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

Рассматриваются также алгоритмы «сопровождения до обнаружения», 

т. е. обнаружение траекторий цели с учетом априорных данных о типе цели и 
ее траектории движения. 

Исходя из этих задач резко возрастают требования к вычислительным 

возможностям процессора сопровождения (до двух тысяч и более траекторий 
целей одновременно). 

Формирование первичных измерений содержит все этапы первичной обра­

ботки радиосигналов: от их обнаружения до получения отсчетов дальности, 
скорости сближения и бортовых пеленгов в горизонтальной и вертикальной 
плоскостях (см. выше). 

Под завязкой траекторий понимается процесс взятия на сопровождение 

целей, появляющихся в зоне обзора БРЛС. Экстраполяция представляет собой 
процесс прогнозирования всех фазовых координат относительного движения 
целей, которые используются для целеуказания, наведения и выдачи информа­
ции на пункт управления (ПУ). 

Цель идентификации результатов поступающих измерений - определить 

ту из экстраполируемых траекторий, которой по тем или иным признакам наи­

более достоверно соответствуют полученные наблюдения. Правила установле­
ния такого соответствия могут быть различными и будут изложены далее. 

В зависимости от требований к точности сопровождения и вычислитель­

ных возможностей бортовой цифровой вычислительной системы (БЦВС) кор­

рекция (фильтрация) экстраполированных траекторий по идентифицирован­

ным результатам измерений может выполняться по различным законам. Наи­
более часто для этого используются алгоритмы α-, β- и оптимальная линейная 
аналого-дискретная фильтрация [9]. 

Поскольку число целей может превышать число наводимых истребителей, 

то для их эффективного применения желательно знать степень опасности 

(важности) сопровождаемых объектов. В связи с этим необходимо выделять 

наиболее опасные (важные) цели, которые целесообразно уничтожать в первую 
очередь. Одним из наиболее часто используемых признаков (критериев) опас­
ности является минимум отношения дальности к скорости. Смысл этого крите­

рия состоит в вычислении времени t

B

, оставшегося до встречи с сопровождае­

мой целью по результатам экстраполяции (измерения) дальности и скорости. 
Та цель, для которой вычисленное значение 1;

В

=|Д/А| окажется наименьшим, и 

считается наиболее опасной. 

Сброс цели с сопровождения выполняется в рамках анализа результатов 

измерений в процессе завязки траекторий и идентификации наблюдений. Если 
в результате анализа выясняется, что полученные результаты не идентифици­
руются ни с одной из экстраполируемых траекторий и при этом не выполняют­

ся условия завязки новой траектории, то цель исключается из процесса сопро­
вождения. 

Следует отметить, что каждый из этапов может выполняться различными 

способами [10, 13, 14, 19], обеспечивающими различную эффективность режи­
ма в целом. Наиболее распространены в БРЛС АК РЛДН алгоритмы с экстра­
поляцией по гипотезе движения с постоянной скоростью, идентификацией в 
стробах отождествления и а-, β-фильтрацией [9, 10, 19]. 

3.2.2. Алгоритмы АСЦРО с идентификацией измерений 

в пробах отождествления и ay β-фильтрацией 

Одним из самых простых алгоритмов, применяемых в АК РЛДН, является 

АСЦРО, в котором траектории экстраполируются по гипотезе изменения фазо­
вых координат с постоянной скоростью, а результаты измерений идентифици­
руются в стробах отождествления с последующей а-, β-фильтрацией. 

Автоматическое сопровождение целей в режиме обзора обеспечивается в 

процессе совместного функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, ав­
тономных датчиков и БЦВС. Бортовая радиолокационная станция АКРЛДН 
формирует оценки дальности Д

и

 до цели, скорости сближения с ней 

и бортовые пеленги в горизонтальной и вертикальной плоскостях: 

(вектор измерений При этом контролируемая зона про­
странства просматривается лучом антенны БРЛС путем последовательного 
кругового сканирования антенны. Автономные датчики измеряют углы атаки 
а

и

, крена у

и

, рыскания ψ

Η

, тангажа 0

И

 и составляющие вектора скорости носи­

теля по осям подвижной прямоугольной системы координат. Бортовая цифро­
вая вычислительная система осуществляет завязку траекторий и их экстрапо­
ляцию, формирует стробы отождествления и идентифицирует в них результаты 
измерений, а также выполняет а-, β-фильтрацию и ранжирование целей по сте­
пени их опасности. 

В общем случае первый шаг сопровождения начинается с формирования 

текущей позиции (точки) траектории или, как иногда говорят, с получения 
первичных данных (измерений) о состоянии цели. Среди потока данных от це­
лей, поступающих на вход системы сопровождения, возможно появление целе-
подобных ложных отметок, источниками которых являются: 

шумовые ложные отметки, распределенные равномерно в зоне обзора; 
отметки нераспознанных в первичной обработке «антиподов»-целей, обу­

словленные переотражением сигналов от земной поверхности и коррелирован­
ные с отметками истинных целей; 

неподавленные остатки альтиметровой помехи; 
отметки, обусловленные ложными комбинациями неоднозначных отсче­

тов дальностей целей, находящихся в неразрешаемой по азимуту скорости и 
высоте области. 

Следующий шаг сопровождения состоит в оценке соответствия (иден­

тификации) данных о цели с уже ранее определенными траекториями целей. 
Если соответствие не установлено, то обнаруженная цель считается новой и 
формируется начало новой траектории. Под идентификацией или отождествле­
нием результатов измерений понимается процесс принятия решения об их со­
ответствии той или иной экстраполируемой траектории. Этот процесс состоит 
из двух этапов. На первом этапе результаты измерений сопоставляются со 
всеми экстраполируемыми траекториями, на втором этапе - выбирается одна 
из траекторий, по тем или иным критериям наиболее достоверно соответст­
вующая результатам измерений. Необходимо отметить, что первый этап может 
выполняться и по другой стратегии. Каждая из экстраполируемых траекторий 
поочередно ставится в соответствие всем принятым за время обзора результа­
там измерений [19]. Выбранная по результатам идентификации траектория 
корректируется (фильтруется). 

Способы сопоставления и правило принятия решений в процессе иденти­

фикации могут быть различными. Один из них основан на сопоставлении тра­
екторий и результатов измерений в так называемых стробах отождествления. 

Под стробом отождествления, именуемым также корреляционным, по­

нимается область многомерного пространства с размерами где 

m - число измеряемых фазовых координат,) 
вокруг точки с экстраполированными на ка­
ждом цикле обзора координатами. Пример 
пространственного строба ABCD для двух­
мерного пространства (m = 2) показан на 
рис. 3.5, где точки О

оу

, О

цэ

 и О

ци

 соответст­

вуют носителю БРЛС, результатам экстрапо­
ляции и измерений положения цели; АД и 
Δφ

Γ

 - размеры строба по дальности и борто­

вому пеленгу в горизонтальной плоскости. 

Смысл сопоставления в стробах отожде­

ствления состоит в том, что все полученные 
от одной цели измерения Zi 

,поочередно сравниваются с анало­

Рис. 3.5 

гичными координатами всех N

u

 экстраполируемых траек­

торий в пределах допусков AXJ. Если хотя бы для одной фазовой координаты j-

й цели не выполняется условие 

(3.10) 

то данная траектория исключается из дальнейшей процедуры принятия решения. 

Порядок перебора всех N

u

 экстраполируемых целей может быть как безприори-

Рис.

 3.6 

тетным, так и приоритетным. В последнем случае очередность сопоставления 
определяется приоритетом (важностью) одной цели перед другими. 

Процедура принятия решения о соответствии измерений z

Hi

 той или иной 

из экстраполированных целей, удовлетворяющих условию (3.10), также может 
быть различной. Наиболее простым является 
правило принятия решения по первому вы­
полнению условия (3.10). Такой алгоритм 
принятия решения пригоден лишь для доста­
точно разнесенных в пространстве целей. Ес­
ли же сопровождаемые цели расположены 
достаточно близко, то принятое решение мо­
жет оказаться недостоверным, так как усло­
вию (3.10) могут удовлетворять результаты 
экстраполяциии другой цели. Пример такой 
ситуации показан на рис. 3.6, где точками О

ЦЭ

1 

и 0

Ц

э2 показано расположение целей 1 и 2 по 

результатам экстраполяции их траекторий, 
точка О

ци

 соответствует положению цели по результатам измерений. 

Более достоверна процедура принятия решения после дополнительной 

обработки результатов сравнения для всех траекторий, удовлетворяю­
щих условию (3.10). В качестве меры окончательного соответствия измере­
ний z

Hi

 той или иной j-й траектории с координатами x

3ij

 может использоваться 

расстояние между точками О

ц

^ и точкой О

ци

, соответствующей полученным 

измерениям. Та траектория, для которой это расстояние будет наименьшим, и 
будет считаться идентифицированной. Для случая, приведенного на рис. 3.6, 

результатам измерений соответствует вторая траектория О

ЦЭ

2, поскольку 

Размеры стробов отождествления должны одновременно удовлетворять 

двум условиям. С одной стороны, они должны обеспечить попадание результа­
тов измерений от соответствующей цели внутрь строба при любых реальных 
законах движения сопровождаемого объекта. С другой стороны, число попада­
ний мешающих сигналов внутрь строба должно быть минимальным. Суть од­
ной из самых простых методик выбора размеров стробов состоит в следующем. 

Если в результате идентификации выяснится, что полученные измерения 

не соответствуют ни одной из экстраполируемых траекторий, то принимается 
предварительное решение о наличии новой цели (завязка траектории). По­
скольку процесс обнаружения случаен, то принятое предварительное решение 
нуждается в дополнительном подтверждении, суть которого состоит в том, что 

по результатам первого измерения прогнозируется положение цели для сле­
дующего цикла. Относительно прогнозируемого положения формируется строб 

отождествления, называемый также корреляционным, в котором и ищется от-

раженный сигнал на следующем цикле измерений. Затем процедура повторяет­

ся для следующего цикла измерений. Если в m последовательных циклах цель 
обнаруживается k < m раз, то принимается окончательное решение о наличии в 
зоне обзора БРЛС новой цели. После этого результаты последних измерений 
заносятся в специальный файл БЦВС в качестве начальных условий для после­

дующей экстраполяции новой фазовой траектории. Для принятия окончатель­

ного решения чаще всего используется логика обнаружения два из двух, два из 

трех, три из трех и три из четырех [19]. 

Следует отметить, что процедура реализации процесса завязки траектории 

может быть различной. На практике обычно применяется процедура так называе­
мого скользящего окна либо процедура последовательных испытаний Вальда [19]. 

При процедуре скользящего окна результаты предварительных решений 

обрабатываются в нескольких последовательных циклах обзора БРЛС. Смысл 
этой процедуры поясняет рис. 3.7. 

Рис. 3.7 

Пусть последовательность представляет результаты предвари­

тельного анализа отраженных сигналов во всех циклах измерений. При попада­
нии результатов измерений i-ro цикла в строб отождествления считается, что 

Zi=l, в противном случае Zj=0. Если в окне из m последовательных циклов обзора 
число обнаружений цели в стробах отождествления достигнет определенного 
значения к, то принимается окончательное решение о завязке новой траектории. 

В ситуации, когда , окно из m обзоров смещается на один цикл в сторо­

ну увеличения. На рис. 3.7 новое положение окна показано штриховой линией. 

Качество функционирования алгоритмов принятия решения о наличии но­

вых целей характеризуется достоверностью и скоростью завязки траекторий. 
Количественно достоверность завязки оценивается вероятностью принятия