RU2713645C1 - Method for detection and tracking of low-flying targets - Google Patents
Method for detection and tracking of low-flying targets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713645C1 RU2713645C1 RU2018139979A RU2018139979A RU2713645C1 RU 2713645 C1 RU2713645 C1 RU 2713645C1 RU 2018139979 A RU2018139979 A RU 2018139979A RU 2018139979 A RU2018139979 A RU 2018139979A RU 2713645 C1 RU2713645 C1 RU 2713645C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- target
- flying
- optoelectronic
- flying target
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем и комплексов противовоздушной обороны тактического звена управления, а именно для обнаружения низколетящих целей, которые, маскируясь в складках местности, предназначены для уничтожения основных вооружений противовоздушной обороны: мобильных радиолокационных станций, мобильных пунктов управления и мобильных пусковых установок.The invention relates to automation and computer technology and can be used to build systems and complexes of air defense of the tactical command link, namely to detect low-flying targets, which, disguised in the folds of the terrain, are designed to destroy the main armament of air defense: mobile radar stations, mobile points control and mobile launchers.
Уровень техникиState of the art
Известен способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей, при котором радиолокационные станции располагают на соответствующих беспилотных вертолетах, которые поднимают над позицией зенитно-ракетного комплекса на высоту до одного километра, обрабатывают на бортовых электронных вычислительных машинах радиолокационные сигналы, поступающие от радиолокационных станций, обнаруживают низколетящую цель, рассчитывают на бортовых электронных вычислительных машинах азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места (Табачук И.С., Ташкеев Л.Л.. Угрозы с предельно малых высот. Воздушно-космическая оборона №1, с. 50-57, 2007). К достоинству способа можно отнести уверенное обнаружение подвижных низколетящих целей типа самолетов. Беспилотные, боевые вертолеты могут зависать в одной точке и менять направление полета на 180°. При использовании этого способа цель будет обнаруживаться только во время ее перемещения. К недостатку следует отнести активный режим излучения сигнала радиолокационных станций, расположенных на соответствующих беспилотных вертолетах и, как следствие, их обнаружение на больших расстояниях и уничтожение при помощи противорадиолокационных ракет.A known method for detecting and tracking low-flying targets, in which the radar stations are located on the corresponding unmanned helicopters, which raise the position of the anti-aircraft missile system to a height of one kilometer, process on-board electronic computers radar signals from radar stations, detect a low-flying target, azimuthal angles, distances to low-flying targets and elevation angles are calculated on board electronic computers (Tab Achuk I.S., Tashkeev L.L. Threats from extremely small heights (Aerospace Defense No. 1, pp. 50-57, 2007). The advantage of the method include the reliable detection of moving low-flying targets such as aircraft. Unmanned, combat helicopters can hang at one point and change the direction of flight by 180 °. When using this method, the target will be detected only during its movement. A disadvantage is the active signal emission mode of radar stations located on the corresponding unmanned helicopters and, as a result, their detection at long distances and destruction with the help of anti-radar missiles.
Известен способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей, при котором зенитно-ракетный комплекс на сухопутном транспортном средстве устанавливают в зоне ответственности противовоздушной обороны, обрабатывают на бортовой электронной вычислительной машине радиолокационные сигналы, поступающие от радиолокационной станции, обнаруживают низколетящую цель на границе зоны ответственности противовоздушной обороны, рассчитывают на бортовой электронной вычислительной машине азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места, передают эту информацию на бортовую оптико-электронную систему, установленную на зенитно-ракетном комплексе, тем самым нацеливают бортовую оптико-электронную систему на низколетящую цель, отключают радиолокационную станцию, обрабатывают видеосигналы низколетящей цели, поступающие от бортовой оптико-электронной системы (Информационная система «Ракетная техника»: Зенитный ракетный комплекс «Avenger», Василин Н.Я., Гуревич А.Л. Зенитные ракетные комплексы. - Мн.: ООО «Попурри», 2002-464 с.).There is a method of detecting and tracking low-flying targets, in which an anti-aircraft missile system on a land vehicle is installed in the air defense responsibility zone, radar signals from the radar station are processed on an on-board electronic computer, a low-flying target is found at the border of the air defense responsibility zone, they are calculated on-board electronic computer azimuthal angles, distance to low-flying target and angle places, transmit this information to the on-board optical-electronic system installed on the anti-aircraft missile system, thereby aiming the on-board optical-electronic system to a low-flying target, turn off the radar station, process video signals of a low-flying target, coming from the on-board optical-electronic system (Information "Missile technology" system: Avenger anti-aircraft missile system, N.Ya. Vasilin, AL Gurevich. Anti-aircraft missile systems. - Mn .: Popurri LLC, 2002-464 p.).
Современные зенитно-ракетные комплексы малой дальности, например: «Avenger» американской фирмы «Boeing Aerospace Company», «Crotale NG» французской компании «Thales Air Defense», «Pansyr-S1», изделие «Конструкторского бюро приборов» г. Тула, предназначены для обнаружения, сопровождения и уничтожения воздушных целей и в том числе низколетящих целей в зоне ответственности войсковой противовоздушной обороны.Modern short-range anti-aircraft missile systems, for example: "Avenger" of the American company "Boeing Aerospace Company", "Crotale NG" of the French company "Thales Air Defense", "Pansyr-S1", a product of the "Instrument Design Bureau" of Tula, are intended for the detection, tracking and destruction of air targets, including low-flying targets in the area of responsibility of the military air defense.
Для успешного решения этой задачи путем обнаружения целей на предельных дальностях работы радиолокационных станций с последующим их молчанием новейшие зенитно-ракетные комплексы оснащены оптико-электронными системами, которые без излучения радиоволн (как у радиолокационных станций), в пассивном режиме, при любых погодных условиях, ночью и днем позволяют в пределах прямой видимости, получив информацию о цели (азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места) от радиолокационных станций, обнаруживать и сопровождать низколетящие цели от предельных дальностей до минимальных расстояний от пусковой установки.To successfully solve this problem by detecting targets at the extreme ranges of radar stations and then keeping silent, the latest anti-aircraft missile systems are equipped with optoelectronic systems that without radiation from radio waves (like radar stations), in passive mode, under all weather conditions, at night and during the day they allow, within line of sight, having received information about the target (azimuthal angles, distances to low-flying targets and elevation angles) from radar stations, to detect and track low etyaschie goals from maximum range to the minimum distance from the launcher.
Отличительной особенностью зенитно-ракетных комплексов малой дальности является компактное расположение оптико-электронной системы, радиолокационной станции обзора и целеуказания с фазированной антенной решеткой, бортовых электронных вычислительных машин, пусковой установки на одном сухопутном транспортном средстве (автомобильном шасси). Комплексы оснащаются коммуникационным оборудованием, обеспечивающим прием информации о целеуказании и отображение воздушной обстановки, поступающей от вышестоящих командных пунктов противовоздушной обороны.A distinctive feature of short-range anti-aircraft missile systems is the compact arrangement of the optoelectronic system, a radar station for viewing and target designation with a phased array, on-board electronic computers, a launcher on a single land vehicle (automobile chassis). The complexes are equipped with communication equipment providing reception of information on target designation and display of the air situation coming from higher command centers of air defense.
Оптико-электронные системы (на примере зенитно-ракетного комплекса «Avenger») состоят, из нескольких устройств: прицела оптического диапазона СА-562 фирмы CAI, тепловизора Magnavox AN/VLR-1 (или IR-18), лазерного дальномера.Optoelectronic systems (using the Avenger anti-aircraft missile system as an example) consist of several devices: a CAI-562 optical range sight from CAI, a Magnavox AN / VLR-1 (or IR-18) thermal imager, and a laser rangefinder.
Таким образом, в современных зенитно-ракетных комплексах имеется оптико-электронная система, жестко связанная (конструктивно) с пусковой установкой зенитно-ракетного комплекса.Thus, in modern anti-aircraft missile systems there is an optoelectronic system that is tightly coupled (structurally) to the anti-aircraft missile launcher.
Недостатком указанного способа обнаружения и сопровождения низколетящих целей является то, что при сложном микрорельефе местности для обнаружения и сопровождения низколетящей цели, прячущейся от радиолокационных станций в складках местности и меняющей направление своего движения (беспилотные боевые вертолеты) при обнаружении облучения от радиолокационной станции, необходимо очень большое количество оптико-электронных систем или равное им количество зенитно-ракетных комплексов, для обеспечения контроля над всеми участками поверхности земли закрытой от прямой видимости оптико-электронных систем, расположенных на каждом зенитно-ракетном комплексе. Такое конструкторское решение по размещению оптико-электронной системы, очевидно, принято по аналогии с размещением радиолокационной станции непосредственно на подвижном сухопутном транспортном средстве совместно с пусковой установкой для обеспечения автономной боеспособности одного зенитно-ракетного комплекса. Необходимо отметить тот факт, что стоимость радиолокационной станции в 5-10 раз выше, чем стоимость оптико-электронной системы. Стоимость самого зенитно-ракетного комплекса в 100-1000 раз выше, чем стоимость оптико-электронной системы.The disadvantage of this method of detecting and tracking low-flying targets is that with a difficult terrain microrelief for detecting and tracking a low-flying target, hiding from radar stations in the folds of the terrain and changing its direction of movement (unmanned combat helicopters) when radiation is detected from a radar station, a very large the number of optoelectronic systems or the equal number of anti-aircraft missile systems to ensure control over all areas of the surface span of the earth closed from direct visibility of optoelectronic systems located on each anti-aircraft missile system. Such a design decision to deploy an optoelectronic system was obviously made by analogy with the placement of a radar station directly on a mobile land vehicle together with a launcher to ensure autonomous combat readiness of one anti-aircraft missile system. It should be noted that the cost of a radar station is 5-10 times higher than the cost of an optoelectronic system. The cost of the anti-aircraft missile system itself is 100-1000 times higher than the cost of an optoelectronic system.
Кроме этого недостатка существенным является тот факт, что «поскольку средства воздушного нападения используются как на больших (свыше 10 км), так и на предельно малых (5-15 м) высотах, средства их сопровождения должны иметь, с одной стороны, максимальную дальность сопровождения (более 10 км), а с другой - достаточно малую ближнюю зону. Увеличение максимальной дальности влечет за собой рост размера входных зрачков оптических приборов и, как следствие, их массы и габаритов. А требование по сокращению ближней зоны вызывает необходимость повышения динамических возможностей сервоприводов, но рост массы нагрузки и, соответственно, моментов инерции и трения препятствует решению этой задачи. Таким образом, даже в первом приближении задача создания оптико-электронной системы сопровождения является внутренне противоречивой …» (Оптико-электронная система сопровождения цели и ЗУР. Статья в электронном журнале Авиапанорама (39), №3, июнь, 2003 г., www.aviaopanorama.su, где описаны конструкционные особенности зенитно-ракетного комплекса «Pansyr-S1»). Таким образом, на малых расстояниях до цели сервопривода оптико-электронной системы не могут развить необходимую угловую скорость для успешного сопровождения скоростной низколетящей цели. В этом случае «применяется инерционное сопровождение цели по экстраполированным координатам из-за перерыва оптической связи с целью …».In addition to this drawback, the fact that “since air attack means are used both at large (over 10 km) and extremely small (5-15 m) altitudes, means of their escort must, on the one hand, have a maximum range of escort (more than 10 km), and on the other - a fairly small near zone. An increase in the maximum range entails an increase in the size of the entrance pupils of optical devices and, as a result, their mass and dimensions. And the requirement to reduce the near zone causes the need to increase the dynamic capabilities of servos, but the increase in the mass of the load and, accordingly, the moments of inertia and friction impedes the solution of this problem. Thus, even to a first approximation, the task of creating an optoelectronic tracking system is internally contradictory ... "(Optoelectronic target tracking system and missiles. Article in the electronic journal Aviapanorama (39), No. 3, June 2003, www.aviaopanorama .su, which describes the design features of the Pansyr-S1 anti-aircraft missile system). Thus, at small distances to the servo target of the optoelectronic system, they cannot develop the necessary angular velocity for successful tracking of a high-speed low-flying target. In this case, “the inertial tracking of the target by the extrapolated coordinates is applied due to a break in the optical communication with the target ...”.
Поэтому техническое решение по использованию оптико-электронных систем, установленных на зенитно-ракетных комплексах, для обеспечения контроля над всеми участками поверхности земли, закрытой от прямой видимости этих оптико-электронных систем, является явно не эффективным, а сами оптико-электронные системы требуют повышения динамических возможностей сервоприводов, имеют большую массу и как следствие имеют зоны потери оптической связи с целью.Therefore, the technical solution for using optoelectronic systems installed on anti-aircraft missile systems to provide control over all parts of the earth’s surface that is closed from the direct visibility of these optoelectronic systems is clearly not effective, and the optoelectronic systems themselves require an increase in dynamic servo capabilities, have a large mass and as a result have zones of loss of optical communication with the goal.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому предполагаемому изобретению (прототипом) является способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей, при котором зенитно-ракетный комплекс на сухопутном транспортном средстве устанавливают в зоне ответственности противовоздушной обороны, (m≥1) мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами устанавливают на возвышенностях, на берегах и в руслах рек, в оврагах, препятствующих обнаружению низколетящей цели при помощи радиолокационной станции и бортовой оптико-электронной системы, обрабатывают на бортовой электронной вычислительной машине радиолокационные сигналы, поступающие от радиолокационной станции, обнаруживают низколетящую цель на границе зоны ответственности противовоздушной обороны, рассчитывают на бортовой электронной вычислительной машине азимутальный угол, расстояние до низколетящей цели и угол места для бортовой и каждой оптико-электронной системы мобильных постов воздушного наблюдения, передают эту информацию на соответствующие мобильные посты воздушного наблюдения, тем самым нацеливают оптико-электронные системы на низколетяшую цель, отключают радиолокационную станцию, обрабатывают сигналы низколетящей цели, поступающие от каждой оптико-электронной системы на электронных вычислительных машинах, соответствующих мобильных постов воздушного наблюдения, рассчитывают и передают азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места на бортовую электронную вычислительную машину зенитно-ракетного комплекса, тем самым обнаруживают и сопровождают низколетящую цель внутри всей зоны ответственности противовоздушной обороны (Способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей, патент RU №2361235 С1 от 03.12.2007 г., МПК G01S 13/66, Б.Г. Майоров и др.).The closest in technical essence to the claimed alleged invention (prototype) is a method for detecting and tracking low-flying targets, in which an anti-aircraft missile system on a land vehicle is installed in the area of responsibility of the air defense, (m≥1) mobile air observation posts with optoelectronic systems are installed on hills, on banks and in river beds, in ravines that impede the detection of low-flying targets using a radar station and on-board optoelectronic systems, process on-board electronic computer radar signals received from the radar station, detect a low-flying target at the border of the air defense responsibility zone, calculate the azimuth angle, the distance to the low-flying target and the elevation angle for the on-board and each optic on the on-board electronic computer -electronic system of mobile air observation posts, transmit this information to the corresponding mobile air observation posts This way, they aim optical-electronic systems at a low-flying target, turn off a radar station, process low-flying target signals from each optical-electronic system on electronic computers corresponding to mobile air observation posts, calculate and transmit azimuthal angles, and distances to a low-flying target and elevation angles on the on-board electronic computer of the anti-aircraft missile system, thereby detecting and accompanying a low-flying target within the entire area of of air defense (Method for the detection and tracking of low-flying targets, patent RU No. 2361235 C1 dated 03.12.2007, IPC G01S 13/66, B.G. Mayorov et al.).
Недостатком указанного способа обнаружения и сопровождения низколетящих целей является то, что при сложном микрорельефе местности для обнаружения и сопровождения низколетящей цели, прячущейся от радиолокационных станций в складках местности и меняющей направление своего движения (беспилотные боевые вертолеты) при обнаружении облучения от радиолокационной станции, необходимо большое количество мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами, установленными на грунт, для обеспечения контроля над всеми участками поверхности земли, скрытой от прямой видимости бортовой оптико-электронной системы, расположенной на зенитно-ракетном комплексе. При этом расположение мобильных постов воздушного наблюдения должно обеспечивать обнаружение и сопровождение низколетящей цели, как в дальней зоне, так и в ближней зоне от их точки стояния, что вступает в противоречие с массогабаритными характеристиками, жесткостью конструкции и инерционностью серворприводов оптико-электронных систем. Известное техническое решение позволяет разрешить это противоречие только за счет большого количества применяемых одновременно мобильных постов воздушного наблюдения, укомплектованных громоздкими оптико-электронными системами. Кроме этого большие массогабаритные характеристики оптико-электронных систем мобильных постов воздушного наблюдения и как следствие недостаточная скорость и ускорение ориентации их датчиков, не позволяют определять координаты и отслеживать непрерывно беспилотные боевые вертолеты при их резких маневрах в ближней зоне наблюдения. В ближней зоне наблюдения мобильных постов воздушного наблюдения существует опасность поражения этих постов «дружественным» огнем зенитно-ракетного комплекса из-за отсутствия в его бортовой машине информации об отклонении низколетящей цели от ее аппроксимированной траектории.The disadvantage of this method of detecting and tracking low-flying targets is that with a complex microrelief of the terrain, to detect and track a low-flying target hiding from radar stations in the folds of the terrain and changing its direction of movement (unmanned combat helicopters) when radiation is detected from a radar station, a large number of mobile airborne observation posts with optoelectronic systems installed on the ground to provide control over all areas The surface of the earth, hidden from the direct line of sight of the on-board optoelectronic system located on the anti-aircraft missile system. At the same time, the location of mobile airborne observation posts should ensure the detection and tracking of a low-flying target, both in the far zone and in the near zone from their standing point, which conflicts with the weight and size characteristics, structural rigidity, and inertia of optical-electronic servo drives. The well-known technical solution allows to resolve this contradiction only due to the large number of simultaneously used mobile airborne observation posts equipped with bulky optoelectronic systems. In addition, the large weight and size characteristics of the optoelectronic systems of mobile air observation posts and, as a result, the insufficient speed and acceleration of the orientation of their sensors do not allow to determine the coordinates and continuously monitor unmanned combat helicopters during their sharp maneuvers in the near observation zone. In the near observation zone of mobile airborne observation posts, there is a danger of these posts being hit by a "friendly" anti-aircraft missile system due to the lack of information in its on-board vehicle about the deviation of a low-flying target from its approximated trajectory.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Предлагаемый способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей, позволяет обнаруживать и сопровождать низколетящие цели за всеми неровностями поверхности земли, в том числе инженерными сооружениями и растительностью (деревьями), при этом обнаружение осуществляется с существенным уменьшением количества мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами. Способ позволяет обнаруживать цели на дальних подступах к точке стояния одного зенитно-ракетного комплекса при помощи его радиолокационной станции, переводить станцию в режим молчания и далее обнаруживать и сопровождать низколетящую цель во всей зоне ответственности зенитно-ракетного комплекса.The proposed method for detecting and tracking low-flying targets makes it possible to detect and track low-flying targets behind all irregularities of the earth’s surface, including engineering structures and vegetation (trees), while detection is carried out with a significant reduction in the number of mobile air observation posts with optoelectronic systems. The method allows to detect targets at far approaches to the standing point of one anti-aircraft missile system using its radar station, put the station into silent mode and then detect and track a low-flying target in the entire area of responsibility of the anti-aircraft missile system.
Так - как зона наблюдения каждой оптико-электронной системы мобильного постов воздушного наблюдения существенно увеличивается за счет оперативного увеличения высоты точки наблюдения, то при достаточно малом количестве этих оптико-электронных систем перекрывается вся дальняя зона ответственности зенитно-ракетного комплекса. Это снимает требование по увеличению максимальной дальности обнаружения за счет роста размера входных оптических зрачков (увеличения массы оптики) оптико-электронных систем. Требование по обеспечению обнаружения цели в ближней зоне осуществляется за счет снижения массы самой оптико-электронной системы, и тем самым за счет повышения динамических возможностей ее сервоприводов. Таким образом, техническое противоречие между ростом массы нагрузки в виде оптико-электронной системы на сервоприводы и, соответственно, ростом моментов инерции и трения упраздняется. В ближней зоне наблюдения мобильных постов воздушного наблюдения устранена опасность поражения этих постов «дружественным» огнем зенитно-ракетного комплекса за счет использования критерия наибольшего отклонения траектории низколетящей цели от ее аппроксимированной траектории и определения момента времени пуска ракеты.Since the observation zone of each optoelectronic system of a mobile airborne observation post significantly increases due to the operational increase in the height of the observation point, with a sufficiently small number of these optoelectronic systems, the entire long range zone of responsibility of the anti-aircraft missile system is blocked. This removes the requirement to increase the maximum detection range due to the increase in the size of the input optical pupils (increase in the mass of optics) of optoelectronic systems. The requirement to ensure target detection in the near field is achieved by reducing the mass of the optoelectronic system itself, and thereby by increasing the dynamic capabilities of its servo drives. Thus, the technical contradiction between the increase in the mass of the load in the form of an optoelectronic system on servos and, accordingly, the increase in the moments of inertia and friction is eliminated. In the near observation zone of mobile airborne observation posts, the danger of these posts being hit by "friendly" anti-aircraft missile fire was eliminated by using the criterion for the greatest deviation of the trajectory of a low-flying target from its approximated trajectory and determining the time of launch.
Тем самым повышается сохранность и скрытность противовоздушной обороны.This increases the safety and secrecy of the air defense.
В известном способе обнаружения и сопровождения низколетящих целей зенитно-ракетный комплекс на сухопутном транспортном средстве устанавливают в зоне ответственности противовоздушной обороны, (m≥1) мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами устанавливают на возвышенностях, на берегах и в руслах рек, в оврагах, препятствующих обнаружению низколетящей цели при помощи радиолокационной станции и бортовой оптико-электронной системы, обрабатывают на бортовой электронной вычислительной машине радиолокационные сигналы, поступающие от радиолокационной станции, обнаруживают низколетящую цель на границе зоны ответственности противовоздушной обороны, рассчитывают на бортовой электронной вычислительной машине азимутальный угол, расстояние до низколетящей цели и угол места для бортовой и каждой оптико-электронной системы мобильных постов воздушного наблюдения, передают эту информацию на соответствующие мобильные посты воздушного наблюдения, тем самым нацеливают оптико-электронные системы на низколетящую цель, отключают радиолокационную станцию, обрабатывают сигналы низколетящей цели, поступающие от каждой оптико-электронной системы на электронных вычислительных машинах, соответствующих мобильных постов воздушного наблюдения, рассчитывают и передают азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места на бортовую электронную вычислительную машину зенитно-ракетного комплекса.In the known method for detecting and tracking low-flying targets, an anti-aircraft missile system on a land vehicle is installed in the air defense responsibility zone, (m≥1) mobile air observation posts with optoelectronic systems are installed on hills, on banks and in river channels, in ravines that impede the detection of a low-flying target using a radar station and an on-board optoelectronic system, are processed on an on-board electronic computer radar e signals from the radar station detect a low-flying target at the border of the air defense responsibility zone, calculate the azimuth angle, the distance to the low-flying target and the elevation angle for the on-board and each optoelectronic system of mobile airborne observation stations on an onboard electronic computer, transmit this information to the corresponding mobile air observation posts, thereby aiming the optoelectronic systems at a low-flying target, turning off the radar station An antenna is processed by signals of a low-flying target coming from each optoelectronic system on electronic computers corresponding to mobile air observation posts; they calculate and transmit azimuthal angles, distances to a low-flying target, and elevation angles to an on-board electronic computer of an anti-aircraft missile system.
Целью данного изобретения является решение новой научно-технической задачи, а именно, обнаружение и сопровождение низколетящей цели на дальних подступах к точке стояния зенитно-ракетного комплекса, обеспечение скрытности работы радиолокационной станции, сокращения количества мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами, устранения их зон невидимости, возникающих при сопровождении высокоскоростных, маневренных низколетящих целей, как в дальней, так и в ближней зонах ответственности зенитно-ракетного комплекса, для чего в бортовой электронной вычислительной машине зенитно-ракетного комплекса рассчитывают высоту подъема каждой гондолы с оптико-электронной системой, входящей в состав мобильных постов воздушного наблюдения, в зависимости от направления возможного появления низколетящей цели и рельефа местности, растительности и строений, осуществляют подъем гондол с оптико-электронными системами на расчетные высоты при помощи сочлененных с гондолами электрических квадрокоптеров, обнаруживают и сопровождают низколетящую цель внутри зоны ответственности противовоздушной обороны, измеряют расстояние от гондолы до низколетящей цели, измеряют максимальные значения производных по времени t от траектории полета низколетящей цели: скорости V, ускорения а, резкости R и так далее, замеряют интервал времени Tsn необходимый для этих измерений и расчетов, из критерия наибольшего отклонения 
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 изображена (условно) схема противовоздушной обороны объекта, обозначены: зенитно-ракетный комплекс 1, мобильный пост воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой, низколетящая цель 3 (беспилотный, боевой вертолет).In FIG. 1 depicts (conditionally) a scheme of the air defense of an object, designated: anti-aircraft missile system 1, a mobile
На фиг. 2 изображен (условно) зенитно-ракетный комплекс 1, обозначены: сухопутное транспортное средство 4, пусковая установка 5, радиолокационная станция 6, бортовая оптико-электронная система 7, бортовая система спутниковой навигации 8, бортовая электронная вычислительная машина 9.In FIG. 2 shows a (conditionally) anti-aircraft missile system 1, designated: land vehicle 4,
На фиг. 3 изображена схема устройства управления мобильного поста воздушного наблюдения 2, обозначены: система спутниковой навигации 10, кабель-корд 11, гондола 12 с оптико-электронной системой 13, один из винтов квадрокоптера 14, антенна 15 радиостанции, электронная вычислительная машина 16, радиомодем 17, блок автономного электропитания 18, радиостанция 19.In FIG. 3 shows a diagram of a control device for a mobile
На фиг. 4 изображена гондола 12 с оптико-электронной системой 13, обозначены: сервопривод 20 оптико-электронной системы 13, входящие в нее: прицел оптического диапазона 21, тепловизор 22, лазерный дальномер 23.In FIG. 4 shows a
На фиг. 5 изображена траектория наибольшего отклонения низколетящей цели между двумя соседними измерениями параметров цели.In FIG. 5 shows the trajectory of the greatest deviation of a low-flying target between two adjacent measurements of target parameters.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей может быть реализован так, что зенитно-ракетный комплекс на сухопутном транспортном средстве устанавливают в зоне ответственности противовоздушной обороны, (m≥1) мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами устанавливают на возвышенностях, на берегах и в руслах рек, в оврагах, препятствующих обнаружению низколетящей цели при помощи радиолокационной станции и бортовой оптико-электронной системы, на бортовой электронной вычислительной машине рассчитывают высоту подъема каждой гондолы с оптико-электронной системой, входящей в состав мобильных постов воздушного наблюдения, в зависимости от направления возможного появления низколетящей цели для соответствующей оптико-электронной системы, рельефа местности, растительности и строений, осуществляют подъем гондол с оптико-электронными системами на расчетные высоты при помощи сочлененных с гондолами электрических квадрокоптеров, обрабатывают на бортовой электронной вычислительной машине радиолокационные сигналы, поступающие от радиолокационной станции, обнаруживают низколетящую цель на границе зоны ответственности противовоздушной обороны, рассчитывают на бортовой электронной вычислительной машине азимутальный угол, расстояние до низколетящей цели и угол места для бортовой и каждой оптико-электронной системы мобильных постов воздушного наблюдения, передают эту информацию на соответствующие мобильные посты воздушного наблюдения, тем самым нацеливают оптико-электронные системы на низколетящую цель, отключают радиолокационную станцию, обрабатывают сигналы низколетящей цели, поступающие от каждой оптико-электронной системы на электронных вычислительных машинах, соответствующих мобильных постов воздушного наблюдения, рассчитывают и передают азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места на бортовую электронную вычислительную машину зенитно-ракетного комплекса, измеряют расстояние от гондолы до низколетящей цели, измеряют линейную скорость V, рассчитывают ускорение полета а и резкость изменения траектории полета R низколетящей цели, замеряют интервал времени Ts3 необходимый для этих измерений и расчетов, из критерия наибольшего отклонения 
Задача обнаружения и сопровождения низколетящих целей решена без использования большого количества мобильных постов воздушного наблюдения с оптико-электронными системами, так - как опасные пути пролета низколетящих целей перекрываются для обнаружения мобильными постами воздушного наблюдения с оптико-электронными системами, которые могут оперативно менять зону обзора или величину наблюдаемой площади за счет изменения высоты точки наблюдения. Кроме этого, оптико-электронные системы мобильных постов воздушного наблюдения удалены от зенитно-ракетного комплекса и установлены, как в дальней, так и в ближней зонах ответственности зенитно-ракетного комплекса, приближены к возможным, удобным для реализации скрытного от локаторов пролета низколетящей цели к объекту обороны или к самому зенитно-ракетному комплексу, поэтому требования к дальности обнаружения цели, разрешающей способности выносной оптико-электронные системы, ее чувствительности, размеру входных зрачков, массы оптических систем должны быть снижены по сравнению с аналогичными характеристиками бортовых оптико-электронных систем, устанавливаемых на зенитно-ракетных комплексах.The task of detecting and tracking low-flying targets was solved without the use of a large number of mobile air observation posts with optoelectronic systems, since the dangerous ways of flying low-flying targets are blocked for detection by mobile air observation posts with optoelectronic systems, which can quickly change the viewing area or size observed area by changing the height of the observation point. In addition, the optoelectronic systems of mobile airborne observation posts are remote from the anti-aircraft missile system and installed in both the far and near areas of responsibility of the anti-aircraft missile system, and are close to possible, convenient for implementing a low-flying target hidden from the locators, to the object defense or to the anti-aircraft missile system itself, therefore, requirements for the target detection range, the resolution of the remote optoelectronic system, its sensitivity, the size of the entrance pupils, the mass of the optical Sgiach systems to be reduced as compared with similar characteristics optoelectronic systems installed on the anti-aircraft missiles.
Устранен существенный недостаток конструкции бортовых оптико-электронных систем, вызывающий трудности в их применении для обнаружения низколетящих целей, заключающийся в необходимости применять одинаковые бортовые оптико-электронные системы на больших и очень малых дальностях обнаружения и сопровождения целей. Для работы на максимальной дальности необходима мощная оптика, что приводит к увеличению массы. Для работы на очень малых дальностях необходима большая скорость вращения оптико-электронной системы, при малых инерциальных задержках, что противоречит увеличению массы оптики. Эти противоречивые требования устраняются системным способом, путем применения достаточного количества динамичных по вертикали, малых по массе оптико-электронных систем, принадлежащих мобильным пунктам воздушного наблюдения, которые при обнаружении низколетящей цели в дальней зоне уменьшают постепенно высоту расположения оптико-электронной системы над земной поверхностью. В ближней зоне наблюдения мобильных постов воздушного наблюдения устранена опасность поражения этих постов «дружественным» огнем зенитно-ракетного комплекса за счет расчета критерия наибольшего отклонения траектории низколетящей цели от ее аппроксимированной траектории.A significant design flaw of the on-board optoelectronic systems has been eliminated, causing difficulties in their application for detecting low-flying targets, which consists in the need to use the same on-board optoelectronic systems at large and very short target detection and tracking ranges. To operate at maximum range, powerful optics are required, which leads to an increase in mass. To work at very short ranges, a high speed of rotation of the optoelectronic system is required, with low inertial delays, which contradicts the increase in the mass of the optics. These contradictory requirements are eliminated in a systematic way, by using a sufficient number of vertically dynamic, low-mass optoelectronic systems belonging to mobile airborne observation points, which, when a low-flying target is detected in the far zone, gradually reduce the height of the optoelectronic system above the earth's surface. In the near observation zone of mobile airborne observation posts, the danger of these posts being hit by “friendly” anti-aircraft missile fire was eliminated by calculating the criterion for the greatest deviation of the trajectory of a low-flying target from its approximated trajectory.
Пример варианта выполнения изобретенияAn example embodiment of the invention
Способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей 3 реализуется следующим образом. Поясним операции: «… зенитно-ракетный комплекс 1 на сухопутном транспортном средстве 4 устанавливают в зоне ответственности противовоздушной обороны, (m≥1) мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13 устанавливают на возвышенностях, берегах и в руслах рек, в оврагах, препятствующих обнаружению низколетящей цели при помощи радиолокационной станции 6 и бортовой оптико-электронной системы 7». Расчет (экипаж) войскового зенитно-ракетного комплекса 1, или воинское подразделение (взвод, рота) зенитно-ракетных комплексов 1, получает боевое задание по обороне объекта и цифровую карту местности (изображена условно на фиг. 1). Служащие штаба указывают на этой карте координаты точки стояния зенитно-ракетного комплекса 1, границы объекта обороны, координаты точек установки мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13, зоны невидимости участков местности радиолокационной станцией 6 и бортовой оптико-электронной системой 7 (из состава войскового зенитно-ракетного комплекса 1, см. фиг. 2), границу зоны ответственности зенитно-ракетного комплекса 1. Координаты точек установки выносных оптико-электронных систем 2 определяются таким образом, чтобы сделать видимыми зоны невидимости участков местности радиолокационной станцией 6 и бортовой оптико-электронной системой 7. Исходя из этого, расчет зенитно-ракетного комплекса 1 получает необходимое количество мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13. Зенитно-ракетный комплекс 1 транспортируется до объекта обороны транспортным вертолетом или самолетом (на большие расстояния), или доходит на него своим ходом, используя сухопутное транспортное средство 4. По цифровой карте местности, загруженной в бортовую электронную вычислительную машину 9, и при помощи бортовой системы спутниковой навигации 8 находится точка стояния, в которой расчет производит развертывание зенитно-ракетного комплекса 1 и производит проверку работы пусковой установки 5, радиолокационной станции 6, бортовой оптико-электронной системы 7. В это время, мобильные посты воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13 (на фиг. 1 три штуки) доставляются транспортным средством или своим ходом в районы точек установки, координаты которых записаны заранее в память электронных вычислительных машин 16 мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13. Производится включение блока автономного электропитания 18 и координаты установки каждого мобильного поста воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой 13 определяются автоматически, при помощи системы спутниковой навигации 10. Персонал запускает двигатель квадрокоптера 14 и поднимает гондолу 12 с оптико-электронной системой 13 на высоту, которая записана заранее в память электронных вычислительной машины 16. Персонал визуально проверяет зону видимости оптико-электронной системы 13 с определенной ранее на цифровой карте зоной и корректирует положение точки установки оптико-электронной системы 13 и высоту подъема гондолы 12. Координаты определяются системой спутниковой навигации 10, записываются в электронную вычислительную машину 16, которая (по команде персонала) через радиомодем 17, радиостанцию 19 передает их в бортовую электронную вычислительную машину 9 зенитно-ракетного комплекса 1. Таким образом, уточняются координаты точек установки и высоты подъема оптико-электронных систем 2 (в рассматриваемом примере m=3).A method for detecting and tracking low-flying
Во время установки мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13 зенитно-ракетный комплекс 1 использует радиолокационную станцию 6, бортовую оптико-электронную систему 7 и осуществляет сканирование пространства зоны ответственности, обнаружение и сопровождение воздушных целей в соответствии с известным способом.During the installation of mobile
Поясним операции: «… обрабатывают на бортовой электронной вычислительной машине зенитно-ракетного комплекса радиолокационные сигналы, поступающие от радиолокационной станции, обнаруживают низколетящую цель на границе зоны ответственности противовоздушной обороны, рассчитывают на бортовой электронной вычислительной машине азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места, передают эту информацию на бортовую оптико-электронную систему, установленную на зенитно-ракетном комплексе, тем самым нацеливают бортовую оптико-электронную систему на низколетящую цель …».Let’s explain the operations: “... they process radar signals coming from a radar station on an on-board electronic computer of an anti-aircraft missile complex, detect a low-flying target at the border of the air defense responsibility zone, calculate azimuthal angles, distances to a low-flying target and elevation angles on an on-board electronic computer transmit this information to the on-board optoelectronic system installed on the anti-aircraft missile system, thereby aiming on-board optics -electronic system for a low-flying target ... ".
Допустим, что после установки мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13, радиолокационная станция 6 получает радиолокационный сигнал о низколетящей цели 3 (на фиг. 1 беспилотном, боевом вертолете) или вышестоящее звено противовоздушной обороны передает войсковому звену информацию о направлении приближения средства воздушного нападения. Информация поступает в бортовую электронную вычислительную машину 9, которая рассчитывает азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели 3 и углы места. Результаты обработки передаются на приводы пусковой установки 5, которая занимает положение в пространстве, соответствующее направлению на низколетящую цель 3 с необходимым упреждением. Бортовая оптико-электронная система 7, закрепленная на пусковой установке 5, так же принимает направление на низколетящую цель 3. При помощи привода происходит настройка фокусных расстояний прицела оптического диапазона и тепловизора (на фиг. 2 не обозначены) из состава бортовой оптико-электронной системы 7.Suppose that after the installation of mobile
Поясним операции: «… отключают радиолокационную станцию 6, обрабатывают сигналы низколетящей цели 3, поступающие от каждой оптико-электронной системы 13 на электронных вычислительных машинах 16, соответствующих мобильных постов воздушного наблюдения 2, рассчитывают и передают азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели 3 и углы места в бортовую электронную вычислительную машину 9 зенитно-ракетного комплекса 1 …»Let’s explain the operations: “... turn off the
После захвата низколетящей цели 3 на больших расстояниях (до 30÷50 км) в радиолокационной станции 6 отключают режим излучения сигнала (активный режим) для обеспечения скрытности зенитно-ракетного комплекса 1 от средств радиоразведки противника и противорадиолокационных ракет с головками самонаведения. Сопровождение низколетящей цели 3 в этот промежуток времени осуществляется при помощи бортовой оптико-электронной системы 7, которое на больших расстояниях может быть успешным только при высотах полета цели более 100 м. Производится обработка видео, тепловых образов низколетящей цели 3 в бортовой электронной вычислительной машине 9, сверка с образами и характеристиками целей из каталога возможных целей. При этом возможен запрос к цели по системе «свой-чужой» для уточнения принадлежности.After capturing a low-flying
Поясним операции: «… рассчитывают на бортовой электронной вычислительной машине 9 направления возможного появления низколетящей цели для каждого мобильного поста воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой 13, нацеливают оптико-электронные системы 13 мобильных постов воздушного наблюдения 2 на расчетные направления появления низколетящей цели, …».Let’s explain the operations: “... on the on-board
Бортовая электронная вычислительная машина 9 вычисляет траекторию полета цели и рассчитывает направления возможного появления низколетящей цели 3 для каждого мобильного поста воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой 13. Далее через радиомодем и радиостанцию зенитно-ракетного комплекса 1 информация о направлениях (азимутальные углы) передается на радиостанцию 19, радиомодем 17 и электронную вычислительную машину 16, которая через сервопривод 20 нацеливают (разворачивает) прицел оптического диапазона 21, тепловизор 22, лазерный дальномер 23 в направлении возможного появления низколетящей цели 3 и осуществляет корректировку высоты подъема гондолы 12 с оптико-электронной системой 13. При помощи привода 20 происходит настройка фокусных расстояний прицела оптического диапазона 21 и тепловизора 22 оптико-электронной системы 13 на расчетные расстояния появления низколетящей цели 3 (см. фиг. 3-4).The on-board
Поясним операции: «… обрабатывают видеосигналы низколетящей цели 3 на электронных вычислительных машинах 16 мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13, передают азимутальные углы, расстояния до низколетящей цели и углы места от m оптико-электронных систем 13 на бортовую электронную вычислительную машину 9 зенитно-ракетного комплекса 1 …»Let’s explain the operations: “... they process the video signals of a low-flying
На фиг. 1 низколетящая цель 3 (беспилотный, боевой вертолет) пытается по дну оврага, вдоль ручья достичь позиции атаки зенитно-ракетного комплекса 1 и поразить его с близкого расстояния ракетой или осуществить самоподрыв. На излучине ручья находится мобильный пост воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой 13, нацеленной на низовье ручья. Она, в зависимости от времени суток, в светлое время при помощи прицела оптического диапазона 21 и тепловизора 22 в темное время обнаруживает низколетящую цель 3. Производится обработка видео, тепловых образов низколетящей цели 3 в бортовой электронной вычислительной машине 16, сверка с образами и характеристиками целей из каталога возможных целей. Лазерным дальномером 23 замеряется расстояние до низко летящей цели 3. При помощи сервопривода 20 происходит поворот сенсоров оптико-электронной системы 13 на необходимые углы для сопровождения низколетящей цели 3. На электронной вычислительной машине 16 производится расчет и учет характеристик низколетящей цели 3: азимутального угла, расстояния до низколетящей цели 3 и угла места, линейной скорости V полета. Проводится расчет ускорения а полета цели и резкости R изменения траектории полета низколетящей цели, путем анализа максимальных по величине изменений скорости V полета в реальном времени. Замеряют интервал времени Ts3 необходимый для этих измерений и расчетов. Замер осуществляется в электронной вычислительной машине 16, которая управляет системной, согласованной работой прицела оптического диапазона 21, тепловизора 22, лазерного дальномера 23, севопривода 20 и квадрокоптера 14, который содержит гироскоп для стабилизации положения сцепки квадрокоптера 14 и гондолы 12 в пространстве.In FIG. 1 low-flying target 3 (unmanned, combat helicopter) tries along the bottom of the ravine, along the stream to reach the attack position of the anti-aircraft missile complex 1 and hit it at close range with a rocket or self-detonate. At the bend of the stream there is a mobile
Величина интервала времени Ts3, например, зависит от выполнения ряда операций для повышения точности и сокращение времени определения азимута. «Для этого при определении азимута предусматривают предварительную выставку оси чувствительности гироскопа, выполнение поворотов оси чувствительности гироскопа на заданные углы, измерение времени поворота гироскопа в каждое положение на заданный угол, определение суммарного времени измерения показаний гироскопа во всех положениях с учетом времени определения азимута, определение значений минимального необходимого времени измерения показаний в каждом положении оси чувствительности гироскопа и минимального необходимого количества измерений при заданном времени определения азимута». Буров Д.А. Способ определения азимута, Патент РФ №2560742 от 20.08.2015. Величина интервала времени для измерений и расчетов в этом примере составляет Ts3 ≈ 20 с.The size of the time interval T s3 , for example, depends on a number of operations to improve accuracy and reduce the time to determine the azimuth. “For this, when determining the azimuth, a preliminary exposure of the gyroscope sensitivity axis is provided, rotations of the gyroscope sensitivity axis are made at given angles, measurement of the gyroscope rotation time at each position by a given angle, determination of the total measurement time of the gyroscope in all positions taking into account the azimuth determination time, determination of values the minimum required measurement time at each position of the axis of sensitivity of the gyroscope and the minimum required number and the measurement time for a given azimuth. " Burov D.A. The method for determining the azimuth, RF Patent No. 2560742 from 08/20/2015. The value of the time interval for measurements and calculations in this example is T s3 ≈ 20 s.
Так как величина интервала времени Ts3 определяется особенностями конструкции и принципа действия гироскопа, то она не может определяться по теореме Найквиста-Котельникова-Шеннона (Ts3≠1/2ƒc) через граничную частоту ƒс спектра процесса движения цели 3 относительно оптико-электронной системы 13, так-так процесс полета цели 3 не имеет такой характеристики. Цель 3 имеет характеристики: линейную скорость V, ускорение а полета и резкость R изменения траектории полета.Since the value of the time interval T s3 is determined by the design features and the principle of operation of the gyroscope, it cannot be determined by the Nyquist-Kotelnikov-Shannon theorem (T s3 ≠ 1 / 2ƒ c ) through the boundary frequency ƒ from the spectrum of the process of moving
Поэтому связь интервала времени Ts3 и величину отклонения цели 3 от линейно аппроксимированной траектории на величину Δ, находим из выражения для критерия наибольшего отклонения 
Величина 
Результаты измерений и расчетов передаются через радиомодем 17, радиостанцию 19 в бортовую электронную вычислительную машину 9 зенитно-ракетного комплекса 1, расчет которого осуществляет подготовку к стрельбе и уничтожает низколетящую цель 3.The results of measurements and calculations are transmitted through a
Таким образом, способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей имеет три стадии реализации:Thus, the method for detecting and tracking low-flying targets has three stages of implementation:
- радиолокационная станция 6 обнаруживает низколетящую цель 3 на границе зоны ответственности противовоздушной обороны;- the
- бортовая оптико-электронная система 7 сопровождает низколетящую цель 3 на дальних подступах к точке стояния зенитно-ракетного комплекса 1;- the on-
- бортовая оптико-электронная система 7 и мобильный пост воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой 13 осуществляют сопровождение низколетящей цели 3 на дальних и ближних подступах к его точке стояния и точке стояния зенитно-ракетного комплекса 1 и в том числе в зонах невидимости участков местности для радиолокационной станции 6 и бортовой оптико-электронной системы 7.- the onboard
Одним из важнейших условий практической реализации способа является правильный выбор или проектирование мобильных постов воздушного наблюдения 2 с оптико-электронными системами 13, к которым можно предъявить следующие технические требования:One of the most important conditions for the practical implementation of the method is the correct selection or design of mobile
- питание от автономного источника (аккумулятора или бензогенератора) и, как следствие ограничение по энергопотреблению;- powered by an autonomous source (battery or gas generator) and, as a consequence, the restriction on energy consumption;
- малые габариты и масса оптики для уменьшения инерционности оптико-электронной системы;- small dimensions and mass of optics to reduce the inertia of the optoelectronic system;
- дальность действия (обнаружения и сопровождения) низколетящей цели не менее 5 км для прицела оптического диапазона 12, тепловизора 13, лазерного дальномера 14;- the range (detection and tracking) of a low-flying target is not less than 5 km for an
- угол обзора 2Ω по горизонту (Г) не менее 180°;- 2Ω horizontal viewing angle (G) of at least 180 °;
- угол обзора 2Ω по вертикали (В) не менее 120°;- viewing angle 2Ω vertically (V) at least 120 °;
- скорость слежения за целью (Vc) не менее 60 град/с;- target tracking speed (V c ) not less than 60 deg / s;
- ускорение слежения за целью (a c) не менее 100 град/с2;- acceleration of tracking the target ( a c ) at least 100 deg / s 2 ;
- диапазон рабочих температур от -50°С до +50°С;- operating temperature range from -50 ° С to + 50 ° С;
- требования к стабилизации линии визирования выполняются аппаратурой электрического квадрокоптера 14 и сервоприводом 20 оптико-электронной системы 13.- the requirements for stabilizing the line of sight are fulfilled by the equipment of an
В таблице приведены характеристики современных оптико-электронных систем.The table shows the characteristics of modern optoelectronic systems.
(Волков В.Г. Авиационные приборы ночного видения. Специальная техника. №3, с. 2-20. №4, с. 2-12, 2006 и сайт фирмы АэроРоботикс).(Volkov VG Aircraft night vision devices. Special equipment. No. 3, p. 2-20. No. 4, p. 2-12, 2006 and the site of AeroRobotics company).
Сравнение характеристик авиационных оптико-электронных систем отечественных и зарубежных производителей показывает достойный уровень отечественных изделий по габаритам, массе и другим техническим характеристикам, что подтверждает реальность решения технической задачи обнаружения и сопровождения низколетящих, маневренных целей без использования импортных изделий. Для перемещения мобильного поста воздушного наблюдения 2 с оптико-электронной системой 13 в точки установки могут быть использован воздушный и наземный транспорт.A comparison of the characteristics of aviation optoelectronic systems of domestic and foreign manufacturers shows a decent level of domestic products in terms of size, weight and other technical characteristics, which confirms the reality of solving the technical problem of detecting and tracking low-flying, maneuverable targets without using imported products. To move the mobile
Таким образом, способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей может быть практически реализован на имеющихся отечественных технических и программных средствах.Thus, the method of detecting and tracking low-flying targets can be practically implemented on existing domestic hardware and software.
Вывод выражения для критерия наибольшего отклонения синусоидального типаDerivation of the expression for the criterion of the greatest deviation of the sinusoidal type
Математическое выражение, которое описывает возможное изменение величины p(t) (траектории низколетящей цели) внутри интервала дискретизации времени (между двумя соседними измерениями), названо автором траекторией наибольшего отклонения.A mathematical expression that describes a possible change in p (t) (the trajectory of a low-flying target) within the time discretization interval (between two adjacent measurements) is called by the author the trajectory of the greatest deviation.
Условимся, что моментам времени соседних измерений соответствуют максимальные по модулю параметры траектории: Δ - амплитуда траектории, линейная скорость V, ускорение а полета и резкость R изменения траектории полета.Agree that adjacent measurement instants correspond to the maximum absolute value of the trajectory parameters: Δ - amplitude path, the linear velocity V, acceleration and harshness R flight and flight path changes.
Уравнение синусоидальной траектории наибольшего отклонения:The equation of the sinusoidal trajectory of the greatest deviation:
где 0≤t≤Tsn, Tsn=Т/2, ω=π/Tsn, - круговая частота участка траектории p(t).where 0≤t≤T sn , T sn = T / 2, ω = π / T sn , is the circular frequency of the trajectory p (t).
Выражение (1) описывает математически половину (Tsn=Т/2) периода T синусоиды, которая изображена на фигуре 5.Expression (1) describes mathematically half (T sn = T / 2) of the period T of the sine wave, which is depicted in figure 5.
Первое измерение на траектории p(t) осуществлено в момент времени t=0, второе измерение осуществлено в момент времени t=Tsn=Т/2. Линейная аппроксимация между двумя измерениями изображена штрихпунктирной линией. Погрешность такой аппроксимации Δ достигает максимального значения в точке (0,5 Tsn, Δ), которая является вершиной траектории. Проходящая через вершину вертикальная линия t=0,5Tsn=0,25T является ее осью симметрии.The first measurement on the trajectory p (t) was performed at time t = 0, the second measurement was taken at time t = T sn = T / 2. A linear approximation between two measurements is depicted by a dash-dot line. The error of such an approximation Δ reaches its maximum value at the point (0.5 T sn , Δ), which is the top of the trajectory. The vertical line t = 0.5T sn = 0.25T passing through the top is its axis of symmetry.
В траектории полета беспилотного вертолета невозможно определить величину частоты граничной гармоники в спектре физической величины, так как сам спектр не определим. При этом величина интервала равномерной дискретизации времени процесса явно зависит от максимальных параметров аппроксимируемой траектории полета Tsn≤F{Δ, V, a, R, …, max p{n)(t)}.In the flight path of an unmanned helicopter, it is impossible to determine the frequency of the boundary harmonic in the spectrum of a physical quantity, since the spectrum itself is not definable. Moreover, the interval of uniform sampling of the process time clearly depends on the maximum parameters of the approximated flight path T sn ≤F {Δ, V, a , R, ..., max p {n) (t)}.
Определим шаг дискретизации времени Tsn траектории полета через максимальные параметры этой траектории, которые должны быть измерены в процессе слежения за целью 3 оптико-электронной системой 13. Для этого найдем ряд производных от выражения (1) и приравняем их соответствующим максимальным значениям параметров процесса полета (траектории) p(t) из выражения (1):We determine the discretization time step T sn of the flight path through the maximum parameters of this path, which should be measured during tracking of
p(0)(t)=Δ sin ωt, maxp(0)(t=0,5Ts)=Δ или Δ=Δ,p (0) (t) = Δ sin ωt, maxp (0) (t = 0.5T s ) = Δ or Δ = Δ,
p(1)(t)=Δω cosωt, maxp(1)(t=0)=Δω=V или ω=V/Δ,p (1) (t) = Δω cosωt, maxp (1) (t = 0) = Δω = V or ω = V / Δ,
p(2)(t)=-Δω2 sinωt, maxp(2)(t=0,5Ts)=-Δω2=-а или 
p(3)(t)=-Δω3 cosωt, maxp(3)(t=0)=-Δω3=-R или 
Используем метод математической индукции и запишем общую цепочку равенств: для определения круговой частоты 
Из выражения круговой частоты ω запишем шаг дискретизации времени Tsi в виде цепочки равенств: 
где 1 ≤ i ≤ n.where 1 ≤ i ≤ n.
Выражение (2) преобразуем в необходимый обобщающий вид: запишем равенство (i-1)-го и (i)-го членов выражения (2), которое возведем в степень i(i-1). Найдем параметр Δ и подставим его в (i-1)-ый член выражения (2). После необходимых преобразований получим цепочку равенствWe transform expression (2) into the necessary generalizing form: we write the equality of the (i-1) th and (i) th members of the expression (2), which we raise to the power of i (i-1). Find the parameter Δ and substitute it in the (i-1) -th term of expression (2). After the necessary transformations, we obtain the chain of equalities
Из выражения (3) выделим первый член суммы при (i=1), получим искомое выражение для величины наибольшего отклонения Δ в общем виде:From expression (3), we select the first member of the sum for (i = 1), we obtain the desired expression for the largest deviation Δ in the general form:
Частные случаи выражений (3) и (4) запишем в виде:Special cases of expressions (3) and (4) can be written as:
при n=1, i=1, maxp(0)(t=0,5Ts)=Δ, maxp(1)(t=0)=V, имеем:for n = 1, i = 1, maxp (0) (t = 0.5T s ) = Δ, maxp (1) (t = 0) = V, we have:
при n=2, i=1, 2, maxp(2)(t=0,5Ts)=а, имеем:for n = 2, i = 1, 2, maxp (2) (t = 0.5T s ) = a , we have:
при n=3, i=1, 2, 3, maxp(3)(t=Ts)=R, имеем:for n = 3, i = 1, 2, 3, maxp (3) (t = T s ) = R, we have:
От числа (1 ≤ n ≤ 3) известных производных от траектории цели, их величин и величины наибольшего отклонения Δ траектории низколетящей цели от участка линейной аппроксимации траектории зависит величина интервала дискретизации времени (между двумя соседними измерениями) Tsn в соответствии с выражениями (5)-(7).The value of the time sampling interval (between two adjacent measurements) T sn in accordance with expressions (5) depends on the number (1 ≤ n ≤ 3) of known derivatives of the target trajectory, their values and the maximum deviation Δ of the low-flying target trajectory from the linear approximation section of the trajectory - (7).
Таким образом, получены частные случаи (5)-(7) синусоидального критерия наибольшего отклонения в общем виде (3)-(4) с учетом от одного до трех измеренных максимальных значений параметров процесса полета цели (1).Thus, special cases (5) - (7) of the sinusoidal criterion of the greatest deviation in the general form (3) - (4) were obtained taking into account one to three measured maximum values of the parameters of the target’s flight process (1).
В качестве примера определим величину наибольшего отклонения Δ беспилотного вертолета от его траектории аппроксимируемой электронной вычислительной машиной 16. Цель летит в зоне обнаружения оптико-электронной системы 13 с крейсерской скоростью V=180 км/час=50 м/с, величина интервала дискретизации времени Tsn определяется в основном тактико-техническими характеристиками оптико-электронной системы 13 и равна Tsn = 0,628 с. В процессе сопровождения цели ее скорость V остается постоянной, модель цели является неизвестной (отсутствует в базе данных целей), ускорение а полета и резкость R изменения траектории полета не известны и не измерены, поэтому расчет ведется по формуле (5): Δ=9,995 м.As an example, we determine the largest deviation Δ of an unmanned helicopter from its trajectory approximated by an
Цель в зоне обнаружения оптико-электронной системой 13 резко увеличила скорость с 50 м/с до 61 м/с, поэтому были определены: ускорение полета а=280 м/с2 и резкость изменения траектории полета R=1600 м/с3. В этом случае расчет ведется по формуле (7): Δ=12,617 м.The target in the detection zone by the
Из полученных результатов следует, что цель необходимо поражать зарядом с разлетом поражающих элементов не менее 20 м, поражение цели должно происходить за несколько секунд до пролета или после пролета целью оптико-электронной системы 13 для предотвращения поражения этой системы собственной ракетой.From the obtained results it follows that the target must be hit with a charge with the spread of the striking elements of at least 20 m, the target must be hit a few seconds before the flight or after the flight by the target of the
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Предложенный способ обнаружения и сопровождения низколетящих целей на дальних подступах к точке стояния зенитно-ракетного комплекса обеспечивает скрытность работы радиолокационных станций, уменьшает количество мобильных постов воздушного наблюдения, уменьшает инерцию сервоприводов оптико-электронных систем, за счет уменьшения массы оптики, оперативного изменения высоты расположения оптико-электронных систем при помощи сочлененных с ними электрических квадрокоптеров, которые поднимают их над возвышенностями, берегами и руслами рек, оврагами, препятствующими обнаружению низколетящей цели при помощи радиолокационной станции и бортовой оптико-электронной системы зенитно-ракетного комплекса. Для предотвращения «дружественного огня» определяют величину наибольшего отклонения Δ цели от его аппроксимируемой траектории.The proposed method for detecting and tracking low-flying targets at far approaches to the position of the anti-aircraft missile system ensures the secrecy of the radar stations, reduces the number of mobile air observation posts, reduces the inertia of the servo drives of optoelectronic systems, by reducing the mass of optics, and quickly changing the height of the optical electronic systems with the help of electric quadrocopters connected with them, which raise them above the hills, banks and channels by ravines that prevent the detection of a low-flying target using a radar station and an on-board optoelectronic system of an anti-aircraft missile system. To prevent "friendly fire" determine the largest deviation Δ of the target from its approximated trajectory.
Способ может быть эффективно применен для борьбы с низколетящими боевыми, беспилотными вертолетами, предназначенными для уничтожения самих зенитно-ракетных комплексов.The method can be effectively applied to combat low-flying combat, unmanned helicopters designed to destroy the anti-aircraft missile systems themselves.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139979A RU2713645C1 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Method for detection and tracking of low-flying targets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139979A RU2713645C1 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Method for detection and tracking of low-flying targets |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2713645C1 true RU2713645C1 (en) | 2020-02-05 |
Family
ID=69624910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018139979A RU2713645C1 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Method for detection and tracking of low-flying targets |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2713645C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753498C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-08-17 | Игорь Владимирович Догадкин | Method for searching, tracking and destroying targets |
| RU2764668C1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-01-19 | Игорь Владимирович Догадкин | Method for joint search, tracking and destruction of targets |
| CN115373419A (en) * | 2022-08-23 | 2022-11-22 | 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 | Superlow-altitude aircraft reconnaissance monitoring method and device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0148704A2 (en) * | 1984-01-06 | 1985-07-17 | Thomson-Csf | Monitoring method for target localization by way of an unmanned aircraft |
| RU2361235C1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") | Method of detecting and tracking low-flying targets |
| RU94351U1 (en) * | 2010-03-17 | 2010-05-20 | Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова | ADAPTIVE DETECTION SYSTEM FOR LOW-FLYING OBJECTIVES |
| RU2410712C1 (en) * | 2009-06-11 | 2011-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") | Method of detecting aerial objects |
| CN107783555A (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-09 | 杭州海康机器人技术有限公司 | A kind of object localization method based on unmanned plane, apparatus and system |
| RU2658517C2 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Reconnaissance fire weapon complex of fscv |
| US20180300895A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Thales | Target tracking method performed by a drone, related computer program, electronic system and drone |
-
2018
- 2018-11-12 RU RU2018139979A patent/RU2713645C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0148704A2 (en) * | 1984-01-06 | 1985-07-17 | Thomson-Csf | Monitoring method for target localization by way of an unmanned aircraft |
| RU2361235C1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") | Method of detecting and tracking low-flying targets |
| RU2410712C1 (en) * | 2009-06-11 | 2011-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") | Method of detecting aerial objects |
| RU94351U1 (en) * | 2010-03-17 | 2010-05-20 | Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова | ADAPTIVE DETECTION SYSTEM FOR LOW-FLYING OBJECTIVES |
| CN107783555A (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-09 | 杭州海康机器人技术有限公司 | A kind of object localization method based on unmanned plane, apparatus and system |
| RU2658517C2 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Reconnaissance fire weapon complex of fscv |
| US20180300895A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Thales | Target tracking method performed by a drone, related computer program, electronic system and drone |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753498C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-08-17 | Игорь Владимирович Догадкин | Method for searching, tracking and destroying targets |
| RU2764668C1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-01-19 | Игорь Владимирович Догадкин | Method for joint search, tracking and destruction of targets |
| CN115373419A (en) * | 2022-08-23 | 2022-11-22 | 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 | Superlow-altitude aircraft reconnaissance monitoring method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20170059692A1 (en) | Mitigation of Small Unmanned Aircraft Systems Threats | |
| EP2623921B1 (en) | Low-altitude low-speed small target intercepting method | |
| US20090260511A1 (en) | Target acquisition and tracking system | |
| RU2713645C1 (en) | Method for detection and tracking of low-flying targets | |
| US20060283317A1 (en) | Missile protection system for vehicles | |
| US8415596B2 (en) | Method and apparatus for determining a location of a flying target | |
| RU2361235C1 (en) | Method of detecting and tracking low-flying targets | |
| CN110624189B (en) | Unmanned aerial vehicle-mounted fire extinguishing bomb device, fire-fighting unmanned aerial vehicle and emission control method | |
| RU2351508C1 (en) | Short-range highly accurate weaponry helicopter complex | |
| RU179821U1 (en) | AUTOMATED GUIDANCE AND FIRE CONTROL SYSTEM OF RUNNING INSTALLATION OF REACTIVE SYSTEM OF VOLUME FIRE (OPTIONS) | |
| KR101788263B1 (en) | Apparatus for providing seeking function of guided weapon and method thereof | |
| RU2555643C1 (en) | Method of automatic armaments homing at moving target | |
| RU2697939C1 (en) | Method of target design automation at aiming at helicopter complex | |
| RU2504725C2 (en) | Method of rocket launching for mobile launchers | |
| Buske et al. | Smart GPS spoofing to countermeasure autonomously approaching agile micro UAVs | |
| CN113721642B (en) | Unmanned aerial vehicle countering control method integrating detection, tracking and treatment | |
| RU2433370C1 (en) | Optoelectronic system for air defence missile system | |
| US3286955A (en) | Low altitude air defense system and method | |
| RU2715499C1 (en) | Continuous optical communication method with low-altitude target | |
| RU2496081C1 (en) | Method of control over aircraft flight | |
| KR101768198B1 (en) | Apparatus for providing infrared ray based seeking function of guided weapon and method thereof | |
| RU2488769C2 (en) | System to control corrected aviation bomb designed to destroy radio-electronic facilities of enemy | |
| RU2742737C1 (en) | Method for intercepting the priority targets with disrupting the guidance of accompanying fighters | |
| RU2755134C1 (en) | Method for illuminating a target to ensure the use of ammunition with a laser semi-active homing head | |
| RU2776005C1 (en) | Method for forming target image to ensure use of tactical guided missiles with optoelectronic homing head |