, маневрирующей цели, представляется логичным основными недостатками прототипа считать:Given that the subject of the present invention is the synthesis of a protected method for determining the parameters of the relative location and movement of the target, excluding the use of a laser rangefinder from the survey and sighting system (OPS), to measure the current values of the slant range to a moving, in general, maneuvering target, it seems logical the main disadvantages of the prototype are:

- незащищенность объекта боевого применения в режиме привязки к подвижной наземной цели по причине использования дискретных измерений лазерного дальномера;- insecurity of the object of military use in the mode of reference to a moving ground target due to the use of discrete measurements of the laser rangefinder;

- неприемлемая точность режима программного сопровождения цели - прогноза параметров относительного местоположения и движения цели в случае ее маневрирования и, как следствие, низкая эффективность решения боевой задачи (БЗ).- unacceptable accuracy of the target software tracking mode - forecasting the parameters of the relative location and movement of the target in case of its maneuvering and, as a result, low efficiency of the combat mission (BZ) solution.

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- расширение функциональных возможностей оптико-электронных прицельно-навигационных комплексов (ОЭПрНК) объектов боевого назначения за счет разработки защищенного способа полноценной привязки к подвижной наземной цели, исключают использование лазерного дальномера;- expanding the functionality of optoelectronic sighting and navigation systems (OEPrNK) of military targets due to the development of a secure way to fully associate with a moving ground target, exclude the use of a laser rangefinder;

- повышение точности и эффективности решения боевой задачи (БЗ) посредством реализации, унифицированной с режимом привязки процедуры оптимального оценивания на основе модифицированной, инвариантной к рельефу подстилающей поверхности угломестной процедуры расчета наклонной дальности.- improving the accuracy and efficiency of the combat mission (BZ) solution through an implementation unified with the binding mode of the optimal estimation procedure based on the modified, invariant to the relief of the underlying surface, elevation-inclined range calculation procedure.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в защищенном способе оптимальной привязки к подвижной наземной цели (ПНЦ), включающем непрерывное угловое сопровождение цели и дискретное определение текущей наклонной дальности до нее, по каждому из которых с использованием измеренной инерциальной навигационной системой (ИНС) пилотажной и навигационной информации и текущих углов визирования цели с теле-тепловизионной обзорно-прицельной системы (ОПС) формируют входные сигналы оптимального фильтра-идентификатора в виде наблюдаемых на фоне случайных шумов измерения компонент относительной дальности до цели в проекциях на оси подвижной системы координат (ПСК), при этом оценивание текущих координат относительного местоположения ПНЦ и компонент ее абсолютной линейной скорости и ускорения осуществляют в соответствии с кинематической моделью ее относительного движения, представленной системой линейных взаимосвязанных дифференциальных уравнений 9-го порядка в проекциях на оси ПСК, для чего, по измеренной ИНС информации осуществляют расчет составляющих абсолютной угловой скорости ПСК в проекциях на ее оси, а компоненты абсолютной линейной скорости объекта в осях ПСК используют в качестве известного управления, по оцененным в процессе оптимальной фильтрации и идентификации значениям параметров относительного местоположения и движения цели и текущей воздушно-скоростной информации объекта формируют искомые поправки на стрельбу и в виде подвижной прицельной марки (ППМ) выдают их на коллиматорный прицел летчика, по которому, управлением объекта, осуществляют их отработку и прицельное применение выбранных неуправляемых авиационных средств поражения (АСП), дополнительно для формирования сигналов измерения, входных сигналов оптимального фильтра-идентификатора, последовательно используют кинематический метод определения текущей наклонной дальности (КМОД) и модифицированный угломестный способ определения наклонной дальности (МУСОД) до ПНЦ, первый из которых, КМОД, используют для обеспечения информационной состоятельности второго, МУСОД, для чего, в 60-75-ти метрах по пути ожидаемого следования реальной ПНЦ, выбирают характерный для наблюдаемого рельефа земной поверхности (РЗП) неподвижный наземный ориентир (ННО), наводят на него неподвижное перекрестие (НИИ) ОПС и сопровождают в одном из режимов углового сопровождения в течение 3-3,5 секунд, предварительно уведомив БЦВМ комплекса подачей команды «КМОД» о начале углового сопровождения выбранного ННО, в процессе чего, с частотой от 2-х до 10-ти герц, в зависимости от скорости объекта, измеряют полный срез навигационной

пилотажной (ψ_{и i}, υ_i, γ_i) и специальной (ϕ_{y i}, ϕ_{z i}) информации, и, обрабатывая (i-1)-ые текущие, i-ые измерения навигационных параметров последовательно формируют базовую дальность ΔD_{i-1 i} между двумя соседними отсчетными точками и текущие значения азимута A_{i-1 i} и угла места θ_{i-1 i} ее пространственной ориентации относительно ГСТ ONHE, направление осей которого соответствует точке с координатами ϕ_i-1, λ_i-1, а используя (i-1)-ый и i-ый массивы пилотажной и специальной информации, последовательно определяют углы A_i-1, θ_i-1 и A_i, θ_i пространственной ориентации векторов

и

определяющих текущее направление на ННО, используя которые формируют пространственные углы β_i-1 и β_i между базовым вектором

и векторами

и

соответственно, знание которых обеспечивает корректное решение пространственного треугольника дальностей, в результате чего последовательно определяют текущее значение дальности D_i до ННО и соответствующую ей геометрическую высоту h_i объекта относительно ННО, сравнением которой с текущей бароинерциальной высотой

определяют высоту Δh_i ННО и над уровнем моря и используют ее в рекуррентной процедуре нахождения среднего значения

массива указанных высот, при этом, после каждого очередного определения текущих значений параметров D_i,

осуществляют операцию переприсваивания, принимая i-ый массив измеренных и рассчитанных

параметров за (i-1)-ый, а точку, на которую осуществляется полет - за i-ую, чем реализуют алгоритмический повтор приведенной процедуры КМОД, по окончании 1-го, вспомогательного этапа привязки к ПНЦ в БЦВМ комплекса формируют признак «КМОД ГОТОВ» и индицируют его на индикаторе оператора, по которому ОПС перенацеливают на реальную цель и нажимают кнопку «Привязка», по которой БЦВМ комплекса инициирует модифицированную угломестную процедуру расчета текущей наклонной дальности до ПНЦ, в которой сравнением текущей бароинерциальной высоты

объекта со средним значением высоты

ПНЦ над уровнем моря определяют текущую геометрическую высоту h_i объекта относительно цели, а используя текущее значение косинуса

угла между географической вертикалью и направлением на цель, определяют текущее значение наклонной дальности D_i до ПНЦ, на основе дискретной последовательности которых формируют массив входных сигналов оптимального фильтра-идентификатора параметров ПНЦ, последовательная обработка которых позволяет определить весь перечень параметров движения ПНЦ и обеспечить тем самым эффективное решение боевой задачи, при этом для обеспечения информационной состоятельности используемых в предлагаемом изобретении методов КМОД и МУСОД, формирование инерциальной информации реализуют в режиме инерциально-доплеровского оценивания и коррекции с расширением традиционной модели ошибок ИНС за счет включения в нее дифференциальных уравнений, описывающих характер изменения координат местоположения ИНС относительно доплеровского измерителя составляющих скорости (ДИСС) в проекциях на оси опорного трехгранника гироплатформы (ГП) ОТГП ИНС, чем обеспечивают корректное описание комплексной инерциально-доплеровской системы и повышенные характеристики наблюдаемости, точности и быстродействия оптимального оценивания ошибок ИНС, а синтез оптимального канала формирования бароинерциальной высоты и скорости ее изменения проводят параллельно с оптимальным комплексированием ИНС и ДИСС.The specified technical result is achieved due to the fact that in a secure method of optimal reference to a moving ground target (CTC), including continuous angular tracking of the target and discrete determination of the current slant range to it, for each of which using the measured inertial navigation navigation system (ANN) flight and the navigation information and the current viewing angles of the target with the thermal imaging surveillance and targeting system (OPS) form the input signals of the optimal filter identifier in the form of measured against the background of random noise, measurements of the components of the relative range to the target in projections on the axis of the moving coordinate system (UCS), while assessing the current coordinates of the relative location of the PNC and the components of its absolute linear velocity and acceleration are carried out in accordance with the kinematic model of its relative motion, represented by the system 9th order linear interconnected differential equations in projections on the UCS axis, for which, according to the measured ANN information, the components of the abs are calculated the LPS angular velocity in the projections on its axis, and the components of the absolute linear velocity of the object in the LPS axes are used as a known control, according to the values of the parameters of the relative location and movement of the target and the current air-speed information of the object, estimated during optimal filtering and identification, form the desired corrections for firing and in the form of a moving aiming mark (PPM) they are issued to the pilot’s collimator sight, according to which, by controlling the object, they are practiced and aimed aiming The choice of uncontrolled aircraft weapons (ASA), in addition to generating measurement signals, input signals of the optimal filter identifier, consistently uses the kinematic method for determining the current oblique range (CMOD) and the modified elevation method for determining the oblique range (MUSOD) to the PNC, the first of which , CMOD, is used to ensure the information consistency of the second, MUSOD, for which, at 60-75 meters along the path of the expected follow-up of the real PNC, they choose the character fixed for the observed relief of the Earth’s surface (RZP), a fixed landmark (NNO) is pointed at it by a fixed crosshair (SRI) of the FSA and escorted in one of the angular tracking modes for 3-3.5 seconds, having previously notified the complex computer with the command “CMOD »About the beginning of the angular tracking of the selected NGO, during which, with a frequency of 2 to 10 hertz, depending on the speed of the object, measure the full section of the navigation

flight (ψ _{and i} , υ _i , γ _i ) and special (ϕ _yi , ϕ _zi ) information, and, processing (i-1) -th current, i-th measurements of navigation parameters, consistently form the base range ΔD _{i-1 i} between two adjacent reference points and the current azimuth values A _{i-1 i} and elevation angle θ _{i-1 i of} its spatial orientation relative to the ONHE GTS, the direction of the axes of which corresponds to the point with coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 , and using (i -1) -th and i-th arrays of aerobatic and special information, sequentially determine the angles A _i-1 , θ _i-1 and A _i , θ _{i of} spatial orientation vectors

and

determining the current direction to NGOs, using which they form the spatial angles β _i-1 and β _i between the base vector

and vectors

and

accordingly, the knowledge of which ensures the correct solution of the spatial range triangle, as a result of which the current value of the range D _i to the NNO and the corresponding geometric height h _{i of the} object relative to the NNO are determined successively by comparing it with the current baroinertial height

determine the height Δh _i NGOs and above sea level and use it in the recurrence procedure of finding the average value

an array of the indicated heights, in this case, after each subsequent determination of the current values of the parameters D _i ,

carry out the reassignment operation, taking the i-th array of measured and calculated

parameters for the (i-1) th, and the point to which the flight is carried out - for the i-th, which implements the algorithmic repetition of the above CMOD procedure, at the end of the 1st, auxiliary stage of linking to the PNC in the computer complex, the sign “CMOD IS READY ”And indicate it on the operator’s indicator, by which the OPS are redirected to the real target and the“ Snap ”button is pressed, by which the complex's digital computer initiates a modified elevation procedure for calculating the current slant range to the PNC, in which by comparing the current baroinertial height

object with an average height

PNC above sea level determine the current geometric height h _{i of the} object relative to the target, and using the current cosine value

angle between the geographic vertical and the direction to the target, determine the current value of the inclined range D _i to the PNC, on the basis of a discrete sequence of which form an array of input signals of the optimal filter identifier of the PNC parameters, sequential processing of which allows you to determine the entire list of motion parameters of the PNC and thereby ensure effective a combat mission, while to ensure the information consistency of the CMOD and MUSOD methods used in the proposed invention, is formed inertial information is implemented in the inertial-Doppler estimation and correction mode with the extension of the traditional ANN error model due to the inclusion of differential equations describing the nature of the change in the coordinates of the ANN location relative to the Doppler meter of velocity components (DISS) in projections on the axis of the reference trihedral of the gyro platform (GP) OTGP ANN, which provides a correct description of the complex inertial-Doppler system and enhanced characteristics of observability, accuracy and speed Corollary ANN optimal estimation errors, and synthesis of the optimal channel formation baroinertsialnoy height and its rate of change is performed in parallel with the INS and optimal aggregation in Diss.

Приведем перечень и описание фигур, которые потребуются при осуществлении предлагаемого изобретения.Here is a list and description of the figures that will be required in the implementation of the invention.

На фиг. 1 приведена ориентация инерциальной системы координат (ИСК) OXYZ, гринвической системы координат (ГСК) OX'Y'Z' и географического сопровождающего трехгранника (ГСТ) ONHE на земном эллипсоиде вращения.In FIG. Figure 1 shows the orientation of the OXYZ inertial coordinate system (HSC), OX'Y'Z 'Green coordinate system (HSC) and ONHE geographic accompanying trihedron (HST) on the Earth's rotation ellipsoid.

ИСК OXYZ - это абсолютно неподвижная система координат, связанная со звездами.OXYZ ISK is an absolutely motionless coordinate system associated with stars.

ГСК OX'Y'Z' - это система координат, связанная с Землей, ось ОХ' которой параллельна оси вращения Земли, ось OY' - лежит в плоскости гринвического меридиана, а ось OZ' дополняет их до правого ортогонального трехгранника и направлена на Восток.GSK OX'Y'Z 'is the coordinate system associated with the Earth, the axis OX' of which is parallel to the axis of rotation of the Earth, the axis OY '- lies in the plane of the green meridian, and the axis OZ' complements them to the right orthogonal trihedron and is directed to the East.

Рассогласование ГСК OX'Y'Z' и ИСК OXYZ определяется углом ut, где u - угловая скорость суточно-годового вращения Земли, t - текущее время. В начальный момент времени рассматриваемые системы координат совпадают.The mismatch between the HSC OX'Y'Z 'and the HSC OXYZ is determined by the angle ut, where u is the angular velocity of the daily-annual rotation of the Earth, t is the current time. At the initial moment of time, the considered coordinate systems coincide.

На фиг. 2 приведена взаимная ориентация ГСК OX'Y'Z' и ГСТ ONHE.In FIG. 2 shows the relative orientation of HSC OX'Y'Z 'and GTS ONHE.

Их рассогласование определяется углами географической долготы λ и широты ϕ.Their mismatch is determined by the angles of geographic longitude λ and latitude ϕ.

Переход от осей ГСК OX'Y'Z' к осям ГСТ ONHE осуществляется посредством двух последовательных поворотов на угол λ и угол ϕ с угловыми скоростями

соответственно.The transition from the axes of the HSC OX'Y'Z 'to the axes of the GTS ONHE is carried out by two successive rotations through the angle λ and the angle ϕ with angular velocities

respectively.

Приведенное на фиг. 2 направление отсчета углов λ и ϕ и угловых скоростей

является положительным.Referring to FIG. 2 reference direction of angles λ and ϕ and angular velocities

is positive.

На фиг. 3 приведена взаимная ориентация ГСТ ONHE и связанной с объектом (ССК) Oxyz.In FIG. Figure 3 shows the relative orientation of the GTS ONHE and the associated with the object (CCK) Oxyz.

Их рассогласование определяется углами истинного курса ψ_и тангажа υ и крена γ объекта.Their mismatch is determined by the angles of the true course ψ _and pitch υ and roll γ of the object.

Переход от осей ГСТ ONHE к осям ССК Oxyz осуществляется посредством трех последовательных поворотов на углы ψ_и, υ и γ с угловыми скоростями

The transition from the axes of the GTS ONHE to the axes of the SSK Oxyz is carried out by means of three successive turns at the angles ψ _and , υ and γ with angular velocities

Приведенное на фиг. 3 направление отсчета углов ψ_и, υ, γ и угловых скоростей

является положительным.Referring to FIG. 3 reference direction of angles ψ _and , υ, γ and angular velocities

is positive.

На фиг. 4 приведена взаимная ориентация ССК Oxyz и лучевой системы координат (ЛСК) Ox_Лy_Лz_Л.In FIG. 4 shows the relative orientation of the SSC Oxyz and the beam coordinate system (LSC) Ox _Л y _Л z _Л.

Их рассогласование определяется углами ϕ_y, ϕ_z визирования цели. Ось Ох_Л ЛСК направлена на цель, с указанной осью при угловом сопровождении цели совпадает вектор

наклонной дальности до цели.Their mismatch is determined by the angles ϕ _y , ϕ _{z of the} target sight. The axis ОX _Л ЛСК is directed to the target, with the indicated axis coinciding with the target's angular tracking the vector

slant range to the target.

Переход от осей ССК Oxyz к осям ЛСК Ox_Лy_Лz_Л осуществляется посредством двух последовательных поворотов на углы ϕ_y и ϕ_z с угловыми скоростями

соответственно.The transition from the axes of the SSK Oxyz to the axes of the LSK Ox _L y _L z _{L is} carried out by means of two successive turns at angles ϕ _y and ϕ _z with angular velocities

respectively.

Приведенное на фиг. 4 направление отсчета углов ϕ_y, ϕ_z и угловых скоростей

является положительным.Referring to FIG. 4 reference direction of angles ϕ _y , ϕ _z and angular velocities

is positive.

На фиг. 5 приведена взаимная ориентация ГСТ ONHE и ЛСК Ox_Лy_Лz_Л.In FIG. 5 shows the relative orientation of the ONHE GTS and LSC Ox _L y _L z _L.

Их рассогласование определяется углом азимута А и углом места θ направления на цель, а также углом лучевого крена γ_Л.Their mismatch is determined by the azimuth angle A and the elevation angle θ of the direction to the target, as well as the beam angle γ _L.

Переход от осей ГСТ ONHE к осям ЛСК Ox_Лy_Лz_Л осуществляется посредством трех последовательных поворотов на углы А, θ и γ_Л с угловыми скоростями

соответственно.The transition from the axes of the GTS ONHE to the axes of the LSK Ox _L y _L z _{L is} carried out by means of three successive turns at angles A, θ and γ _L with angular velocities

respectively.

Приведенное на фиг. 5 направление отсчета углов A, θ и γ_Л и угловых скоростей

является положительным.Referring to FIG. 5 reference direction of angles A, θ and γ _L and angular velocities

is positive.

На фиг. 6 приведена возможная схема относительного движения цели (Ц), для случая полета объекта (ЛА) над холмисто-гористой подстилающей поверхностью.In FIG. Figure 6 shows a possible diagram of the relative motion of the target (C) for the case of the flight of an object (LA) over a hilly-mountainous underlying surface.

Под приведенными на указанной схеме обозначениями параметров движения объекта и цели следует понимать:Under the designations of the parameters of the movement of the object and the target given in the indicated diagram should be understood:

θ_i - угол между местной географической вертикалью и направлением на цель, косинус с θ_i угла которого сформирован по i-ым измерениям углов визирования цели и углов крена и тангажа объекта;θ _i is the angle between the local geographic vertical and the direction to the target, the cosine with θ _{i of the} angle of which is formed by the i-th measurements of the target’s viewing angles and the roll and pitch angles of the object;

УМ - уровень моря, относительно которого осуществляется отсчет бароинерциальной высоты

сформированной, как результат оптимального комплексирования измерений вертикального канала ИНС и баровысотомера из состава системы воздушных сигналов (СВС);UM - sea level, relative to which the reading of the baroinertial height

formed as a result of optimal integration of measurements of the vertical channel of the ANN and bar altimeter from the composition of the system of air signals (SHS);

h_i - расчетное значение текущей, i-ой высоты объекта относительно цели, или иначе, превышение объекта над целью, расчет h_i осуществляют в соответствии с выражением

h _i - the calculated value of the current, i-th height of the object relative to the target, or otherwise, the excess of the object over the target, the calculation of h _{i is} carried out in accordance with the expression

Δh_i - текущее, i-oe значение высоты цели над уровнем моря, формируется сравнением бароинерциальной высоты

и расчетной высоты h_i объекта:Δh _i - current, i-oe value of the target’s height above sea level, is formed by comparing the baroinertial height

and the estimated height h _{i of the} object:

- текущее значение дальности до неподвижного ориентира, рассчитанное на основе кинематического метода определения дальности (КМОД);

- the current value of the range to a fixed reference point, calculated on the basis of the kinematic method for determining the range (CMOD);

D_i - текущее расчетное значение дальности до цели, рассчитываемое в соответствии с выражением D_i=-h_i/cθ_i;D _i - the current calculated value of the distance to the target, calculated in accordance with the expression D _i = -h _i / cθ _i ;

На фиг. 7 приведен пространственный треугольник дальностей, на которой представлены:In FIG. 7 shows the spatial triangle of ranges, which presents:

- вектор

базовой дальности между двумя соседними отсчетными точками i-1 и i;- vector

base range between two adjacent reference points i-1 and i;

- векторы

и

определяющие направление на цель (ориентир) из точек i-1 и i соответственно;- vectors

and

determining the direction to the target (landmark) from points i-1 and i, respectively;

- углы β_i-1, β_i между базовым вектором

и векторами

и

- angles β _i-1 , β _i between the base vector

and vectors

and

На фиг. 8 приведена взаимная ориентация ГСТ ONHE и ОТГП ИНС Oξηζ. Переход от осей ГСТ ONHE к осям ОТГП ИНС Oξηζ осуществляется посредством поворота на угол χ азимутальной ориентации ОТГП ИНС.In FIG. Figure 8 shows the relative orientation of the GTS ONHE and the OGPN ANN Oξηζ. The transition from the axes of the GTS ONHE to the axes of the OTGP ANN Oξηζ is carried out by rotation through the angle χ of the azimuthal orientation of the OTGP ANN.

Приведенное на фиг. 8 направление отсчета угла χ и угловой скорости

является положительным.Referring to FIG. 8 reference direction of the angle χ and angular velocity

is positive.

На фиг. 9 приведена взаимная ориентация ОТГП ИНС Oξηζ и ССК Oxyz.In FIG. Figure 9 shows the mutual orientation of the OTGP ANN Oξηζ and SSK Oxyz.

Их рассогласование определяется углами гироскопического курса ψ_г, тангажа и υ крена γ объекта.Their mismatch is determined by the angles of the gyroscopic course ψ _g , pitch and υ roll γ of the object.

Переход от осей ОТГП Oξηζ к осям ССК Oxyz осуществляется посредством трех последовательных поворотов на углы ψ_г, υ и γ с угловыми скоростями

соответственно.The transition from the axes of the OGP Oξηζ to the axes of the SSK Oxyz is carried out by means of three successive rotations through the angles ψ _g , υ and γ with angular velocities

respectively.

Приведенное на фиг. 9 направление отсчета углов ψ_г, υ, γ и угловых скоростей

является положительным.Referring to FIG. 9 reference direction of the angles ψ _g , υ, γ and angular velocities

is positive.

Процедура решения представленного треугольника дальностей приведена ниже, при описании кинематического метода определенич дальности.The procedure for solving the presented range triangle is given below, when describing the kinematic method for determining the range.

С целью раскрытия физической сути предлагаемого способа привязки к подвижной наземной цели приведем подробное описание представленных выше систем координат, связывающих их матричных преобразований, дифференциальных уравнений относительного движения объекта и цели и входящих в них параметров, а также оптимальных математических процедур дискретной фильтрации Калмана.In order to disclose the physical essence of the proposed method of binding to a moving ground target, we will give a detailed description of the coordinate systems presented above, connecting their matrix transformations, differential equations of the relative motion of the object and the target and the parameters included in them, as well as optimal mathematical procedures for discrete Kalman filtering.

В соответствии с фиг. 2, векторно-матричное выражение для расчета компонент произвольного вектора в проекциях на оси ГСТ ONHE по известным его компонентам в осях ГСК OX'Y'Z' и обратное ему выражение, имеют вид:In accordance with FIG. 2, the vector-matrix expression for calculating the components of an arbitrary vector in the projections on the GTS axis ONHE according to its known components in the GCS axes OX'Y'Z 'and its inverse expression are:

Матрица G преобразования (1), в соответствии с фиг. 2, равна:The transformation matrix G (1), in accordance with FIG. 2 is equal to:

При этом матрица G^T обратного преобразования (2), являющаяся транспонированной по отношению к матрице G (3), будет равна:Moreover, the matrix G ^{T of the} inverse transformation (2), which is transposed with respect to the matrix G (3), will be equal to:

В выражениях (3), (4) и далее под «s» следует понимать синус, а под «с» - косинус соответствующего угла.In expressions (3), (4) and below, “s” should be understood as the sine, and by “c” - the cosine of the corresponding angle.

Матричные преобразования произвольного вектора из ГСТ ONHE в ССК Oxyz и обратно имеют вид:Matrix transformations of an arbitrary vector from ONHE GTS to Oxyz CCK and vice versa are of the form:

где матрица S_Г и транспонированная ей матрица

, в соответствии с фиг. 3, равны:where the matrix S _Γ and the matrix transposed to it

in accordance with FIG. 3 are equal to:

Матричные преобразования произвольного вектора из ССК Oxyz в ЛСК Ox_Лy_Лz_Л и обратно имеют вид:Matrix transformations of an arbitrary vector from SSK Oxyz to LSK Ox _Л y _Л z _Л and vice versa are of the form:

Входящие в (9) и (10) матрицы L и L^T, в соответствии с фиг. 4, равны:The matrices L and L ^T included in (9) and (10), in accordance with FIG. 4 are equal to:

Векторно-матричное выражение для расчета компонент произвольного вектора в проекциях на оси ЛСК Ox_Лy_Лz_Л по известным его составляющим в осях ГСТ ONHE и обратное ему выражение, имеют вид (фиг. 5):The vector-matrix expression for calculating the components of an arbitrary vector in the projections on the LSC axis Ox _Л y _Л z _Л according to its known components in the axes of the GTS ONHE and its inverse expression have the form (Fig. 5):

где матрица

и транспонированная ей матрица

, в соответствии с фиг. 5, равны:where is the matrix

and the matrix transposed to it

in accordance with FIG. 5 are equal:

В соответствии с видом матрицы

(15), выражения для расчета азимута А и угла места θ направления на цель (или ориентир), имеют вид:In accordance with the type of matrix

(15), the expressions for calculating the azimuth A and elevation angle θ of the direction to the target (or landmark) are:

где

(i=1-3, j=1-3) - соответствующие элементы матрицы

(15).Where

(i = 1-3, j = 1-3) are the corresponding elements of the matrix

(fifteen).

Последние матрицы (15), (16) и выражения (17) для расчета азимута А и угла места θ направления на цель являются вспомогательными.The last matrices (15), (16) and expressions (17) for calculating the azimuth A and the elevation angle θ of the direction to the target are auxiliary.

Векторно-матричное выражение для расчета компонент произвольного вектора в проекциях на оси ССК Oxyz по известным его составляющим в осях ОТГП ИНС Oξηζ обратное ему выражение имеют вид:The vector-matrix expression for calculating the components of an arbitrary vector in the projections on the SSK axis Oxyz according to its known components in the axes of the OTGP ANS Oξηζ its inverse expression is:

где матрица S₀ и транспонированная ей матрица

в соответствии с фиг. 8, будут равны:where the matrix S ₀ and the matrix transposed to it

in accordance with FIG. 8 will be equal to:

Векторно-матричное выражение для расчета компонент произвольного вектора в проекциях на оси ОТГП ИНС Oξηζ по известным его составляющим в проекциях на оси ГСТ ONHE и обратное ему выражение будут иметь вид:The vector-matrix expression for calculating the components of an arbitrary vector in the projections on the axis of the OTGP ANN Oξηζ according to its known components in the projections on the axis of the GTS ONHE and its inverse expression will look like:

где матрица G и транспонированная ей матрица G^T, в соответствии с фиг. 7, равны:where the matrix G and the matrix G ^T transposed to it, in accordance with FIG. 7 are equal to:

В процессе углового сопровождения цели возникнет необходимость постоянного вычисления текущей ориентации линии визирования ОПС относительно осей ГСТ ONHE на основе текущих измерений обзорно-прицельной системы (ϕ_y, ϕ_z) и углов ориентации объекта ψ_и, υ, γ.In the process of angular tracking of the target, it will become necessary to constantly calculate the current orientation of the OPS line of sight with respect to the ONHE GTS axes based on current measurements of the sighting system (ϕ _y , ϕ _z ) and object orientation angles ψ _and , υ, γ.

Необходимые для этого векторно-матричные выражения можно получить,

подставляя выражение (5) в выражение (9) и выражение (10) в выражение (6).The necessary vector-matrix expressions can be obtained,

substituting expression (5) in expression (9) and expression (10) in expression (6).

Приведем их:We give them:

В соответствии с векторно-матричными выражениями (13), (18) и видом матрицы

(15), ориентация ЛВ ОПС относительно ГСТ ONHE, будет определяться элементами первой строки матрицы

, а именно элементами

.In accordance with the vector-matrix expressions (13), (18) and the type of matrix

(15), the orientation of the OPS LP relative to the ONHE GTS will be determined by the elements of the first row of the matrix

, namely, elements

.

Выражения для них после нахождения произведения матриц LS, могут быть представлены в следующем виде:The expressions for them after finding the product of the LS matrices can be represented as follows:

Подставляя в (17) полученные выше выражения для элементов

(20) получим искомые выражения для расчета углов текущего азимута А и угла места θ направления на сопровождаемую цель (ориентир).Substituting in (17) the expressions obtained above for the elements

(20) we obtain the desired expressions for calculating the angles of the current azimuth A and the elevation angle θ of the direction to the tracked target (landmark).

Расчет текущих значений элементов

матрицы

и углов А и θ визирования цели при реализации кинематического метода определения дальности (КМОД) до подвижной наземной цели должен осуществляться непрерывно с некоторой заранее установленной дискретностью.Calculation of current values of elements

matrices

and the angles A and θ of the target’s sighting when implementing the kinematic method for determining the distance (CMOD) to a moving ground target should be carried out continuously with some predetermined discreteness.

Для раскрытия физической сути КМОДа, а также с целью предания представленным выше материалам практической напрвленности, приведем один из возможных вариантов полета объекта относительно цели (ориентира), наклонная дальность до которой подлежит определению (фиг. 6).To disclose the physical essence of the CMOD, as well as to bring the above materials to the practical direction, we present one of the possible options for the flight of the object relative to the target (landmark), the inclined distance to which must be determined (Fig. 6).

В приведенном на фиг.6 варианте представлен полет объекта непосредственно на сопровождаемую цель (ориентир). Возможен и другой вариант полета, когда сопровождаемая цель (ориентир) находятся справа или слева от направления полета - это вариант облета цели без сближения с ней.In the embodiment shown in FIG. 6, the flight of an object directly to an escorted target (landmark) is shown. Another flight option is also possible, when the accompanied target (landmark) is located to the right or left of the flight direction - this is an option of flying around the target without approaching it.

Для информационного обеспечения рассматриваемого метода определения дальности на пути следования объекта с заранее установленной дискретностью, принимаемой, в зависимости от скорости полета, равной 0,1-0,5 сек, производят измерение следующих параметров:To provide information for the considered method of determining the range along the route of an object with a pre-set discreteness, taken, depending on the flight speed, equal to 0.1-0.5 seconds, measure the following parameters:

- географических координат текущего местоположения объекта ϕ_i, λ_i, h_i, где h_i - бароинерциальная высота;- geographical coordinates of the current location of the object ϕ _i , λ _i , h _i , where h _i - baroinertial height;

- текущих углов ϕ_yi, ϕ_zi визирования цели (ориентира) совместно с текущими углами пространственной ориентации объекта ψ_иi, υ_i, γ_i.- current angles ϕ _yi , ϕ _{zi of the} target (landmark) sighting together with the current spatial orientation angles of the object ψ and _i , υ _i , γ _i .

В каждый текущий момент времени совместно обрабатывают текущий, i-ый, и предыдущий, (i-1)-ый массивы приведенной выше информации.At each current point in time, the current, i-th, and previous, (i-1) -th arrays of the above information are jointly processed.

При этом реализуют следующие математические процедуры:In this case, the following mathematical procedures are implemented:

1. Расчет линейной дальности ΔD_{i-1 i} между двумя отсчетными точками (i-1)-ой и i-ой и углов A_i-1,i, θ_i-1,i ее ориентации относительно ГСТ ONHE, соответствующего местоположению (i-1) точки.1. The calculation of the linear range ΔD _{i-1 i} between two reference points of the (i-1) th and i-th and angles A _{i-1, i} , θ _{i-1, i of} its orientation relative to the ONHE GTS corresponding to the location (i -1) points.

2. Расчет значений азимута A_i-1 и угла места θ_i-1 вектора

направления на цель (ориентир) в (i-1) момент времени.2. The calculation of the azimuth values A _i-1 and elevation angle θ _{i-1 of the} vector

directions to the target (landmark) at (i-1) time.

3. Расчет значений азимута A_i и угла места θ_i вектора

направления на цель (ориентир) в i-ый момент времени.3. The calculation of the azimuth values A _i and elevation angle θ _{i of the} vector

directions to the target (landmark) at the i-th point in time.

4. Расчет пространственных углов β_i-1 и β_i между векторами

соответственно.4. The calculation of the spatial angles β _i-1 and β _i between the vectors

respectively.

5. Решение пространственного треугольника дальностей и определение текущей дальности D_i до цели (ориентира).5. The solution of the spatial range triangle and the determination of the current range D _i to the target (landmark).

Приведем описание перечисленных выше математических процедур.Here is a description of the above mathematical procedures.

1. При расчете линейной дальности ΔD_{i-1 i} между двумя отсчетными точками, (i-1)-ой и i-ой, целесообразно использовать аппарат линейных гринвичских координат, в соответствии с которым в каждой точке текущего местоположения объекта с координатами ϕ, λ, h может быть поставлена в соответствие тройка X', Y', Z' линейных гринвичских координат.1. When calculating the linear range ΔD _{i-1 i} between two reference points, (i-1) and i-th, it is advisable to use the linear Greenwich coordinates, in accordance with which at each point of the current location of the object with coordinates ϕ, λ , h can be associated with a triple X ', Y', Z 'of linear Greenwich coordinates.

Зная географические координаты двух соседних отсчетных точек, (i-1)-ой и i-ой, определяют их гринвичские координаты, которые физически представляют из себя проекции точек с координатами ϕ_i-1, λ_i-1, h_i-1 и ϕ_i, λ_i, h_i на оси гринвичской системы координат OX'Y'Z'.Knowing the geographical coordinates of two neighboring reference points, (i-1) and i-th, determine their Greenwich coordinates, which are physically the projections of points with coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 , h _i-1 and ϕ _i , λ _i , h _i on the axis of the Greenwich coordinate system OX'Y'Z '.

Для текущей, i-ой точки выражения для гринвичских координат X', Y', Z' будут иметь вид:For the current, i-th point, the expressions for the Greenwich coordinates X ', Y', Z 'will look like:

Аналогичные выражения для предыдущей, (i-1)-ой точки запишем в следующем виде:We write down similar expressions for the previous, (i-1) -th point in the following form:

В приведенных выражениях (21), (22) под а следует понимать большую ось земного эллипсоида, а под е² - квадрат первого эксцентриситета:In the above expressions (21), (22), a should be understood as the major axis of the earth's ellipsoid, and by e ^{2 the} square of the first eccentricity:

где b - малая ось земного эллипсоида вращения.where b is the minor axis of the earth's ellipsoid of revolution.

Приведенные параметры для эллипсоида Ф.Н. Красовского принимают равными:The given parameters for the ellipsoid F.N. Krasovsky is taken equal:

a=6378245 м a = 6378245 m

a=6356863 м a = 6356863 m

е²=0,0066934e ² = 0,0066934

Очевидно, что разности между текущими (21) и предшествующими (22) компонентами гринвичских координат:Obviously, the differences between the current (21) and previous (22) components of the Greenwich coordinates:

являются составляющими вектора дальности

направленного от точки i-1 к точке i.are components of the range vector

directed from point i-1 to point i.

Соответственно, обратные им (24) компоненты:Accordingly, the components inverse to them (24):

это составляющие вектора дальности

направленного от точки i к точке (i-1).these are the components of the range vector

directed from point i to point (i-1).

Приведем составляющие (24) прямого вектора дальности

к осям ГСТ ONHE соответствующей точке (i-1). Поэтому указанная операция должна быть выполнена с использованием географических координат ϕ_i-1, λ_i-1, соответствующих точке «ОТ» - от которой исходит вектор

We present the components (24) of the direct range vector

to the axes of the GTS ONHE corresponding point (i-1). Therefore, this operation must be performed using the geographical coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 corresponding to the point "FROM" - from which the vector

В соответствии с векторно-матричным выражением (1) и видом матрицы G (3), выражения для составляющих ΔN_{i-1 i}, ΔH_{i-1 i}, ΔE_{i-1 i} вектора

в проекциях на оси ГСТ ONHE, соответствующего точке с координатами ϕ_i-1, λ_i-1, будут иметь следующий вид:In accordance with the vector-matrix expression (1) and the type of matrix G (3), the expressions for the components ΔN _{i-1 i} , ΔH _{i-1 i} , ΔE _{i-1 i of the} vector

in projections on the GTS axis ONHE, corresponding to a point with coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 , will have the following form:

Модуль ΔD_{i-1 i} вектора дальности

может быть определен с использованием любых приведенных выше составляющих (24), (25, (26). Целесообразно определять их с использованием компонент (26):Range ΔD _{i-1 i} range vector

can be determined using any of the above components (24), (25, (26). It is advisable to determine them using component (26):

Ориентация вектора

относительно осей ГСТ ONHE будет определяться азимутом A_{i-1 i} и углом места θ_{i-1 i}.Vector orientation

relative to the axes of the GTS ONHE will be determined by the azimuth A _{i-1 i} and elevation angle θ _{i-1 i} .

В соответствии с принятым направлением отсчета указанных углов (фиг. 5), можно показать, что выражения для их расчета будут иметь следующий вид:In accordance with the accepted reference direction of the indicated angles (Fig. 5), it can be shown that the expressions for their calculation will have the following form:

После того, как определена ориентация базового вектора

пространственного треугольника дальностей (фиг. 7), приведем достаточно полезное векторно-матричное выражение, которое будет использовано ниже, при решении упомянутого выше треугольника дальностей.After the orientation of the base vector is determined

spatial triangle of ranges (Fig. 7), we present a fairly useful vector-matrix expression, which will be used below, when solving the aforementioned triangle of ranges.

Для этого введем в рассмотрение некоторую систему координат

(символ «Б» означает «базовый») с осью Ох_Б которой связан вектор

Тогда, очевидно, векторно-матричное выражение, связывающее компоненты вектора

в проекциях на оси базовой системы координат (БСК) и ГСТ ONHE, будут иметь следующий вид:To do this, we introduce some coordinate system

(symbol "B" means "base") with Ox _B which is bonded vector

Then, obviously, the vector-matrix expression connecting the components of the vector

in projections on the axis of the base coordinate system (BSK) and GTS ONHE, will have the following form:

где матрица

будет иметь вид, аналогичный матрице (15), но в функции углов A_{i-1 i}, θ_{i-1 i} (28) при γ_Л=0. Значение γ_Л принято равным нулю, поскольку связь между ΔD_{i-1 i} и его компонентами ΔD_N, ΔD_H, ΔD_E однозначно будет определяться поворотами на угол азимута A_{i-1 i} и угол места θ_{i-1 i} (см. фиг. 5).where is the matrix

will have a form similar to matrix (15), but in the function of angles A _{i-1 i} , θ _{i-1 i} (28) with γ _Л = 0. The value of γ _{L is} taken equal to zero, since the connection between ΔD _{i-1 i} and its components ΔD _N , ΔD _H , ΔD _E will be unambiguously determined by turning the azimuth angle A _{i-1 i} and elevation angle θ _{i-1 i} (see Fig. . 5).

Следовательно, матрица

будет иметь вид:Therefore, the matrix

will look like:

2. Для определения угловой ориентации вектора дальности

связанного с направлением на цель (ориентир) в (i-1)-ой точке воспользуемся приведенными выше векторно-матричными выражениями (13), (18), видом матрицы

(15), а также выражениями (20) для элементов

первой строки матрицы

и выражениями для углов A и θ (17).2. To determine the angular orientation of the range vector

associated with the direction to the target (landmark) at the (i-1) th point, we use the above vector-matrix expressions (13), (18), the form of the matrix

(15), as well as expressions (20) for the elements

first row of the matrix

and expressions for angles A and θ (17).

По произведенным в (i-1)-ой точке измерениям углов ϕ_{y i-1}, ϕ_{z i-1} визирования цели (ориентира) и измеренным углам истинного курса ψ_{и i-1} крена γ_i-1 и тангажа υ_i-1 объекта в соответствии с (20), рассчитывают текущие значения элементов первой строки матрицы

According to the measurements of the angles ϕ _{y i-1} , ϕ _{z i-1 of} sighting the target (landmark) made at the (i-1) th point and the measured angles of the true course ψ _{and i-1 of the} roll γ _i-1 and pitch υ _i-1 object in accordance with (20), calculate the current values of the elements of the first row of the matrix

Расчет азимута A_i-1 и угла места θ_i-1, определяющих ориентацию вектора

совпадающего с направлением на цель (ориентир) в (i-1)-ой отсчетной точке, осуществляют в соответствии с выражениями (17):Calculation of the azimuth A _i-1 and elevation angle θ _i-1 , which determine the orientation of the vector

coinciding with the direction to the target (landmark) at the (i-1) -th reference point, is carried out in accordance with expressions (17):

3. Расчет углов ориентации вектора

совпадающего с направлением на цель (ориентир) в i-ой точке, осуществляют по аналогии с п. 2.3. The calculation of the orientation angles of the vector

coinciding with the direction to the target (landmark) at the i-th point, carried out by analogy with paragraph 2.

По произведенным измерениям углов ϕ_{y i}, ϕ_{z i} визирования цели (ориентира) и измеренным углам ψ_{и i}, υ_i, γ_i ориентации объекта рассчитывают текущие значения элементов

первой строки матрицы

Based on the measurements of the angles ϕ _yi , ϕ _{zi of the} target (landmark) sighting and the measured angles ψ _{and i} , υ _i , γ _{i of the} object’s orientation, the current values of the elements are calculated

first row of the matrix

Расчет азимута A_i и угла места θ_i осуществляют в соответствии с выражениями (17):The calculation of the azimuth A _i and elevation angle θ _{i is} carried out in accordance with expressions (17):

4. Для расчета пространственных углов β_i-1 и β_i между вектором

и векторами

соответственно предварительно получим необходимые для этого векторно-матричные выражения, связывающие компоненты векторов

и

в проекциях на оси лучевой для указанных векторов системы координат и ГСТ ONHE.4. To calculate the spatial angles β _i-1 and β _i between the vector

and vectors

accordingly, we first obtain the necessary vector-matrix expressions connecting the components of the vectors

and

in projections on the ray axis for the indicated coordinate system vectors and ONHE GTS.

Для этого введем в рассмотрение две ЛСК Ox_Лi-1y_Лi-1z_Лi-1 и Ох_Лiy_Лiz_Лi, с осями Ox_Лi-1 и Ох_Лi которых связаны векторы

и

соответственно.To do this, we introduce two _LSCs Ox _Лi-1 y _Лi-1 z _Лi-1 and _{Ох Лi} y _Лi z _Лi , with the axes Ox _Лi-1 and _{Ох Лi of} which the vectors

and

respectively.

По аналогии с (29), для компонент рассматриваемых векторов в проекциях на оси ЛСК Ox_Лi-1y_Лi-1z_Лi-1 и Ох_Лiy_Лiz_Лi и ГСТ ONHE будут правомочны следующие векторно-матричные выражения:By analogy with (29), for the components of the vectors under consideration in the projections on the LSC axis Ox _Лi-1 y _Лi-1 z _Лi-1 and _{Ох Лi} y _Лi z _Лi and GTS ONHE, the following vector-matrix expressions will be valid:

Матрицы

и

имеют вид, аналогичный матрице

(30), но с использованием углов (32) и (34).Matrices

and

are similar to the matrix

(30), but using angles (32) and (34).

Запишем их:We write them down:

Умножая слева векторно-матричное выражение (35) на

а (36) - на

получим следующие полезные выражения, которые являются обратными приведенным выше выражениям (35) и (36):Multiplying the vector-matrix expression (35) on the left by

and (36) - on

we obtain the following useful expressions that are inverse to the above expressions (35) and (36):

Подставляя (39) и (40) в полученное ранее векторно-матричное выражение (29), получим следующие искомые выражения:Substituting (39) and (40) into the previously obtained vector-matrix expression (29), we obtain the following desired expressions:

Входящие в (41), (42) матрицы

и

в соответствии с (37) и (38), равны:Matrices in (41), (42)

and

in accordance with (37) and (38), are equal to:

Из выражений (41) и (42) следует, что косинусы искомых углов, а именно, cβ_i-1 и cβ_i определяются элементами первой строки и первого столбца матриц

и

соответственно.It follows from expressions (41) and (42) that the cosines of the desired angles, namely, cβ _i-1 and cβ _{i are} determined by the elements of the first row and the first column of matrices

and

respectively.

В соответствии с видом матриц

(30) и

(43),

(44) искомые направляющие косинусы равны:According to the type of matrices

(30) and

(43),

(44) the sought guide cosines are equal to:

5. Решение пространственного треугольника скоростей i(i-1)Ц(ОР) (фиг. 7) и определение текущей, i-ой дальности D_i до цели (ориентира).5. The solution of the spatial velocity triangle i (i-1) C (RR) (Fig. 7) and the determination of the current, i-th range D _i to the target (landmark).

Исходными данными для решения пространственного треугольника скоростей являются:The initial data for solving the spatial velocity triangle are:

- базовая дальность ΔD_{i-1 i} между двумя соседними отсчетными точками (27);- the basic range ΔD _{i-1 i} between two adjacent reference points (27);

- косинусы cβ_i-1, cβ_i углов между вектором

и векторами

и

- cosines cβ _i-1 , cβ _{i of the} angles between the vector

and vectors

and

При известных cβ_i-1 и cβ_i достаточно просто определяются все три угла рассматриваемого треугольника.Given the known cβ _i-1 and cβ _i , all three angles of the triangle in question are determined quite simply.

Действительно, сами углы β_i-1 и β_i, учитывая, что они для рассматриваемого нами случая полета на цель (ориентир), являются острыми (<90°), могут быть рассчитаны в соответствии с выражениями:Indeed, the angles β _i-1 and β _i themselves, taking into account that they are sharp (<90 °) for the flight of the target (landmark) under consideration, can be calculated in accordance with the expressions:

Тогда внутренний угол при вершине Ц (ОР) будет равен:Then the internal angle at the vertex C (OP) will be equal to:

а внутренний угол при вершине i: 180 - β_i and the internal angle at vertex i: 180 is β _i

Искомую текущую дальность D_i до цели (ориентира), в соответствии с теоремой синусов, рассчитывают согласно выражению:The desired current range D _i to the target (landmark), in accordance with the sine theorem, is calculated according to the expression:

Далее приведенную в пп. 1-5 расчетную процедуру повторяют. Для этого, после каждого расчета текущей дальности D_i (48) i-ая точка, а также весь измеренный для нее массив, принимается за (i-1)-ую, а точку, на которую осуществляется полет, принимают за i-ую и после измерения i-ого, текущего массива информации, повторяют описанную выше процедуру расчета. И так … до следующего этапа привязки. Такова физическая суть и математическое исполнение кинематического метода определения дальности (КМОД) до неподвижной наземной цели.The following is given in paragraphs. 1-5 the calculation procedure is repeated. For this, after each calculation of the current range D _i (48), the i-th point, as well as the entire array measured for it, is taken as the (i-1) th, and the point to which the flight is carried out is taken as the i-th and after measuring the ith current information array, the calculation procedure described above is repeated. And so ... until the next stage of binding. Such is the physical essence and mathematical execution of the kinematic method for determining the distance (CMOD) to a fixed ground target.

Преимущества указанного способа определения дальности по сравнению с традиционным угломестным неоспоримы, особенно, при его применении в горах и сильно пересеченной местности.The advantages of this method of determining the range in comparison with the traditional elevation are indisputable, especially when applied in the mountains and very rough terrain.

Применительно к предлагаемому способу привязки к подвижной наземной цели, приведенную выше процедуру КМОД используют для определения осредненного значения высоты

над уровнем моря того участка земной поверхности, по которой через 5-10 секунд после ее определения будет двигаться цель.In relation to the proposed method of binding to a moving ground target, the above CMOD procedure is used to determine the averaged height value

above sea level of that part of the earth’s surface on which the target will move 5-10 seconds after its determination.

Физически это должно быть реализовано следующим образом.Physically, this should be implemented as follows.

Перед намеченной для атаки подвижной наземной целью, в пределах 60-75 м по направлению ее движения, выбирают ориентир, в виде характерной площадки рельефа земной поверхности (РЗП), наводят на него неподвижное прицельное перекрестие (НПП) ОПС и удерживают на нем в течении 2,5-3,0 секунд, реализуя при этом описанную выше кинематическую процедуру определения текущей наклонной дальности D_i.In front of the moving ground target intended for the attack, within 60-75 m in the direction of its movement, a landmark is selected, in the form of a characteristic surface area of the earth's surface (RZP), a stationary sighting crosshair (RPI) of the OPS is pointed at it and held on it for 2 , 5-3.0 seconds, while realizing the kinematic procedure described above for determining the current slant range D _i .

Дополнительно, в каждый i-ый момент времени определяют текущее значение косинуса угла между местной географической вертикалью ОН и направлением

на выбранный ориентир (фиг. 6). Косинус

указанного угла используется при реализации угломестной процедуры определения дальности и равен:Additionally, at each i-th point in time, the current value of the cosine of the angle between the local geographic vertical OH and the direction is determined

to the selected landmark (Fig. 6). Cosine

the specified angle is used in the implementation of the elevation range determination procedure and is equal to:

По известным текущим значениям D_i (48) и

(49) определяют геометрическую высоту объекта относительно уровня выбранного ориентира, иначе, относительную высоту объекта:According to the known current values of D _i (48) and

(49) determine the geometric height of the object relative to the level of the selected landmark, otherwise, the relative height of the object:

Сравнивая ее с текущим значением абсолютной бароинерциальной высоты

сформированной в результате оптимального комплексирования вертикального канала ИНС и баровысотомера, получают текущее значение высоты Δh_i ориентира над уровнем моря:Comparing it with the current value of the absolute baroinertial height

formed as a result of optimal integration of the vertical channel of the ANN and the bar altimeter, get the current value of the height Δh _i reference above sea level:

После применения к массиву Δh_i рекуррентной процедуры нахождения среднего на упомянутом выше временном интервале 2,5-3,0 секунд:After applying to the array Δh _{i the} recursive procedure of finding the average in the above-mentioned time interval of 2.5-3.0 seconds:

получают необходимое для реализации модифицированной угломестной процедуры расчета дальности среднее значение высоты цели над уровнем моря:get the average value of the target height above sea level necessary for the implementation of the modified elevation calculation procedure for range:

где h_ц - некоторая константа, определяемая высотой цели, типа танк БМП, БТР, … может быть принята равной h_ц=1,5 м.where h _c is a certain constant determined by the height of the target, such as a BMP tank, armored personnel carrier, ... can be taken equal to h _c = 1.5 m.

Далее, после перенацеливания ОПС на реальную цель и перехода к режиму ее углового сопровождения, реализуют полноценную оптимальную процедуру режима привязки к ней.Further, after the OPS is redirected to the real target and the transition to the regime of its angular tracking is implemented, a full-fledged optimal procedure of the regime of binding to it is implemented.

При этом расчет текущих значений дальности до цели ведут с частотой решения рассматриваемой задачи, которая составляет не менее 10 Гц.In this case, the calculation of the current values of the range to the target is carried out with a frequency of solving the problem in question, which is at least 10 Hz.

Их расчет осуществляют следующим образом.Their calculation is as follows.

Зная текущее значение бароинерциальной высоты

и высоты цели над уровнем моря

(53), определяют текущую высоту объекта относительно цели:Knowing the current value of the baroinertial height

and target altitude

(53), determine the current height of the object relative to the target:

По известным текущим значениям относительной высоты h_i (54) объекта и косинуса

949) угла между местной географической вертикалью и направлением на цель определяют текущее значение наклонной дальности до подвижной наземной цели:From the known current values of the relative height h _i (54) of the object and cosine

949) the angle between the local geographical vertical and the direction to the target determine the current value of the slant range to a moving ground target:

Наличие текущих значений наклонной дальности D_i (55), углов ϕ_у, ϕ_z визирования цели и традиционной для объекта боевого назначения навигационной и пилотажной информации позволяет реализовать полноценную оптимальную процедуру привязки к подвижной, в общем случае, маневрирующей наземной цели.The presence of the current values of the inclined range D _i (55), angles ϕ _y , ϕ _{z of the} target’s sight and the navigation and flight information traditional for the combat mission object allows for the implementation of a full-fledged optimal procedure for linking to a moving, in the general case, maneuvering ground target.

А то обстоятельство, что при осуществлении предлагаемого способа нет никакой необходимости в реализации процедуры прогноза параметров относительного движения цели, позволяет ожидать от его использования высокой эффективности боевого применения всей номенклатуры неуправляемых АСП. При этом, под эффективностью следует понимать, в первую очередь, точность.And the fact that in the implementation of the proposed method there is no need to implement the procedure for predicting the parameters of the relative motion of the target, allows us to expect from its use the high efficiency of the combat use of the entire range of uncontrolled TSA. At the same time, efficiency should be understood, first of all, accuracy.

При разработке оптимальной процедуры привязки к подвижной цели необходимо определиться с системой координат, в проекциях на оси которой представляют дифференциальные уравнения относительного движения цели, поскольку от ее выбора существенным образом зависит как структура получаемых при этом дифференциальных уравнений, так и синтезируемая процедура оценивания и обслуживающие ее вспомогательные алгоритмы.When developing the optimal procedure for linking to a moving target, it is necessary to determine the coordinate system in the projections on the axis of which the differential equations of the relative motion of the target are represented, since both the structure of the differential equations obtained in this way and the synthesized estimation procedure and the auxiliary Algorithms

Действительно, на основании векторного дифференциального уравнения относительного движения цели:Indeed, based on the vector differential equation of the relative motion of the target:

где

- вектор дальности между объектом и целью;

- векторы абсолютной линейной скорости цели и объекта соответственно;

- вектор абсолютной скорости подвижной системы координат;

- символ локальной производной,Where

- the distance vector between the object and the target;

- vectors of the absolute linear velocity of the target and object, respectively;

- vector of the absolute speed of the moving coordinate system;

is the symbol of the local derivative,

можно показать, что его скалярное представление в проекциях на оси некотрой подвижной системы координат Oxyz имеет вид:it can be shown that its scalar representation in projections on the axis of some mobile coordinate system Oxyz has the form:

Приведенной системой дифференциальных уравнений описывается относительное движение объекта и цели в самом общем случае.The given system of differential equations describes the relative motion of an object and a target in the most general case.

Указанную структуру имеют дифференциальные уравнения в проекциях на оси связанной с объектом системы координат ССК Oxyz, географического сопровождающего трехгранника ГСТ ONHE и опорного трехгранника гироплатформы ОТГП Oξηζ ИНС.The indicated structure has differential equations in projections on the axis of the coordinate system SSC Oxyz associated with the object, the geographic accompanying trihedron of the GTS ONHE and the reference trihedral of the gyro platform OTGP Oξηζ ANN.

Из этого ряда выпадают дифференциальные уравнения в проекциях на оси ЛСК Ox_Лy_Лz_Л, ГСК OX'Y'Z' и ИСК OXYZ.Differential equations in the projections on the LSC axis Ox _Л y _Л z _Л , ГСК OX'Y'Z 'and ИСК ОXYZ drop out of this series.

В частности, в проекциях на оси ГСК OX'Y'Z', учитывая, что составляющие ее абсолютной угловой скорости равны ω_X'=u, ω_Y'=ω_Z'=0, где u - угловая скорость суточно-годового вращения Земли (фиг. 1), указанные уравнения имеют вид:In particular, in the projections on the HSC axis OX'Y'Z ', given that its absolute angular velocity components are equal to ω _X' = u, ω _{Y '} = ω _Z' = 0, where u is the angular velocity of the daily-annual rotation of the Earth (Fig. 1), these equations have the form:

Особое место в этом ряду занимает случай, когда в качестве подвижной принимается инерциальная система отсчета ИСК OXYZ (фиг. 1).A special place in this series is occupied by the case when the inertial reference frame of the CSI OXYZ is adopted as mobile (Fig. 1).

Ее принципиальное отличие от всех предыдущих является то, что в рассматриваемом случае абсолютная угловая скорость подвижной (инерциальной) системы координат относительно неподвижной (инерциальной) системы координат будет равна нулю, т.е. ω_X=ω_Y=ω_Z=0, что приводит к закономерному упрощению представленной выше системы дифференциальных уравнений (57), которая в рассматриваемом случае примет вид:Its fundamental difference from all previous ones is that in the case under consideration, the absolute angular velocity of the moving (inertial) coordinate system relative to the fixed (inertial) coordinate system will be zero, i.e. ω _X = ω _Y = ω _Z = 0, which leads to a logical simplification of the above system of differential equations (57), which in the case under consideration will take the form:

Впервые на указанное свойство ИСК OXYZ применительно к модели относительного движения цели обратили внимание в [1] (стр. 49, 5-9 строки сверху), но по каким-то причинам не довели его до инженерного применения.For the first time, the indicated property of ISK OXYZ as applied to the model of relative motion of the target was noted in [1] (p. 49, lines 5–9 above), but for some reason did not bring it to engineering use.

Из приведенной системы дифференциальных уравнений (59) следует, что для рассматриваемого случая взаимосвязанная система уравнений (57) трансформируется в систему трех независимо интегрируемых уравнений первого порядка, что не только упрощает процедуру их численного интегрирования, но и позволяет на их основе синтезировать простые поканально декомпозированные, достаточно эффективные и математически корректные процедуры оптимального оценивания.From the above system of differential equations (59) it follows that for the case under consideration, the interconnected system of equations (57) is transformed into a system of three independently integrable first-order equations, which not only simplifies the procedure for their numerical integration, but also allows them to synthesize simple channel-decomposed, quite effective and mathematically correct procedures for optimal estimation.

Учитывая, что ряд особенностей, связанных с выбором подвижной системы координат ПСК и имеющих принципиальное значение для синтеза и программной реализации оптимальных процедур оценивания параметров движения цели, исследован ранее и в виде законченных инженерных решений направлен на экспертизу в соответствующую федеральную службу, представляется целесообразным в предлагаемом изобретении не раскрывать физическую суть ИСК, а рассматривать процедуру оценивания для общего случая математического представления уравнений относительного движения объекта и подвижной наземной цели.Given that a number of features associated with the choice of a mobile coordinate system of the UCS and of fundamental importance for the synthesis and software implementation of optimal procedures for estimating the parameters of the target’s movement, has been studied previously and sent as an engineering decision to the relevant federal service, it seems appropriate in the present invention not to reveal the physical essence of the ISK, but to consider the estimation procedure for the general case of the mathematical representation of the equations of relative movement of an object and a moving ground target.

При этом синтез структуры оптимального фильтра-идентификатора будем проводить в соответствии с традиционной линейной процедурой оптимальной фильтрации Калмана.At the same time, we will synthesize the structure of the optimal identifier filter in accordance with the traditional linear Kalman optimal filtering procedure.

Сводка ее основных соотношений приведена в Э. Сейдж, Дж. Меле «Теория оценивания и ее применение в связи и управлении», «Связь», Москва, 1976 [3] (стр. 269).A summary of its main relations is given in E. Sage, J. Mele, “Theory of Assessment and its Application in Communication and Management,” “Communication,” Moscow, 1976 [3] (p. 269).

Приведем ее:Here is her:

1. Исходная модель сообщения:1. The original message model:

2. Модель наблюдения:2. Surveillance Model:

3. Априорные данные, используемые при синтезе:3. A priori data used in the synthesis:

4. Структура оптимального фильтра:4. The structure of the optimal filter:

5. Вычисление матрицы априорных ошибок оценивания:5. Calculation of the matrix of a priori estimation errors:

6. Вычисление оптимальных коэффициентов усиления:6. Calculation of optimal amplification factors:

7. Вычисление матрицы апостериорных ошибок оценивания:7. The calculation of the matrix of posterior estimation errors:

В приведенных выше соотношениях приняты следующие условные обозначения:In the above ratios, the following conventions are used:

x_k - вектор параметров состояния системы;x _k is the vector of system state parameters;

- вектор оптимальных апостериорных оценок параметров состояния;

- vector of optimal posterior estimates of state parameters;

w_k - вектор случайных возмущений модели сообщения;w _k is the vector of random perturbations of the message model;

V_k - вектор случайных шумов измерения;V _k is the vector of random measurement noise;

Ф_k+1,k - фундаментальная матрица системы (модели сообщения);Ф _{k + 1, k} is the fundamental matrix of the system (message model);

Г_k+1,k - матрица передачи случайных возмущений системы;Г _{k + 1, k} is the matrix of transmission of random perturbations of the system;

H_k - матрица измерения;H _k is the measurement matrix;

- вектор априорных оценок параметров состояния системы;

is the vector of a priori estimates of the system state parameters;

P_k+1,k - априорная корреляционная матрица ошибок оценивания;P _{k + 1, k} is the a priori correlation matrix of estimation errors;

P_k+1 - апостериорная корреляционная матрица ошибок оценивания;P _{k + 1} - a posteriori correlation matrix of estimation errors;

Q_k - корреляционная матрица случайных шумов системы;Q _k - correlation matrix of random noise of the system;

R_k - корреляционная матрица случайных шумов измерения;R _k - correlation matrix of random noise measurements;

z_k - вектор сигналов измерения;z _k is the vector of measurement signals;

K_k+1 - матрица оптимальных коэффициентов усиления.K _{k + 1} is the matrix of optimal gain.

Учитывая, что предлагаемый способ привязки к ПНЦ предполагает использование высокоточной навигационной и пилотажной информации представляется целесообразным все описанные выше математические процедуры осуществлять на основе параллельно реализованной процедуры оптимального инерциально-доплеровкого оценивания и коррекции счисляемой и измеряемой ИНС информации.Considering that the proposed method of linking to the PNC involves the use of high-precision navigation and flight information, it seems appropriate to carry out all the mathematical procedures described above on the basis of a parallel procedure for optimal inertial-Doppler estimation and correction of calculated and measured ANN information.

Кроме того, корректный синтез высокоточного бароинерциального канала формирования абсолютной высоты и вертикальной скорости также невозможен без использования оцениваемых в процессе инерциально-доплеровской коррекции параметров, таких как

In addition, the correct synthesis of a high-precision baroinertial channel for the formation of absolute height and vertical speed is also impossible without the use of parameters estimated during inertial-Doppler correction, such as

Поэтому, учитывая, что инженерная разработка бароинерциального канала по своей физической сути и математическому содержанию может вполне стать предметом отдельного рассмотрения, представляется целесообразным описание предлагаемого изобретения завершить подробным рассмотрением инерциально-доплеровской процедуры оптимального оценивания и коррекции.Therefore, given that the engineering development of the baroinertial channel in terms of its physical essence and mathematical content may well become the subject of a separate consideration, it seems advisable to complete the description of the proposed invention with a detailed consideration of the inertial-Doppler procedure for optimal estimation and correction.

При этом, при синтезе комплексной инерциально-доплеровской системы необходимо использовать следующие новые инженерно-целесообразные и достаточно эффективные приемы и математические процедуры.In this case, in the synthesis of a complex inertial-Doppler system, it is necessary to use the following new engineering-practical and reasonably effective techniques and mathematical procedures.

Один из основных приемов синтеза эффективной по точности и быстродействию оптимальной процедуры инерциально-доплеровского оценивания и коррекции продиктован необходимостью алгоритмического учета относительного размещения задействованных в этом режиме информационных систем ИНС и ДИСС.One of the main methods of synthesis of the optimal procedure of inertial-Doppler estimation and correction effective in accuracy and speed is dictated by the need for algorithmic accounting for the relative placement of the ANN and DISS information systems involved in this mode.

Неучет координат размещения ИНС относительно ДИСС при выполнении объектом высокодинамичных маневров, типа «змейки», координированного или боевого разворотов приводит к появлению в сигналах измерения математически неописанных составляющих кинематической скорости, которые, будучи алгоритмически неучтенными, вместо методически обоснованного и ожидаемого оценивания всех параметров состояния, включая и слабонаблюдаемые, приводит к совершенно обратному результату, а именно, к расходимости процедуры оценивания.Disregard of the coordinates of the ANN placement relative to the DISS when the object performs highly dynamic maneuvers, such as a “snake”, of coordinated or combat turns leads to the appearance of mathematically indescribable kinematic velocity components in the measurement signals, which, being algorithmically unaccounted for, instead of the methodically justified and expected estimation of all state parameters, including and slightly observable, leads to a completely opposite result, namely, to the divergence of the estimation procedure.

Для реализации алгоритмического учета относительного размещения ИНС и ДИСС достаточно расширить традиционную для ИНС модель ошибок, включив в нее систему из трех дифференциальных уравнений первого порядка, описывающих характер изменения относительных координат Δξ, Δη, Δζ размещения на объекте указанных информационных систем в проекциях на оси опорного трехгранника гироплатформы ИНС.To implement algorithmic accounting for the relative placement of the ANN and DISS, it is sufficient to expand the error model traditional for the ANN by including a system of three first-order differential equations describing the nature of the change in the relative coordinates Δξ, Δη, Δζ of the location of the indicated information systems in the projections on the axis of the reference trihedron gyro platform ANN.

Из простых физических соображений можно показать, что указанные уравнения будут иметь следующий вид:From simple physical considerations, it can be shown that these equations will have the following form:

где

- составляющие угловой скорости вращения объекта относительно опорного трехгранника гироплатформы ИНС Oξηζ;

- кинематические составляющие скорости перемещения ИНС относительно ДИСС.Where

- components of the angular velocity of rotation of the object relative to the reference trihedral of the gyro platform ANN Oξηζ;

- kinematic components of the speed of the ANN relative to the DISS.

Включение приведенных выше дифференциальных уравнений (66.1) в проекциях на оси ОТГП ИНС Oξηζ в состав традиционной для инерциально-допплеровского режима коррекции модели ошибок ИНС позволяет получить ее расширенную модель, которая описывает не только традиционные для ИНС параметры и их связи, но и те кинематические составляющие сигналов измерения, которые ранее не учитывались.The inclusion of the above differential equations (66.1) in the projections on the OTGP axis of the ANN Oξηζ into the structure of the ANN error model, traditional for the inertial-Doppler mode, allows us to obtain its extended model, which describes not only the traditional ANN parameters and their relationships, but also those kinematic components measurement signals that were not previously taken into account.

Расширение модели ошибок ИНС позволяет устранить основную причину алгоритмической несостоятельности известных алгоритмов коррекции, заключающуюся в некорректном математическом описании исходной системы, и обеспечить тем самым гарантированную наблюдаемость и устойчивую сходимость всех и, в первую очередь, слабонаблюдаемых параметров состояния ИНС, таких, как угол α_z азимутального ухода гироплатформы и дрейф ε_у продольного канала ИНС.The extension of the ANN error model allows eliminating the main cause of the algorithmic inconsistency of the known correction algorithms, which consists in an incorrect mathematical description of the original system, and thereby ensure guaranteed observability and stable convergence of all and, first of all, weakly observed parameters of the ANN state, such as the azimuthal angle α _z gyro platform departure and ε drift _at the ANN longitudinal channel.

Более того, только в этом случае достаточно просто и эффективно может быть обеспечен алгоритмический учет и устранение всех нежелательных последствий, к которым приводят математически не описанные кинематические составляющие скорости, имеющие место при маневре объекта и обусловленные геометрией относительного размещения задействованных в рассматриваемом режиме информационных систем.Moreover, only in this case, algorithmic accounting and elimination of all undesirable consequences that result in mathematically undescribed kinematic velocity components occurring during the maneuver of the object and due to the geometry of the relative placement of the information systems involved in the considered mode can be provided algorithmically and simply enough.

Важное практическое значение имеет и математически строгая, структурно замкнутая, унифицированная процедура алгоритмического учета текущих ошибок счисления/ измерения навигационной информации и ее эффективной коррекции по результатам оптимального оценивания или прогноза.Of great practical importance is the mathematically rigorous, structurally closed, unified procedure for algorithmic accounting of current errors in calculating / measuring navigation information and its effective correction according to the results of an optimal assessment or forecast.

Использование указанной процедуры в режиме инерциально-доплеровского оценивания и коррекции осуществляется всякий раз, при формировании сигналов измерения оптимального фильтра-идентификатора.The use of this procedure in the mode of inertial-Doppler estimation and correction is carried out each time, when the measurement signals of the optimal filter-identifier are generated.

При их формировании необходимо знать математическое описание как выходных сигналов ИНС, так и аналогичных сигналов, сформированных по измерениям ДИСС с использованием при этом дополнительных измерений ряда навигационных и пилотажных параметров с ИНС.When forming them, it is necessary to know the mathematical description of both the ANN output signals and similar signals generated from the DISS measurements using additional measurements of a number of navigation and flight parameters with the ANN.

Следует отметить, что при разработке (выводе) модели ошибок ИНС важное значение имеет форма аналитического представления ее выходных сигналов по скорости, которая не только определяет вид матрицы наблюдения (измерения), но от нее существенным образом зависит и сама модель ошибок ИНС.It should be noted that during the development (derivation) of the ANN error model, the form of the analytical representation of its output signals by speed is important, which not only determines the type of the observation (measurement) matrix, but the ANN error model itself also depends on it.

Не приводя и не анализируя возможные формы указанного представления, отметим, что наиболее распространенным, проработанным и приемлемым для решения рассматриваемой задачи является представление вида:Without citing or analyzing the possible forms of this representation, we note that the most common, developed and acceptable for solving the problem under consideration is a representation of the form:

где V_ξ, V_η, V_ζ - составляющие абсолютной линейной скорости объекта в проекциях на оси ОТГП ИНС; α_х, α_у, α_z - углы рассогласования реального и опорного трехгранников ГП; ΔV_x, ΔV_y - погрешности измерения/расчета горизонтальных составляющих абсолютной скорости, входящие, наряду с малыми углами α_х, α_у, α_z рассогласования, в перечень параметров состояния ИНС.where V _ξ , V _η , V _ζ are the components of the absolute linear velocity of the object in the projections on the axis of the OTGP ANN; α _x , α _y , α _z - the mismatch angles of the real and reference trihedrals of the GP; ΔV _x , ΔV _y are the measurement / calculation errors of the horizontal components of the absolute velocity, which, along with the small angles α _x , α _y , α _{z of the} mismatch, are included in the list of parameters of the ANN state.

Составляющие (66.2) по своей физической сути являются чисто инерциальными и в явном виде не включают в себя компоненты скорости кинематического характера (66.1).Components (66.2) by their physical essence are purely inertial and do not explicitly include kinematic velocity components (66.1).

Кинематические составляющие скорости будут представлены при сравнении составляющих скорости (66.2) и аналогичных составляющих, сформированных по текущим измерениям ДИСС.The kinematic components of the velocity will be presented when comparing the velocity components (66.2) and similar components formed from the current measurements of the DISS.

Прежде, чем переходить к рассмотрению этих вопросов, целесообразно отметить, что при этом, впервые в практике разработки подобных алгоритмов, будут использованы известные кинематические соотношения, связывающие погрешности Δϕ, Δλ, Δχ автономного инерциального счисления основных навигационных параметров, а именно, географической широты ϕ, долготы λ и угла χ азимутальной ориентации опорного трехгранника гироплатформы ИНС, и погрешности Δυ, Δγ, Δψ_г измерения основной тройки пилотажных углов тангажа υ, крена γ и гироскопического курса ψ_г с малыми ошибками α_х, α_у выдерживания вертикали ИНС углом α_z азимутального ухода ее гироплатформы ГП.Before proceeding to the consideration of these issues, it is advisable to note that in this case, for the first time in the practice of developing such algorithms, the known kinematic relations connecting the errors Δϕ, Δλ, Δχ of the autonomous inertial calculus of the main navigation parameters, namely, the geographical latitude ϕ, will be used longitude λ and χ angle of azimuthal orientation of the reference trihedron gyroplatform ANN and error Δυ, Δγ, Δψ _r main measurement triple flight pitch angles υ, γ, and roll rate gyro ψ _r small errors α _x, α _y keeping the vertical angle α _z ANN azimuthal care its gyroplatform GP.

Указанные соотношения имеют следующий вид:The indicated ratios have the following form:

При формировании горизонтальных составляющих абсолютной линейной скорости объекта по измерениям ДИСС с использованием счисленных ИНС текущих значений географической широты и угла азимутальной ориентации опорного трехгранника ее гироплатформы должны быть выполнены следующие математические операции:When forming the horizontal components of the absolute linear speed of the object according to the DISS measurements using the calculated ANNs of the current values of the geographical latitude and the azimuthal orientation angle of the reference trihedron of its gyro platform, the following mathematical operations should be performed:

- приведение измеренных ДИСС составляющих

путевой скорости в проекциях на оси связанной с объектом системы координат к осям опорного трехгранника гироплатформы ИНС;- reduction of the measured DISS components

ground speed in projections on the axis of the coordinate system associated with the object to the axes of the supporting trihedron of the ANS gyro platform;

- расчет горизонтальных составляющих

абсолютной линейной скорости, обусловленной суточно-годовым вращением Земли.- calculation of horizontal components

absolute linear speed due to the daily-annual rotation of the Earth.

Первая операция достаточно просто может быть реализована в соответствии с векторно-матричным выражением (17.1).The first operation can be quite simply implemented in accordance with the vector-matrix expression (17.1).

Итак, в соответствии с (17.1) и видом матрицы

(17.2), выражения для расчета составляющих

будут иметь следующий вид:So, in accordance with (17.1) and the form of the matrix

(17.2), expressions for calculating the components

will have the following form:

Приведенные выражения для расчета составляющих

путевой скорости объекта по измерениям ее компонент

в проекциях на оси ССК Oxyz предполагают использование точных углов ψ_г, υ, γ эволюции объекта.The above expressions for calculating the components

the path velocity of the object by measuring its components

in projections on the axis of the SSC Oxyz suggest the use of exact angles ψ _g , υ, γ of the evolution of the object.

Не располагая указанными углами, подставим в выражения (66.5) вместо ψ_г, υ, γ их значения, определяемые соотношениями:Not having the indicated angles, we substitute in the expressions (66.5) instead of ψ _g , υ, γ their values determined by the relations:

в которых

- измеренные значения углов эволюции объекта; Δγ, Δυ, Δψ_г - погрешности их измерения.in which

- measured values of the angles of evolution of the object; Δγ, Δυ, Δψ _g - errors of their measurement.

Можно показать, что подстановка (66.6) в выражения для

(66.5), приведет к их следующему представлению:It can be shown that the substitution (66.6) in the expressions for

(66.5), will lead to their following representation:

где приняты следующие обозначения для ошибочно рассчитанных составляющих

путевой скорости и ошибок

их расчета:where the following notation is used for erroneously calculated components

ground speed and errors

their calculation:

Подставляя в (66.9) вместо ψ_г, Δυ, Δγ значения в функции малых углов α_х, αy, α_z рассогласования реального и опорного трехгранников ГП ИНС (66.4), получим их следующее представление:Substituting in (66.9) instead of ψ _g , Δυ, Δγ the values in the function of small angles α _x , αy, α _{z of the} mismatch between the real and reference trihedra of the INS GP (66.4), we obtain their following representation:

в котором приняты следующие обозначения:in which the following notation is accepted:

В приведенных выражениях (66.9), (66.11) под

следует понимать соответствующие элементы матрицы

(17.2), но в функции измеренных углов эволюции объекта

In the above expressions (66.9), (66.11) under

understand the relevant elements of the matrix

(17.2), but as a function of the measured angles of evolution of the object

Все последующие операции будут исполнены на основе использования инерциальной информации и кинематических соотношений (66.3), связывающих ошибки счисления основных навигационных параметров Δϕ, Δλ, Δχ с малыми углами α_х, α_у, α_z рассогласования реального и опорного трехгранников ГП ИНС.All subsequent operations will be performed based on the use of inertial information and kinematic relations (66.3), which relate the errors in the calculation of the main navigation parameters Δϕ, Δλ, Δχ with small angles α _x , α _y , α _{z of the} mismatch between the real and the reference trihedra of the INS GP.

Учитывая, что эти операции приводятся впервые, представим их без сокращений.Given that these operations are presented for the first time, we present them without abbreviations.

Запишем выражение для идеальной восточной составляющей

линейной скорости, обусловленной суточным вращением Земли:We write the expression for the ideal eastern component

linear velocity due to the daily rotation of the Earth:

где ϕ - идеальное значение географической широты.where ϕ is the ideal value of geographical latitude.

Учитывая, что идеальная широта, в общем случае, не известна, представим ее в виде:Given that the ideal latitude, in the general case, is not known, we represent it in the form:

где:

- счисленное значение широты, а Δϕ - погрешность ее счисления.Where:

is the calculated value of latitude, and Δϕ is the error of its calculation.

Подставляя (66.14) в (66.13), с учетом соотношения для Δϕ (66.3) получим следующее выражение для

Substituting (66.14) into (66.13), taking into account the relation for Δϕ (66.3), we obtain the following expression for

Входящий в (66.15) главный радиус R_E земного эллипсоида вращения, определяемый выражением вида:Included in (66.15) is the main radius R _{E of the} earth's ellipsoid of revolution, defined by an expression of the form:

запишем в следующем, более целесообразном для дальнейшего рассмотрения виде:we write in the following form, more suitable for further consideration:

В выражениях (66.16) и (66.17) под е² следует понимать квадрат первого эксцентриситета эллипсоида вращения Земли, который для измерений, произведенных Ф.Н. Красовским, равен е²=0,0066934; h - бароинерциальная высота объекта.In expressions (66.16) and (66.17), by e ² we should understand the square of the first eccentricity of the ellipsoid of rotation of the Earth, which for measurements made by F.N. Krasovsky, is equal to e ² = 0,0066934; h is the baroinertial height of the object.

Подставим в (66.17) соотношение (66.14). В результате, с точностью до величин первого порядка малости относительно Δϕ, получим:We substitute relation (66.14) into (66.17). As a result, up to values of the first order of smallness with respect to Δϕ, we obtain:

где

Where

Подставляя (66.18) в выражение для

(66.15) получим следующее выражение для восточной составляющей линейной скорости, обусловленной суточно-годовым вращением Земли:Substituting (66.18) into the expression for

(66.15) we obtain the following expression for the eastern component of the linear velocity due to the daily-annual rotation of the Earth:

С учетом обозначений, принятых для

и ΔR_E (66.18), выражение (66.19) примет вид:Subject to the designations adopted for

and ΔR _E (66.18), expression (66.19) takes the form:

Запишем последнее выражение в более приемлемом для дальнейшего рассмотрения виде:We write the last expression in a more acceptable form for further consideration:

Выражение для проекций

на оси опорного трехгранника гироплатформы ИНС будут равны:Projection Expression

on the axis of the reference trihedron of the gyro platform, ANNs will be equal to:

С учетом того, что идеальное значение угла азимутальной ориентации опорного трехгранника гироплатформы ИНС равно:Given that the ideal value of the azimuthal orientation angle of the supporting trihedron of the ANS gyro platform is:

выражения для горизонтальных составляющих

(66.22) примут вид:expressions for horizontal components

(66.22) will take the form:

Подставим в (66.24) выражение для

(66.21). В результате, с точностью до величин первого порядка малости относительно Δϕ и Δχ, получим следующие выражения для составляющих

We substitute in (66.24) the expression for

(66.21). As a result, up to values of the first order of smallness with respect to Δϕ and Δχ, we obtain the following expressions for the components

Если к составляющим (66.25) прибавить соответствующие компоненты путевой скорости (66.7), то, с точностью, определяемой величинами первого порядка малости относительно малых величин вида Δϕ и Δχ, будут получены горизонтальные составляющие абсолютной линейной скорости объекта. Приведем их:If the corresponding components of the ground speed (66.7) are added to the components (66.25), then, with the accuracy determined by the first-order smallness values with respect to small quantities of the form Δϕ and Δχ, horizontal components of the absolute linear velocity of the object will be obtained. We give them:

В дальнейшем, несмотря на то, что при формировании (66.26) использовалась не только информация, измеренная ДИСС, указанные составляющие абсолютной линейной скорости будем трактовать, как скорости, сформированные по измерениям ДИСС.In the future, despite the fact that during the formation (66.26) not only the information measured by the DISS was used, we will interpret these components of the absolute linear velocity as the speeds formed from the measurements of the DISS.

Входящие в (66.26) составляющие скорости

описываются представленными выше выражениями (66.8) и (66.10).Speed components included in (66.26)

are described by expressions (66.8) and (66.10) presented above.

Полученные выше идеальные составляющие

(66.25) абсолютной линейной скорости, обусловленные вращением Земли, целесообразно представить в следующем виде:Ideal Components Obtained Above

(66.25) of the absolute linear velocity due to the rotation of the Earth, it is advisable to present in the following form:

В приведенных выражениях, в соответствии с (66.25), приняты следующие обозначения:In the above expressions, in accordance with (66.25), the following notation is used:

С учетом (66.27), выражения (66.26) примут вид:Taking into account (66.27), expressions (66.26) will take the form:

Представляется целесообразным выражения (66.29) записать в следующем виде:It seems appropriate to express (66.29) as follows:

Сравнивая соответствующие выражения (66.2) и (66.30), вычитая из левых частей выражений (66.2) левые части выражений (66.30) и аналогично, для правых частей указанных выражений, учитывая при этом кинематические составляющие

скорости (66.1), имеющие место при маневренном полете объекта и обусловленные координатами относительного размещения рассматриваемых информационных систем (ИНС, ДИСС), получим следующие уравнения связи:Comparing the corresponding expressions (66.2) and (66.30), subtracting the left parts of the expressions (66.30) from the left parts of the expressions (66.2) and similarly, for the right parts of the indicated expressions, taking into account the kinematic components

speeds (66.1) that occur during maneuverable flight of an object and due to the coordinates of the relative placement of the information systems under consideration (ANN, DISS), we obtain the following communication equations:

Обозначим левые части приведенных уравнений связи через z₁ и z₂, понимая под ними сигналы измерения, наблюдаемые на фоне некоррелированных шумов измерения V₁ и V₂ с известными интенсивностями:We denote the left-hand sides of the given coupling equations by z ₁ and z ₂ , meaning the measurement signals observed against the background of uncorrelated measurement noise V ₁ and V ₂ with known intensities:

Подставляя в (66.32) выражения (66.28) для

и (66.8) для

получим развернутое представление для сигналов измерения z₁ и z₂:Substituting in (66.32) the expressions (66.28) for

and (66.8) for

we obtain a detailed representation for the measurement signals z ₁ and z ₂ :

Приведенные выражения в дальнейшем будем рассматривать, как выражения для расчета сигналов измерения оптимального фильтра-идентификатора параметров комплексной инерциально-доплеровской системы.We will consider the above expressions as expressions for calculating the measurement signals of the optimal filter identifier for the parameters of the complex inertial-Doppler system.

В правые части полученных уравнений связи (66.31) вместо

и

,

подставим соответствующие выражения (66.28) и (66.10). В результате получим следующее развернутое представление матричного выражения вида:To the right-hand sides of the obtained coupling equations (66.31) instead of

and

,

we substitute the corresponding expressions (66.28) and (66.10). As a result, we obtain the following detailed representation of a matrix expression of the form:

z=Hx+W,z = Hx + W,

где х - вектор параметров состояния рассматриваемой системы, Н - матрица наблюдения.where x is the vector of the state parameters of the system in question, H is the observation matrix.

Но прежде, чем выполнить упомянутые выше подстановки, целесообразно выражения для

(66.28) представить в функции инерциально-доплеровской системы параметров состояния. Для этого вместо Δϕ и Δχ необходимо подставить в них соответствующие соотношения системы (66.3).But before performing the substitutions mentioned above, expressions for

(66.28) represent in the functions of the inertial-Doppler system of state parameters. For this, instead of Δϕ and Δχ, it is necessary to substitute the corresponding relations of the system (66.3) into them.

В результате получим:As a result, we get:

Группируя в приведенных выражениях члены по параметрам состояния α_х, α_у, α_z, получим их следующее представление:Grouping the terms in the above expressions according to the state parameters α _x , α _y , α _z , we obtain their following representation:

Приведем компактное представление полученных выражений:We give a compact representation of the obtained expressions:

где приняты следующие обозначения:where the following notation is accepted:

После приведения выражений для

(66.28) к алгоритмически целесообразному виду (66.36) могут быть реализованы упомянутые выше операции по приведению правой части уравнений связи (66.31) к виду, удобному для формирования элементов матрицы наблюдения.After casting the expressions for

(66.28) to an algorithmically appropriate form (66.36), the above operations can be implemented to bring the right-hand side of the communication equations (66.31) to a form convenient for generating elements of the observation matrix.

Для этого подставим (66.36) и (66.10) в (66.31). В результате получим следующее представление для сигналов измерения:For this, we substitute (66.36) and (66.10) into (66.31). As a result, we obtain the following representation for the measurement signals:

После приведения подобных членов в выражениях для z₁ и z₂ (66.38) они примут следующий вид:After reducing such terms in the expressions for z ₁ and z ₂ (66.38), they will take the following form:

Для формирования матрицы наблюдения необходимо знать порядок следования параметров состояния рассматриваемой системы в векторе оцениваемых параметров. Приведем его:To form the observation matrix, it is necessary to know the order of the state parameters of the system in question in the vector of estimated parameters. We give it:

В соответствии с (66.39) и (66.40) матрица наблюдения будет иметь следующий вид:In accordance with (66.39) and (66.40), the observation matrix will have the following form:

Из полученной матрицы наблюдения следует, что в рассматриваемом режиме инерциально-доплеровской коррекции практически все параметры состояния, кроме нескомпенсированных дрейфов ε_x, ε_y, ε_z, имеют прямую непосредственную связь и, как следствие, влияние на выходные - измеряемые сигналы ИНС, что свидетельствует о потенциальной наблюдаемости указанных параметров.From the obtained observation matrix, it follows that in the considered inertial-Doppler correction mode, practically all state parameters, except uncompensated drifts ε _x , ε _y , ε _z , have a direct direct connection and, as a result, the output signals are measured by ANN signals, which indicates about the potential observability of these parameters.

Способность параметров состояния рассматриваемой системы напрямую влиять на характер изменения выходных сигналов ИНС следует расценивать, как необходимое условие их наблюдаемости.The ability of the state parameters of the system under consideration to directly affect the nature of the change in the ANN output signals should be regarded as a necessary condition for their observability.

И главное при этом - это активизировать эти потенциально существующие связи между конкретными параметрами и измеряемыми выходными сигналами. Основным инструментом управления указанными связями является движение объекта, а конкретно, различные виды выполняемых им маневров. И это важно, прежде всего, для управления процедурой устойчивого оценивания всех параметров состояния рассматриваемой системы и, прежде всего, слабонаблюдаемых.And the main thing at the same time is to activate these potentially existing relationships between specific parameters and measured output signals. The main tool for managing these relationships is the movement of an object, and specifically, various types of maneuvers performed by it. And this is important, first of all, for controlling the procedure of stable assessment of all state parameters of the system in question and, above all, of the weakly observed ones.

Отличительной особенностью предлагаемого способа коррекции ИНС по измерениям ДИСС, выделяющей его из всего многообразия существующих алгоритмов, является то, что для реализации эффективной процедуры оптимального оценивания и коррекции, включая и коррекцию автономно счисленных координат местоположения объекта, впервые в практике разработки подобных алгоритмов, помимо алгоритмического учета геометрии относительного пространственного размещения комплесируемых систем, при формировании сигналов и матрицы измерения используются кинематические соотношения связи погрешностей счисления основной тройки навигационных параметров Δϕ, Δλ, Δχ и ошибок измерения углов эволюции объекта Δυ, Δγ, Δψ_г с малыми углами α_х, α_у, α_z рассогласования реального и опорного трехгранников гироплатформы ИНС.A distinctive feature of the proposed method for the correction of ANN by measuring DISS, which distinguishes it from the whole variety of existing algorithms, is that for the implementation of an effective procedure for optimal estimation and correction, including the correction of autonomously calculated coordinates of the object’s location, for the first time in the practice of developing such algorithms, in addition to algorithmic accounting the geometry of the relative spatial distribution of complimented systems, when generating signals and a measurement matrix, kines are used mathematical relations between the errors in the calculation of the main three navigation parameters Δϕ, Δλ, Δχ and the errors in measuring the evolution angles of the object Δυ, Δγ, Δψ _g with small angles α _x , α _y , α _{z the} mismatch between the real and the reference trihedra of the ANN gyro platform.

И при этом преследуется, прежде всего, цель обеспечения максимально корректного и математически строгого описания исходной системы, которая работает, исключительно, на достижение заявленной выше основной цели предлагаемого способа коррекции, а именно, на повышение его точности и быстродействия.And in this case, the aim is primarily to ensure the most correct and mathematically rigorous description of the original system, which works exclusively to achieve the stated above main goal of the proposed correction method, namely, to increase its accuracy and speed.

Именно указанный подход, при отсутствии точных навигационных и пилотажных параметров позволяет, с точностью до величин первого порядка малости относительно таких параметров, как малые углы α_х, α_у, α_z рассогласования реального и опорного трехгранников гироплатформы ИНС, получить искомые математически строгие и информационно обеспеченные выражения для определения сигналов измерения оптимального идентификатора ошибок ИНС и элементов его матрицы наблюдения.It is this approach, in the absence of accurate navigation and flight parameters, that allows, up to first-order values of smallness with respect to such parameters as small angles α _x , α _y , α _{z the} mismatch between the real and the reference trihedra of the ANS gyro platform, to obtain the mathematically rigorous and information-rich expressions for determining measurement signals of the optimal error identifier of the ANN and elements of its observation matrix.

Наличие точных оценок

погрешностей выдерживания вертикали и оценки

угла азимутального ухода гироплатформы позволяет не только откорректировать составляющие абсолютной линейной скорости V_x, V_y, но и сформировать оценки ошибок

а также

и откорректировать счисленные ИНС навигационные параметры и измеренные углы эволюции объекта.Availability of accurate estimates

vertical retention errors and estimates

angle of azimuthal departure of the gyro platform allows not only to correct the components of the absolute linear velocity V _x , V _y , but also to form error estimates

and

and adjust the calculated ANN navigation parameters and the measured angles of the evolution of the object.

Для оценивания всех ошибок ИНС, математическое описание которых представлено в виде расширенной системы взаимосвязанных дифференциальных уравнений первого порядка с вектором параметров состояния вида (66.40), необходимо предусмотреть два участка полета.To evaluate all ANN errors, the mathematical description of which is presented in the form of an expanded system of interconnected differential equations of the first order with a vector of state parameters of the form (66.40), it is necessary to provide two sections of flight.

На первом горизонтальном участке прямолинейного полета без ускорений осуществляется так называемое «горизонтирование» гироплатформы с оцениванием хорошо наблюдаемых параметров горизонтальных каналов ИНС, таких как ΔV_x, ΔV_y, α_х, α_у, ε_х и согласованное (не раздельное) оценивание слабонаблюдаемых параметров, типа α_z, ε_y. Длительность этого участка коррекции составляет не более 4,5 - 5-ти минут, по окончании которого, с целью точного оценивания слабонаблюдаемых параметров, выполняется маневр, типа «змейки», координированного или боевого разворотов.In the first horizontal section of a straight flight without accelerations, the so-called “horizontalization” of the gyro platform is carried out with the assessment of the well-observed parameters of the ANN horizontal channels, such as ΔV _x , ΔV _y , α _x , α _y , ε _x and a coordinated (not separate) estimation of weakly observed parameters, of type α _z , ε _y . The duration of this correction section is no more than 4.5 - 5 minutes, at the end of which, in order to accurately assess the weakly observed parameters, a maneuver is performed, such as a “snake”, of coordinated or combat turns.

Длительность маневра, как правило, не превышает 30-40 сек.The duration of the maneuver, as a rule, does not exceed 30-40 seconds.

В результате его выполнения осуществляется точное оценивание таких параметров состояния, как α_z, ε_y, Δξ, Δη, Δζ, а также доуточнение оценки дрейфа ε_z азимутального гироскопа.As a result of its implementation, an accurate assessment of state parameters such as α _z , ε _y , Δξ, Δη, Δζ, as well as the refinement of the estimate of the drift ε _{z of the} azimuthal gyroscope is carried out.

Точное оценивание координат Δξ, Δη, Δζ местоположения ИНС относительно ДИСС является показателем качества оптимального оценивания в целом.An accurate estimation of the coordinates Δξ, Δη, Δζ of the location of the ANN relative to the DISS is an indicator of the quality of the optimal estimation as a whole.

По окончании маневра завершается активная фаза оптимального оценивания ошибок автономного инерциального счисления, основанная на рекуррентной процедуре обработки, фильтрации и идентификации постоянно обновляющейся входной последовательности сигналов, формируемых по измерениям ИНС и ДИСС.At the end of the maneuver, the active phase of the optimal error estimation of autonomous inertial numbering is completed, based on a recurrent procedure for processing, filtering, and identifying a constantly updated input sequence of signals generated by ANN and DISS measurements.

После чего фильтр-идентификатор переводят в режим долгосрочного - до следующего сеанса коррекции, прогноза полученных оценок, по результатам которого, также, как и в процессе оптимального оценивания осуществляют коррекцию всех счисленных и измеренных ИНС параметров.After that, the filter-identifier is transferred to the long-term mode - until the next correction session, the forecast of the obtained estimates, according to the results of which, as well as in the process of optimal estimation, all calculated and measured ANN parameters are corrected.

Саму процедуру коррекции навигационных

и пилотажных

параметров, включая и истинный курс

объекта, осуществляют в соответствии с кинематическими соотношениями (66.3) и (66.4) и с учетом таких удивительных свойств инерциальных систем, построенных на основе принципа невозмущенного измерения ускорений, которые заключаются в их способности опосредованно «запоминать» и «хранить» информацию о текущих значениях ошибок автономного инерциального счисления.The navigation correction procedure itself

and aerobatic

parameters, including the true course

of an object, carried out in accordance with the kinematic relations (66.3) and (66.4) and taking into account such amazing properties of inertial systems constructed on the basis of the principle of unperturbed measurement of accelerations, which consist in their ability to indirectly "remember" and "store" information about current error values autonomous inertial reckoning.

Формализованно, эти свойства как раз и представлены приведенными выше соотношениями.Formally, these properties are precisely represented by the above relationships.

И физический смысл их заключается в том, что текущие значения ошибок Δχ, Δλ, Δϕ (66.3) счисления основной тройки навигационных параметров χ, λ, ϕ и ошибок Δψ_г, Δγ, Δυ (66.4) измерения текущих углов ψ_г, γ, и эволюции объекта могут быть определены по результатам оптимального оценивания таких параметров состояния ИНС, как входящие в (66.3) и (66.4) малые углы α_х, α_у, α_z ухода реальной ГП ИНС (виртуальной ГП для БИНС) относительно ее опорного трехгранника.And their physical meaning lies in the fact that the current values of errors Δχ, Δλ, Δϕ (66.3) are the numbers of the main three navigation parameters χ, λ, ϕ and errors Δψ _g , Δγ, Δυ (66.4) measure the current angles ψ _g , γ, and the evolution of an object can be determined by the results of optimal estimation of such parameters of the ANN state as the small angles α _x , α _y , α _{z of the} departure of a real GN INS (virtual GP for SINS) relative to its reference trihedron, included in (66.3) and (66.4).

Таким образом, располагая текущими значениями оценок

малых углов α_х, α_у, α_z ухода реальной/виртуальной ГП ИНС/БИНС относительно ее опорного трехгранника, полученными в процессе инерциально-доплеровского оценивания, и счисленными/измеренными значениями навигационных ϕ, λ, χ и пилотажных параметров ψ_г, γ, υ достаточно просто могут быть сформированы оценки

ошибок счисления навигационных параметров и оценки

ошибок измерения углов эволюции объекта, и откорректированы все ошибочно счисленные/измеренные параметры ИНС, включая и истинный курс.Thus, having the current valuation values

small angles α _x , α _y , α _{z of the} departure of the real / virtual GP INS / SINS relative to its reference trihedron, obtained in the process of inertial-Doppler estimation, and the calculated / measured values of the navigation ϕ, λ, χ and flight parameters ψ _g , γ, υ simple enough estimates can be formed

number errors of navigation parameters and estimates

errors in measuring the angles of evolution of the object, and all incorrectly calculated / measured ANN parameters, including the true course, are corrected.

При этом коррекцию истинного курса ψ_и объекта осуществляют по той же схеме, что и представленные выше навигационные и пилотажные параметры.In this case, the correction of the true course ψ _{and the} object is carried out according to the same scheme as the navigation and flight parameters presented above.

В соответствии с (66.3) и (66.4) можно показать, что текущее значение оценки

ошибки определения истинного курса объекта будет равно:In accordance with (66.3) and (66.4), it can be shown that the current value of the estimate

errors determining the true course of the object will be equal to:

Следовательно, откорректированное значение истинного курса

может быть определено в соответствии с выражением:Therefore, the corrected true rate value

can be determined in accordance with the expression:

Систематизируя приведенное выше описание предлагаемого способа привязки к подвижной наземной цели (ПНЦ), полагая, что оптимальное оценивания параметров ее движения осуществляется посредством оптимальной фильтрации и идентификации сформированных в режиме углового сопровождения цели компонент модифицированной угломестной дальности и в полном соответствии с кинематической моделью ее относительного движения, представленной в проекциях на оси подвижной системы координат ПСК, приведем последовательное изложение процедуры его алгоритмической реализации.Systematizing the above description of the proposed method of reference to a moving ground target (CSC), assuming that the optimal estimation of its motion parameters is carried out by means of optimal filtering and identification of components of the modified elevation range formed in the mode of angular tracking of the target and in full accordance with the kinematic model of its relative motion, presented in projections on the axis of the moving coordinate system UCS, we give a consistent presentation of the procedure for its algorithm nical implementation.

Итак, заявляемый способ привязки к подвижной наземной цели реализуется следующим образом.So, the claimed method of binding to a moving ground target is implemented as follows.

1. Для информационного обеспечения предлагаемого способа привязки реализуют:1. For information support of the proposed method of binding implement:

- полноценный режим инерциально-доплеровского оптимального оценивания ошибок ИНС с коррекцией ее навигационных и пилотажных параметров;- A full-fledged mode of inertial-Doppler optimal estimation of ANN errors with the correction of its navigation and aerobatic parameters;

- режим формирования бароинерциальной высоты и вертикальной скорости на основе оптимального комплексирования вертикального канала ИНС и баровысотомера из состава СВС.- the mode of formation of the baroinertial height and vertical speed based on the optimal integration of the vertical channel of the ANN and the bar altimeter from the SHS.

2. Методически рассматриваемый способ привязки к подвижной наземной цели основан на последовательном использовании:2. The methodically considered method of attachment to a moving ground target is based on consistent use of:

- кинематического метода определения дальности КМОД до неподвижного наземного ориентира;- the kinematic method for determining the distance of the CMOD to a fixed landmark;

- модифицированного угломестного способа формирования текущей наклонной дальности до подвижной наземной цели.- a modified elevation method for forming the current slant range to a moving ground target.

3. В предлагаемом способе привязки к ПНЦ КМОД используют для определения среднего значения высоты над уровнем моря (УМ) некоторой характерной площадки рельефа земной поверхности (РЗП), расположенной в 50-60 м по пути следования реальной цели.3. In the proposed method of attachment to the CMC, the CMOD is used to determine the average height above sea level (UM) of a certain characteristic surface area of the earth's surface (RZP) located 50-60 m along the route of the real target.

Для этого неподвижное прицельное перекрестие НПП ОПС наводят на эту площадку и сопровождают ее в течение 3÷3,5 секунд, уведомив о начале ее углового сопровождения БЦВМ комплекса подачей соответствующей разовой команды (РК) «КМОД».To do this, a fixed sighting crosshair of the NPP OPS is directed to this site and escorted for 3–3.5 seconds, notifying the beginning of its angular tracking of the complex computer complex by submitting the appropriate one-time command (RC) “CMOD”.

4. В момент получения указанной команды БЦВМ комплекса инициирует работу программного модуля (ПМ) КМОД с использованием текущих значений сформированных им дальностей D_i для расчета соответствующих значений относительной высоты h_i объекта над сопровождаемым ориентиром и высоты ОР Δh_i над уровнем моря.4. At the time of receipt of the indicated command, the complex digital computer initiates the operation of the CMOD software module (PM) using the current values of the ranges D _i formed by it to calculate the corresponding values of the relative height h _{i of the} object above the tracking reference point and the height of OR Δh _i above sea level.

Для чего, БЦВМ комплекса на всем интервале работы ПМ КМОД, с частотой, изменяющейся в зависимости от скорости полета объекта, от 2-х до 10-ти герц, осуществляет измерение следующего среза навигационной, пилотажной и специальной информации:For this, the complex digital computer for the entire interval of operation of the PMC CMOD, with a frequency that varies depending on the flight speed of the object, from 2 to 10 hertz, measures the following section of navigation, flight and special information:

- текущих географических координат ϕ_i, λ_i местоположения объекта и бароинерциальной высоты

- current geographical coordinates ϕ _i , λ _{i of the} location of the object and baroinertial height

- текущих углов истинного курса ψ_{и i}, тангажа υ_i и крена γ_i объекта;- current angles of the true course ψ _{and i} , pitch υ _i and roll γ _{i of the} object;

- текущих углов ϕ_{y i}, ϕ_{z i} визирования ориентира.- current angles ϕ _yi , ϕ _{zi of the} sight of the landmark.

5. В каждый текущий момент времени совместно обрабатывают текущий i-ый и предыдущий (i-1)-ый массивы представленной выше информации (фиг. 7) и на их основе реализуют следующие математические процедуры:5. At each current point in time, the current i-th and previous (i-1) -th arrays of the above information are jointly processed (Fig. 7) and the following mathematical procedures are implemented on their basis:

- расчет линейной дальности ΔD_i-1,i между (i-1)-ой и i-ой отсчетными точками и азимута ΔA_i-1,i и угла места θ_i-1,i ее ориентации относительно ГСТ ONHE, соответствующего местоположению (i-1)-ой точки с координатами ϕ_i-1, λ_i-1;- calculation of the linear range ΔD _{i-1, i} between the (i-1) th and i-th reference points and the azimuth ΔA _{i-1, i} and the elevation angle θ _{i-1, i of} its orientation relative to the ONHE GTS corresponding to the location ( i-1) th point with coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 ;

- расчет значений азимута A_i-1 и угла места θ_i-1 вектора

направления на ориентир в (i-1)-ой точке;- calculation of azimuth values A _i-1 and elevation angle θ _{i-1 of the} vector

directions to a landmark at the (i-1) th point;

- расчет значений азимута A_i и угла места θ_i вектора

направления на ориентир в i-ый момент времени (i-ой точке);- calculation of azimuth values A _i and elevation angle θ _{i of the} vector

directions to the landmark at the i-th point in time (i-th point);

- расчет пространственных углов β_i-1 и β_i между векторами и ΔD_i-1,i и

и ΔD_i-1,i и

соответственно;- calculation of the spatial angles β _i-1 and β _i between the vectors and ΔD _{i-1, i} and

and ΔD _{i-1, i} and

respectively;

- решение пространственного треугольника дальностей и определение текущей наклонной дальности D_i до ориентира.- the solution of the spatial triangle of ranges and the determination of the current slant range D _i to the landmark.

6. Расчет базовой дальности ΔD_i-1,i между соседними отсчетными точками осуществляют в соответствии с выражением (27), в котором используют компоненты дальности (26), полученные в результате выполнения расчетной цепочки, представленной выражениями (21), (22), (24).6. The calculation of the base range ΔD _{i-1, i} between adjacent reference points is carried out in accordance with the expression (27), which uses the components of the range (26) obtained by performing the calculation chain represented by the expressions (21), (22), (24).

Расчет углов A_i-1 и θ_i-1 пространственной ориентации базовой дальности ΔD_i-1,i относительно ГСТ ONHE, соответствующего координатам ϕ_i-1, λ_i-1, осуществляют в соответствии с выражениями (28).The calculation of the angles A _i-1 and θ _{i-1 of the} spatial orientation of the base range ΔD _{i-1, i} relative to the ONHE GTS, corresponding to the coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 , is carried out in accordance with expressions (28).

Векторно-матричное выражение, связывающее компоненты вектора

в проекциях на оси базовой системы координат Ox_Бy_Бz_Б, по оси Ох_Б которой ориентирован вектор

и ГСТ ONHE имеет вид (29), где входящая в него матрица

представлена выражением (30).A vector matrix expression linking the components of a vector

in projections on the basic system of coordinates Ox axis _B y _B z _B, on the Ox axis _B is oriented vector

and GTS ONHE has the form (29), where the matrix

represented by expression (30).

7. Расчет углов пространственной ориентации вектора дальности

осуществляют в соответствии с выражениями (32), в которых используют направляющие косинусы (31). Выражения для расчета аналогичных углов пространственной ориентации вектора дальности

имеют вид (34), а выражения для используемых при этом направляющих косинусов

- (33).7. The calculation of the angles of the spatial orientation of the range vector

carried out in accordance with expressions (32), in which guide cosines (31) are used. Expressions for calculating similar angles of spatial orientation of the range vector

have the form (34), and the expressions for the guiding cosines used in this case

- (33).

По аналогии с (29), векторно-матричные выражения для компонент векторов

и

в проекциях на оси систем координат Ox_Лiy_Лiz_Лi, по осям Ox_Лi-1 и Ох_Лi ориентированы векторы

и

и ГСТ ONHE, имеют вид (35), (36), а используемые в них матрицы

- (37), (38).By analogy with (29), vector-matrix expressions for the components of vectors

and

in projections on the axis of the coordinate systems Ox _Лi y _Лi z _Лi , along the axes Ox _Лi-1 and _{Ох Лi the} vectors are oriented

and

and GTS ONHE, have the form (35), (36), and the matrices used in them

- (37), (38).

8. Для определения углов β_i-1 и β_i между вектором

и векторами

и

предварительно получают векторно-матричные выражения (41) и (42). Связывающие компоненты произвольного вектора в проекциях на оси базовой системы координат Ox_Бy_Бz_Б и систем координат Ox_Лi-1y_Лi-1z_Лi-1, Ox_Лiy_Лiz_Лi, из которых получают простые выражения для расчета косинусов cβ_i-1 и cβ_i пространственных углов (45) (фиг. 7).8. To determine the angles β _i-1 and β _i between the vector

and vectors

and

pre-receive the vector-matrix expressions (41) and (42). The connecting components of an arbitrary vector in the projections on the axis of the base coordinate system Ox _B y _B z _B and coordinate systems Ox _Li-1 y _Li-1 z _Li-1 , Ox _Li y _Li z _Li , from which simple expressions are obtained for calculating the cosines cβ _{i -1} and cβ _{i of} spatial angles (45) (Fig. 7).

9. При решении пространственного треугольника дальностей (фиг. 7), в соответствии с (46), определяют углы β_i-1 и β_i, а в соответствии с (47) угол Δβ, после чего, в соответствии с теоремой синусов рассчитывают текущую наклонную дальность D_i до неподвижного наземного ориентира.9. When solving the spatial range triangle (Fig. 7), in accordance with (46), the angles β _i-1 and β _{i are} determined, and in accordance with (47) the angle Δβ, after which, in accordance with the sine theorem, the current slant range D _i to a fixed landmark.

Дополнительно, в каждый текущий, i-ый, момент времени, в соответствии с (49), рассчитывают косинус угла между местной географической вертикалью и направлением

на выбранный ориентир (фиг. 6), используя который определяют текущие значения геометрической высоты h_i (50) объекта и высоты Δh_i (51) ориентира над уровнем моря.In addition, at each current, i-th moment of time, in accordance with (49), the cosine of the angle between the local geographical vertical and the direction is calculated

on the selected landmark (Fig. 6), using which determine the current values of the geometric height h _i (50) of the object and the height Δh _i (51) of the landmark above sea level.

Каждое, вновь поступившее значение Δh_i, используют в рекуррентной процедуре осреденения (52).Each newly arrived value Δh _i is used in the recurrent averaging procedure (52).

После проведения расчета текущих значений дальности Di (48), геометрической высоты h_i (50) и высоты Δh_i (51) ориентира над уровнем моря, i-ую точку, а также весь измеренный для нее массив информации, принимают за (i-1)-ую, а точку, на которую осуществляется полет, считают i-ой, текущего массива информации, процедуру КМОД повторяют.After calculating the current values of the range Di (48), geometric height h _i (50) and height Δh _i (51) of the landmark above sea level, the i-th point, as well as the entire array of information measured for it, is taken as (i-1 ) th, and the point at which the flight is carried out, is considered the i-th, current array of information, the CMOD procedure is repeated.

10. Реализуемый на основе кинематического метода определения дальности кратковременный этап привязки к неподвижному наземному ориентиру является вспомогательным, поскольку он обеспечивает информационную самостоятельность основного этапа предлагаемого способа привязки, основанного на модифицированной угломестной процедуре расчета текущей наклонной дальности до ПНЦ.10. The short-term snap to a fixed landmark, implemented on the basis of the kinematic method of determining the range, is auxiliary, since it provides informational independence of the main stage of the proposed snap-in method based on the modified elevation calculation procedure for the current slant range to the PNC.

Длительность указанного этапа составляет не менее 10-ти секунд и определяется по ситуации, поскольку программный сброс режима привязки в предлагаемом способе целесообразно осуществлять по сбросу боевой задачи (БЗ). Тем более, учитывая, что объективных показаний к ограничению временных рамок указанного режима нет никаких.The duration of this stage is at least 10 seconds and is determined by the situation, since it is advisable to reset the binding mode in the proposed method to reset the combat mission (BZ). Moreover, given that there are no objective indications to limit the time frame of this mode.

По окончании первого, краткосрочного и вспомогательного этапа привязки к ПНЦ, БЦВМ комплекса формирует РК «КМОД ГОТОВ», которая индицируется на индикаторе летчика-оператора. По указанной команде оператор перенацеливает ОПС на реальную цель и по факту перехода на ее угловое сопровождение нажимает кнопку «Привязка», по которой БЦВМ переходит к выполнению этапа привязки к подвижной наземной цели, основанный на модифицированной угломестной процедуре способа определения наклонной дальности (МУСОД) до ПНЦ.At the end of the first, short-term and auxiliary stage of linking to the PNC, the complex computer base forms the KMOD READY RC, which is indicated on the indicator of the pilot-operator. According to the indicated command, the operator redirects the OPS to the real target and, on the fact of switching to its angular support, presses the “Snap” button, according to which the digital computer proceeds to the stage of linking to the moving ground target, based on the modified elevation method for determining the inclined range (MUSOD) to the PNC .

11. На указанном этапе привязки реализуют полноценную оптимальную процедуру привязки к ПНЦ с определением текущих параметров ее движения и относительного местоположения.11. At the indicated binding stage, a full-fledged optimal binding procedure to the PNC is realized with the determination of the current parameters of its movement and relative location.

Входными сигналами фильтра-идентификатора являются текущие значения компонент дальности до ПНЦ в проекции на оси одной из ПСК, наблюдаемые на фоне случайных шумов измерения. При их формировании используют текущую навигационную и пилотажную информацию, измеренную ИНС в режиме ее коррекции по измерениям доплеровского измерителя составляющих скорости (ДИСС), углы визирования цели и текущие значения наклонной дальности, формируемые на основе модифицированного угломестного способа их определения.The input signals of the identifier filter are the current values of the components of the range to the PNC in the projection on the axis of one of the UCS, observed against the background of random measurement noise. During their formation, current navigation and flight information is used, measured by the ANN in the mode of its correction by measuring the Doppler speed component meter (DISS), target angles of sight and current values of the slant range, formed on the basis of a modified elevation method for determining them.

Процедура их формирования включает три основные операции:The procedure for their formation includes three main operations:

- расчет текущего значения косинуса cθ_i угла между местной, географической вертикалью и направлением на ПНЦ (49);- calculation of the current cosine value cθ _{i of the} angle between the local, geographical vertical and the direction to the PNC (49);

- расчет текущего значения относительной высоты объекта над ПНЦ h_i (54), (53);- calculation of the current value of the relative height of the object above the PNC h _i (54), (53);

- расчет текущего значения наклонной дальности D_i (55).- calculation of the current value of the slant range D _i (55).

12. Синтез структуры оптимального фильтра-идентификатора осуществляют в соответствии с дискретной процедурой оптимального рекуррентного оценивания, представленной матричными выражениями вида (60)-(66).12. The structure of the optimal filter identifier is synthesized in accordance with the discrete optimal recursive estimation procedure represented by matrix expressions of the form (60) - (66).

Основой для ее синтеза является модель относительного движения цели в виде системы линейных дифференциальных уравнений 9-го порядка в проекциях на оси ПСК (57), дополненная дифференциальными уравнениями, описывающими характер изменения соответствующих составляющих скорости и ускорения цели:The basis for its synthesis is a model of the relative motion of the target in the form of a system of linear differential equations of the 9th order in projections on the axis of the UCS (57), supplemented by differential equations describing the nature of the change in the corresponding components of the velocity and acceleration of the target:

Из проведенного описания защищенного способа привязки к подвижной наземной цели следует, что суть предлагаемого инженерного решения раскрыта, а то обстоятельство, что оно позволяет синтезировать абсолютно защищенный способ привязки к ПНЦ, для реализации которого не требуется использование лазерного дальномера и организации процедуры программного сопровождения (прогноза) параметров движения цели, чем устраняют один из основных источников ошибок рассматриваемого режима, свидетельствует о том, что технический результат изобретения достигнут.It follows from the description of the protected method of binding to a moving ground target that the essence of the proposed engineering solution is disclosed, and the fact that it allows us to synthesize an absolutely protected method of binding to the PNC, which does not require the use of a laser rangefinder and organization of the program support (forecast) procedure parameters of the target’s movement, which eliminates one of the main sources of errors of the considered mode, indicates that the technical result of the invention is up to be cut off.

Claims (1)

Способ защищенной оптимальной привязки к подвижной наземной цели (ПНЦ), включающий непрерывное угловое сопровождение цели и дискретное определение текущей наклонной дальности до нее, по каждому из которых с использованием измеренной инерциальной навигационной системой (ИНС) пилотажной и навигационной информации и текущих углов визирования цели с теле-тепловизионной обзорно-прицельной системы (ОПС) формируют входные сигналы оптимального фильтра-идентификатора в виде наблюдаемых на фоне случайных шумов измерения компонент относительной дальности до цели в проекциях на оси подвижной системы координат (ПСК), при этом оценивание текущих координат относительного местоположения ПНЦ и компонент ее абсолютной линейной скорости и ускорения осуществляют в соответствии с кинематической моделью ее относительного движения, представленной системой линейных взаимосвязанных дифференциальных уравнений 9-го порядка в проекциях на оси ПСК, для чего по измеренной ИНС информации осуществляют расчет составляющих абсолютной угловой скорости ПСК в проекциях на ее оси, а компоненты абсолютной линейной скорости объекта в осях ПСК используют в качестве известного управления, по оцененным в процессе оптимальной фильтрации и идентификации значениям параметров относительного местоположения и движения цели и текущей воздушно-скоростной информации объекта формируют искомые поправки на стрельбу и в виде подвижной прицельной марки (ППМ) выдают их на коллиматорный прицел летчика, по которому управлением объекта осуществляют их отработку и прицельное применение выбранных неуправляемых авиационных средств поражения (АСП), отличающийся тем, что для формирования сигналов измерения входных сигналов оптимального фильтра-идентификатора, последовательно используют кинематический метод определения текущей наклонной дальности (КМОД) и модифицированный угломестный способ определения наклонной дальности (МУСОД) до ПНЦ, первый из которых, КМОД, используют для обеспечения информационной состоятельности второго, МУСОД, для чего в 60-75-ти метрах по пути ожидаемого следования реальной ПНЦ выбирают характерный для наблюдаемого рельефа земной поверхности (РЗП) неподвижный наземный ориентир (ННО), наводят на него неподвижное перекрестие (НПП) ОПС и сопровождают в одном из режимов углового сопровождения в течение 3-3,5 секунд, предварительно уведомив БЦВМ комплекса подачей команды «КМОД» о начале углового сопровождения выбранного ННО, в процессе чего, с частотой от 2-х до 10-ти герц, в зависимости от скорости объекта, измеряют полный срез навигационной

пилотажной (ψ_{и i}, υ_i, γ_i) и специальной (ϕ_{y i}, ϕ_{z i}) информации, и, обрабатывая (i-1)-ые текущие, i-ые измерения навигационных параметров, последовательно формируют базовую дальность ΔD_{i-1 i} между двумя соседними отсчетными точками и текущие значения азимута A_{i-1 i} и угла места θ_{i-1 i} ее пространственной ориентации относительно ГСТ ONHE, направление осей которого соответствует точке с координатами ϕ_i-1, λ_i-1, а используя (i-1)-ый и i-ый массивы пилотажной и специальной информации, последовательно определяют углы A_i-1, и θ_i-1 и A_i, θ_i пространственной ориентации векторов

и

определяющих текущее направление на ННО, используя которые формируют пространственные углы β_i-1 и β_i между базовым вектором

и векторами

и

соответственно, знание которых обеспечивает корректное решение пространственного треугольника дальностей, в результате чего последовательно определяют текущее значение дальности D_i до ННО и соответствующую ей геометрическую высоту h_i объекта относительно ННО, сравнением которой с текущей бароинерциальной высотой

определяют высоту Δh_i ННО и над уровнем моря и используют ее в рекуррентной процедуре нахождения среднего значения

массива указанных высот, при этом после каждого очередного определения текущих значений параметров D_i,

осуществляют операцию переприсваивания, принимая i-ый массив измеренных и рассчитанных

параметров за (i-1)-ый, а точку, на которую осуществляется полет - за i-ую, чем реализуют алгоритмический повтор приведенной процедуры КМОД, по окончании 1-го, вспомогательного этапа привязки к ПНЦ в БЦВМ комплекса формируют признак «КМОД ГОТОВ» и индицируют его на индикаторе оператора, по которому ОПС перенацеливают на реальную цель и нажимают кнопку «Привязка», по которой БЦВМ комплекса инициирует модифицированную угломестную процедуру расчета текущей наклонной дальности до ПНЦ, в которой сравнением текущей бароинерциальной высоты

объекта со средним значением высоты

ПНЦ над уровнем моря определяют текущую геометрическую высоту h_i объекта относительно цели, а используя текущее значение косинуса с

угла между географической вертикалью и направлением на цель, определяют текущее значение наклонной дальности D_i до ПНЦ, на основе дискретной последовательности которых формируют массив входных сигналов оптимального фильтра-идентификатора параметров ПНЦ, последовательная обработка которых позволяет определить весь перечень параметров движения ПНЦ и обеспечить тем самым эффективное решение боевой задачи, при этом для обеспечения информационной состоятельности используемых в предлагаемом изобретении методов КМОД и МУСОД, формирование инерциальной информации реализуют в режиме инерциально-доплеровского оценивания и коррекции с расширением традиционной модели ошибок ИНС за счет включения в нее дифференциальных уравнений, описывающих характер изменения координат местоположения ИНС относительно доплеровского измерителя составляющих скорости (ДИСС) в проекциях на оси опорного трехгранника гироплатформы (ГП) ОТГП ИНС, чем обеспечивают корректное описание комплексной инерциально-доплеровской системы и повышенные характеристики наблюдаемости, точности и быстродействия оптимального оценивания ошибок ИНС, а синтез оптимального канала формирования бароинерциальной высоты и скорости ее изменения проводят параллельно с оптимальным комплексированием ИНС и ДИСС.A method of secure optimal reference to a moving ground target (PNC), including continuous angular tracking of the target and discrete determination of the current slant range to it, for each of which using the measured inertial navigation system (ANN) of the flight and navigation information and the current viewing angles of the target from the body thermal imaging survey and sighting system (OPS) form the input signals of the optimal filter-identifier in the form of relative components observed against the background of random noise measurements range to the target in projections on the axis of the moving coordinate system (UCS), while assessing the current coordinates of the relative location of the PNC and the components of its absolute linear velocity and acceleration is carried out in accordance with the kinematic model of its relative motion, represented by a system of linear interconnected differential equations of the 9th order in the projections on the axis of the UCS, for which, according to the measured ANN information, the components of the absolute angular velocity of the UCS in the projections on its axis are calculated, and the components ab the surface linear velocity of the object in the axes of the UCS is used as a known control, according to the values of the parameters of the relative location and movement of the target and the current air-speed information of the object estimated during optimal filtering and identification, the desired corrections for shooting are generated and issued in the form of a moving aiming mark (APM) them to the collimator sight of the pilot, according to which the facility controls their development and targeted use of the selected unguided aircraft weapons (AAS), characterized in that for the formation of measurement signals for the input signals of the optimal filter identifier, the kinematic method for determining the current slant range (CMOD) and the modified elevation method for determining the slant range (MLSOD) to the PNC are used consecutively, the first of which, CMOD, is used to ensure information consistency the second, the MUSOD, for which, at 60-75 meters along the path of the expected follow-up of the real PNC, they choose the characteristic characteristic of the observed relief of the earth's surface (RZP) reference point (NNO), point the fixed crosshair (NNP) of the FSA on it and accompany it in one of the angular tracking modes for 3-3.5 seconds, having previously notified the complex computer with the command “CMOD” about the beginning of the angular tracking of the selected NNO, in the process of which, with a frequency of 2 to 10 hertz, depending on the speed of the object, measure the full section of the navigation

flight (ψ _{and i} , υ _i , γ _i ) and special (ϕ _yi , ϕ _zi ) information, and, processing (i-1) -th current, i-th measurements of navigation parameters, consistently form the base range ΔD _{i-1 i} between two adjacent reference points and the current azimuth A _{i-1 i} and elevation angle θ _{i-1 i of} its spatial orientation relative to the ONHE GTS, the direction of the axes of which corresponds to the point with coordinates ϕ _i-1 , λ _i-1 , and using ( i-1) th and i-th arrays of aerobatic and special information, sequentially determine the angles A _i-1 , and θ _i-1 and A _i , θ _{i of} spatial orientation vectors

and

determining the current direction to NGOs, using which they form the spatial angles β _i-1 and β _i between the base vector

and vectors

and

accordingly, the knowledge of which ensures the correct solution of the spatial range triangle, as a result of which the current value of the range D _i to the NNO and the corresponding geometric height h _{i of the} object relative to the NNO are determined successively by comparing it with the current baroinertial height

determine the height Δh _i NGOs and above sea level and use it in the recurrence procedure of finding the average value

an array of indicated heights, while after each subsequent determination of the current values of the parameters D _i ,

carry out the reassignment operation, taking the i-th array of measured and calculated

parameters for the (i-1) th, and the point to which the flight is carried out - for the i-th, which implements the algorithmic repetition of the above CMOD procedure, at the end of the 1st, auxiliary stage of linking to the PNC in the computer complex, the sign “CMOD IS READY ”And indicate it on the operator’s indicator, by which the OPS are redirected to the real target and the“ Snap ”button is pressed, by which the complex's digital computer initiates a modified elevation procedure for calculating the current slant range to the PNC, in which by comparing the current baroinertial height

object with an average height

The PNC above sea level determines the current geometric height h _{i of the} object relative to the target, and using the current cosine value with

angle between the geographic vertical and the direction to the target, determine the current value of the inclined range D _i to the PNC, on the basis of a discrete sequence of which form an array of input signals of the optimal filter identifier of the PNC parameters, sequential processing of which allows you to determine the entire list of motion parameters of the PNC and thereby ensure effective a combat mission, while to ensure the information consistency of the CMOD and MUSOD methods used in the proposed invention, is formed inertial information is implemented in the inertial-Doppler estimation and correction mode with the extension of the traditional ANN error model due to the inclusion of differential equations describing the nature of the change in the coordinates of the ANN location relative to the Doppler meter of velocity components (DISS) in projections on the axis of the reference trihedral of the gyro platform (GP) OTGP ANN, which provides a correct description of the complex inertial-Doppler system and enhanced characteristics of observability, accuracy and speed Corollary ANN optimal estimation errors, and synthesis of the optimal channel formation baroinertsialnoy height and its rate of change is performed in parallel with the INS and optimal aggregation in Diss.

Images