Математические модели относительного движения воздушных объектов в процедурах наблюдения в авиационных бортовых РЛС. Часть 1. Математические модели в траекторной системе координат

Аннотация

Приведены общие сведения о различных математических моделях относительного движения воздушных объектов, используемых в задачах оценивания координат и параметров их движения в бортовых РЛС летательных аппаратов. Проанализированы возможности практического использования этих моделей.

• математическая модель
• относительное движение
• воздушный объект
• бортовая РЛС
• система координат

Abstract (in English)

General information is presented on various mathematical models of the relative movement of air objects used in problems of estimating the coordinates and parameters of their movement in radar-tracking systems of airspace monitoring. Mathematical models of the relative movement in trajectory coordinate system of airborne radar are considered. The features of practical implementation of these mathematical models of the movement in trajectory tracking systems are analyzed. The predominant method used to track air object for the fixed radar sensor is tracking in the mixed coordinate system. In this case, the model of the movement of an air object is simulated in fixed Cartesian coordinate system, and model of measurements in spherical or polar coordinate system of the radar sensor. Since the measurements are related to the Cartesian coordinates of the air object by nonlinear dependencies, nonlinear estimation and filtering methods are used in the tracking algorithms. The main difficulties in the development of the tracking algorithm in a mixed coordinate system are related with the approximation of nonlinear measurements in accordance with the first several terms of their Taylor series expansion. In the case of a mobile radar sensor, during the measurement the sensor moves relative to the air object. To take into account this phenomenon in the formation of forecast values of measurements, it is necessary to recalculate the absolute Cartesian coordinates of the air object into a coordinate system whose origin coincides with the center of mass of the airborne radar, and the axes are parallel to the axes of the fixed coordinate system. This procedure assumes subtraction from the absolute Cartesian coordinates of the air object of the corresponding absolute Cartesian coordinates of the airborne radar. Based on the obtained relative Cartesian coordinates of the air object, one can determine its spherical or polar coordinates.

Для цитирования

Литература

1. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Принципы построения, проблемы разработки и особенности функционирования. М.: «Радиотехника». 2014. 528 с.
2. Антипов В.Н., Колтышев Е.Е., Янковский В.Т. и др. Радиолокационные комплексы истребителей / Под ред. В.Н. Лепина. М.: «Радиотехника». 2014. 296 с.
3. Ярлыков М.С., Богачёв А.С., Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Радиоэлектронные комплексы навигации, прицеливания и управления вооружением летательных аппаратов. Т.1. Теоретические основы / Под ред. М.С. Ярлыкова. М.: «Радиотехника». 2012. 504 с.
4. Белик Б.В., Белов С.Г., Верба В.С. и др. Авиационные системы радиоуправления / Под ред. В.С. Вербы, В.И. Меркулова. Монография. М.: «Радиотехника». 2014. 376 с.
5. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. под общей ред. В.С. Вербы. Третье издание. В 2 книгах. М.: Техносфера. 2014. Книга 2. 680 с.
6. Ярлыков М.С., Богачёв А.С., Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Радиоэлектронные комплексы навигации, прицеливания и управления вооружением. Т.2. Применение авиационных радиоэлектронных комплексов при решении боевых и навигационных задач / Под ред. М.С. Ярлыкова. М.: «Радиотехника». 2012. 256 с.
7. Меркулов В.И., Харьков В.П., Рогов А.В. Математические модели информационно-управляющих систем в пространстве состояний // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2006.Т. 4. № 7. С. 35-43.
8. Верба В.С., Меркулов В.И., Дрогалин В.В. и др. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах. Ч. 3 / Под ред. В.С. Вербы и В.И. Меркулова. М.: «Радиотехника». 2010. 472 с.
9. X. Rong Li, Vesselin P. Jilkov. A Survey of Maneuvering Target Tracking. Part III: Measurement Models. Proceedings of SPIE Conference on Signal and Data Processing of Small Targets, San Diego, CA, USA, Juli-August 2001. (4473-41).
10. X. Rong Li, Vesselin P. Jilkov. Survey of Maneuvering Target Tracking. Part I: Dynamic Models. IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems. Vol. 39. No 4. October 2003. P. 1333-1363.
11. Шатовкин Р.Р., Бурлаков С.А. Анализ существующих подходов к моделированию движения маневренной воздушной цели // Материалы IX Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» 27-28 апреля 2009 г. Тамбов: ТВВАИУРЭ (ВИ). 2009. С. 112-122.
12. Бочкарев А.М., Юрьев А.Н., Долгов М.Н., Щербинин А.В. Цифровая обработка радиолокационной информации при сопровождении целей // Зарубежная радиоэлектроника. 1991. № 3. С. 3-22.
13. Гриценко Н.С., Кириченко А.А., Коломейцева Т.А. и др. Оценивание параметров движения маневрирующих объектов // Зарубежная радиоэлектроника. 1983. № 4. С. 3-29.
14. Горшков С.А., Солонар А.С. Сопоставление методов адаптивной дискретной фильтрации координат маневрирующих целей // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2006.Т. 4. № 6. С. 14-30.
15. Бар-Шалом Яков., Ли Хьяо-Ронг. Траекторная обработка. Принципы, способы и алгоритмы. Часть 2 / Пер. с англ. М.: МГТУ им. Н.Э Баумана. 2011. 239 с.
16. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. М.: Радио и связь. 1993. 320 с.
17. Системы управления и динамика наведения ракет / Под ред. И.Е. Казакова. Учебник. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 1973. 498 с.