Файл: Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008.pdf

вероятность обнаружения каждой цели на каждой частоте повторения 

равна единице. 

Если обнаруживается m целей на η частотах повторения и то отно­

шение числа ложных измерений к числу истинных оценивается по формуле 

(3.7) 

где Q - среднее число элементов разрешения на периоде повторения; т

и

 - про­

тяженность элемента разрешения в масштабе измерения периодов повторения. 

Отсюда видно, что при фиксированном числе частот повторения и фикси­

рованной скважности необходимо увеличивать число элементов разрешения. 
Увеличение числа η целесообразно в том случае, если это не приводит к сни­
жению вероятности обнаружения на азимутальной пачке. 

Для снижения вероятности ошибок в условиях реального радиолокацион­

ного наблюдения (неединичная вероятность обнаружения, неравномерное рас­
пределение целей при полете в боевых порядках и т. д.) необходимо проводить 
идентификацию отметок, полученных на смежных кадрах. 

Идентификация отметок на пачке кадров основана на построении для ка­

ждой их комбинации функционала качества идентификации. Этот функционал 
представляет собой некоторую статистику, распределения которой существен­
но различаются для отметок, порожденных одной и той же целью, и разными 
целями. Обычно это сводится к накоплению «невязок» между априорным 

(ожидаемым) значением параметра и полученным в данной комбинации отме­
ток. Отбор комбинаций для формирования выходной отметки осуществляется 
на основе анализа полученного функционала и может проводиться по различ­
ным критериям. Так, возможны следующие варианты. 

1. Выбор единственной комбинации с наилучшим значением функционала 

(в частности, с наибольшей амплитудой). 

2. Отбор комбинаций со значением функционала не ниже порогового. 
3. Отбор лучших комбинаций, число которых равно минимальному числу 

обнаруженных отметок из всех кадров. Наиболее просто эта задача решается 
для случая двух кадров. Она формализуется как задача о назначениях в дву­
дольном графе и может быть решена, например, «венгерским» методом [18]. 

При отборе комбинаций необходимо учитывать возможность слияния от­

меток разных целей по неоднозначной дальности. Если такую гипотезу отвер­
гать (считать это событие маловероятным), то при отборе необходимо учиты­
вать, что каждая отметка может войти только в одну комбинацию. 

Критерий отбора может изменяться в различных тактических ситуациях. 

Критерий № 1 может быть пригоден при слежении за единственной приори­
тетной целью из состава группы, численность которой не определяется. Крите­
рий № 2 обеспечивает гарантированную достоверность информации о выдан­

ных отметках, но часть первичных обнаруженных отметок может быть утеряна. 

Он может применяться на этапе раннего радиолокационного обнаружения для 
повышения качества захвата и обнаружения трасс без определения численного 
состава групп. По критерию № 3 выдается максимальное число отметок, воз­
можно, с повышенным уровнем ложных дальностей. Он целесообразен при на­

личии сопровождаемой трассы для определения численного состава. 

В простейшем функционале качества используется закономерность изме­

нения амплитуды отметки при сканировании по азимуту - форма азимутальной 
диаграммы. Для его формирования сначала вычисляются азимут предполагае­
мой комбинации отметок по формуле дискриминатора типа (3.2) и оценка ам­
плитуды в центре пачки: 

(3.8) 

где a

in

,  b

i ; n

- весовые коэффициенты; Ai - амплитуда отметки на i-м кадре. 

Оцениваются амплитуды сигналов на каждом кадре А

{

, которые должны 

иметь отметки с азимутом φ и амплитудой А : 

где - азимутальная диаграмма направленности; Δφ - угловое расстояние 
между кадрами. 

Функционалом качества F служит нормированная сумма отклонений из­

меренных амплитуд от теоретических 

Также возможна селекция целей по амплитуде. Для этого отметки на каж­

дом кадре ранжируются по амплитуде, и идентифицируются отметки с одина­

ковыми рангами. 

После идентификации отметок и вычисления однозначной дальности про­

водится устранение неоднозначности по частоте. При работе с высокой часто­
той повторения априорный диапазон скоростей целей всего в два-три раза пре­
вышает интервал неоднозначного измерения на одной частоте повторения. По­
этому для раскрытия неоднозначности измерений достаточно выполнить 
прямой перебор двух-трех возможных гипотез. Для повышения точности изме­
рения скорости целесообразно усреднение замеров на отдельных кадрах обра­

ботки. При компенсации собственной скорости носителя измеренная величина 
соответствует радиальной скорости цели относительно земли. Если необходи-

мо знание скорости сближения (удаления) цели с РЛС, то из измерения вычи­
тается радиальная составляющая скорости носителя. 

Измерение азимута может проводиться различными способами. Простей­

шим из них является определение центра пачки по формуле 

(3.9) 

где (р

нач

, φ

ΚΟΗ

 - азимуты центров кадров начала и конца пачки. 

Более точные оценки получаются при весовой обработке амплитуд по 

формуле (3.8). Как и в любом дискриминаторе, выбор весовых коэффициентов 
позволяет реализовать оценку положения максимума пачки, медианы, центра 

тяжести и более высоких моментов распределения амплитуд. 

Измерение азимута проводится по информации датчика угла поворота ДН 

антенны, который жестко связан с полотном антенны и обычно юстируется по 
строительной оси самолета. Ось вращения антенны в общем случае отклонена 
от местной вертикали как по конструктивным соображениям, так и из-за нали­
чия крена и тангажа самолета-носителя. Перед выдачей в систему вторичной 
обработки координат цели азимут пересчитывается в систему координат, в ко­
торой проводится сопровождение. Это могут быть следующие системы: 

прямоугольная система координат, связанная с местным горизонтом и 

ориентированная по местному меридиану с центром в точке нахождения РЛС 
(местная система координат); 

топоцентрическая прямоугольная система координат с центром в заданной 

точке на поверхности земли; 

геодезическая система координат; 
геоцентрическая система координат. 
При пересчете в местную систему координат используются данные о те­

кущем курсе, крене и тангаже самолета, а также учитывается ориентация ан­
тенной площадки относительно строительной оси. Для повышения точности 
целесообразно учитывать статические и переменные деформации несущих пи­
лонов под действием аэродинамических нагрузок, а также проводить хотя бы 
грубую оценку угла места цели. 

В режимах работы с низкой частотой повторения дальность измеряется 

однозначно. Формирование первичных измерений основано на возможности 
оценки времени задержки отраженных сигналов в приемном устройстве. Изме­

рения формируются по информации о номере строба, в котором обнаружена 

цель. Группирование отметок в смежных стробах позволяет избежать размно­
жения целей и повышает точность измерения дальности. 

Группирование по дальности в пределах азимутальной пачки и измерение 

этих координат можно проводить различными способами. В одном случае ази­
мутальная пачка формируется для каждого элемента дальности. Вследствие то­
го, что пачка состоит из малого числа отсчетов, критерии начала и конца обыч­
но очень жесткие: начало - первое обнаружение, конец - первый пропуск. 

Алгоритм измерения азимута зависит от алгоритма обнаружения пачки. 

Если обнаружение проводится в скользящем окне симметричной формы, то ал­
горитмы дискриминаторов (3.2), (3.8) дают несмещенные оценки практически с 
одинаковыми точностями. Несколько худшую, но также несмещенную оценку 
дает формула (3.9). Это имеет место при нерекурсивной обработке короткой 
пачки в РЛС S-диапазона и всегда при кадровой обработке длительного сигна­
ла в РЛС Р-диапазона. Если для упрощения обработки применяется рекурсив­
ное накопление энергии пачки, то амплитуды обнаруженных отметок уже не 
имеют симметричную форму, так как являются результатом свертки симмет­

ричной диаграммы направленности с асимметричной импульсной характери­

стикой рекурсивного фильтра. В этом случае смещение оценки по формуле 
(3.9) зависит от длительности обнаруженной пачки (от мощности сигнала) и 

для компенсации систематической ошибки требуется введение поправок, зави­
сящих от числа обнаруженных отсчетов. Эта ситуация проиллюстрирована на 
рис. 3.4, где случай 1 соответствует наибольшей мощности сигнала, случай 2 -

средней мощности, случай 3 - минимальной мощности сигнала. Соответствен­
но проиндексированы значения оценок. Интересно отметить, что величина 
ошибки увеличивается при возрастании мощности сигнала. 

t,c 

Рис. 3.4 

Систематическая ошибка алгоритма поиска максимума практически не 

зависит от длительности пачки, и компенсация ошибки сводится к постоянной 

поправке. Наибольшей чувствительностью обладает алгоритм определения 
центра тяжести. 

Оценки азимутов пачек, полученные в смежных элементах дальности, ус­

редняются с весами, пропорциональными мощности сигналов. При этом также 
уточняется дальность путем весовой обработки амплитуд. 

В другом варианте объединение отметок по дальности с уточнением изме­

рений путем весовой обработки проводится при каждом новом поступлении 

данных. Таким образом, азимутальная пачка формируется для средневзвешенной 

дальности. После окончания пачки ее положение вычисляется по амплитудам 

объединенных отметок аналогично тому, как это делается в первом варианте. 

В режимах работы по морским и по воздушным загоризонтным целям на 

ошибку пересчета азимута в горизонтальную плоскость не влияет отсутствие 
измерения угла места. При работе по морским целям их угол места известен, 

угол места загоризонтных целей находится в очень узком диапазоне, и в фор­

муле пересчета ему может быть приписано некоторое постоянное значение. 

В режимах низкой частоты повторения радиальная скорость измеряется 

неоднозначно либо вообще не измеряется. 

3.2. Алгоритмы сопровождения целей 

в бортовой радиолокационной системе 

авиационного комплекса радиолокационного 

дозора и наведения 

3.2.1. Общие положения 

Для БРЛС АК РЛДН характерно применение режимов автоматического со­

провождения многих целей в процессе обзора воздушного пространства (автома­

тическое сопровождение целей в режиме обзора (АСЦРО)). Эффективность все­

го комплекса существенно повышается, если обнаруживаются траектории це­
лей и их взаимное положение по отношению к опорной системе координат, 

общей для всех взаимодействующих объектов. Автоматическое сопровождение 
целей в режиме обзора - это фактически построение траекторий целей, вклю­
чая и прогнозирование положения точек траектории на некоторое время впе­

ред. Таким образом, под АСЦРО понимается процесс непрерывного форми­

рования оценок относительных и абсолютных фазовых координат целей 
при достаточно редком (дискретном) поступлении от них отраженных сигна­
лов. Решение этой задачи осуществляется в несколько этапов, включающих 

формирование первичных измерений, завязку траекторий, ее обнаружение, 
экстраполяцию фазовых координат (траекторий) в промежутках между поступ­

лениями отраженных сигналов, идентификацию полученных измерений на их 

принадлежность к той или иной из сопровождаемых траекторий, коррекцию 
(фильтрацию) определенной траектории по результатам идентифицированных 
измерений, ранжирование целей по степени их важности (опасности) и сброс 
сопровождаемых траекторий. 

Важнейшей задачей системы траекторного сопровождения является распо­

знавание класса и типа целей, а также траекторий ложных целей (наземные дви­
жущиеся цели, помеховые отражения от подстилающей поверхности и т.п.).