Васильев Константин Константинович – доктор технических наук (1985), профессор (1987) кафедры телекоммуникации Ульяновского государственного технического университета. Автор 508 научных работ. Сфера научных интересов – статистический синтез и анализ информационных систем.
ул. Северный Венец, д. 32, Ульяновск, 432027, Россия
Konstantin K. Vasiliev, Dr. Sci. (Eng.) (1985), Professor (1987) of the Department of Telecommunication of Ulyanovsk State Technical University. The author of 508 scientific publications Area of expertise: statistical synthesis and analysis of information systems.
32 Severny Venetz Str., Ulyanovsk 432027, Russia
Маттис Алексей Валерьевич – кандидат технических наук (2010), главный конструктор ФНПЦ АО «НПО "Марс"». Автор 40 научных работ. Сфера научных интересов – системы автоматического управления.
ул. Солнечная, д. 20, Ульяновск, 432022, Россия
Alexey V. Mattis, Cand. Sci. (Eng.) (2010), Design manager of FRPC JSC RPA "Mars". The author of 40 scientific publications. Area of expertise: automatic control systems. 20 Solnechnaya Str., Ulyanovsk 432022, Russia
Саверкин Олег Владимирович – инженер по специальности "Сети связи и системы коммутации" (2014, Ульяновский государственный технический университет), аспирант кафедры телекоммуникации Ульяновского государственного технического университета. Автор 26 научных работ. Сфера научных интересов – статистическая обработка сигналов. ул. Северный Венец, д. 32, Ульяновск, 432027, Россия
Oleg V. Saverkin, Dipl.-engineer on telecommunication (2014, Ulyanovsk State Technical University), postgraduate student of the Department of Telecommunication of Ulyanovsk State Technical University. The author of 26 scientific publications Area of expertise: statistical processing of signals
32 Severny Venetz Str., Ulyanovsk 432027, Russia
Введение. Современные воздушные цели, в особенности беспилотные, становятся менее заметными, а их маневренные возможности продолжают совершенствоваться. Для обеспечения эффективного сопровождения высокоманевренных целей актуализируются и алгоритмы траекторной обработки. Поскольку точность фильтрации траекторных параметров во многом определяется достоверностью радиолокационной информации, возрастает роль алгоритмов стробирования. В связи с этим возникает задача повышения эффективности стробирования радиолокационных отметок.
Цель работы. Разработка и исследование эффективности алгоритма траекторного стробирования, основанного на модели движения в скоростной связанной с направлением движения цели системе координат и предполагающего формирование строба в форме усеченного эллипсоидного сектора.
Методы и материалы. Рассмотрены модели движения целей в связанных координатах, которые положены в основу новых алгоритмов траекторного сопровождения, базирующихся на калмановской фильтрации. Рассмотрены существующие методы стробирования радиолокационных отметок от цели и предложен новый подход на основе фильтрации в связанных координатах. Новый алгоритм предполагает формирование строба в форме усеченного эллипсоидного сектора. Такая форма соответствует наиболее вероятному местоположению отметок от сопровождаемой цели. Эффективность предложенных решений подтверждается результатами математического моделирования, выполненного в среде MATLAB.
Результаты. Приведены аналитические выражения для модели движения, рекуррентной фильтрации и алгоритма стробирования в связанных координатах. Проведен сравнительный анализ эффективности сопровождения при одинаковых размерах эллиптического и предложенного стробов. Установлено, что для скоростных и высокоманевренных целей алгоритм с построением строба в форме усеченного эллипсоидного сектора обеспечивает до 30 % более длительное сопровождение до первой потери отметки от цели, чем алгоритм с эллиптическим стробированием. Кроме того, средняя продолжительность сопровождения для секторного строба практически не зависит от начальной скорости движения цели, а при значениях погрешностей измерения координат менее 50 м имеет большее значение, чем для эллиптического.
Заключение. Достигнутый результат обеспечивается способностью строба в связанных координатах подстраиваться под направление движения и маневрирование цели, что позволяет осуществлять качественное сопровождение объектов в большем диапазоне скоростей. Построение такого строба также позволит снизить вероятность пропуска радиолокационных отметок от сопровождаемой цели и обеспечит уменьшение числа ложных отметок и отметок, принадлежащих другим траекториям, внутри строба.
Introduction. Modern air targets, particularly drones, are becoming less noticeable, while their manoeuvrability continues to improve. Trajectory processing algorithms have also been improved in order to provide for effective tracking of highly manoeuvring targets. The accuracy of filtering trajectory parameters is largely determined by the reliability of radar information. This has also required an enhanced role for strobe algorithms and the need to increase the effectiveness of strobe radar marks.
Aim. To develop and investigate the efficiency of a trajectory strobe algorithm based on the target motion model in a high-speed coordinate system associated with the direction of the target motion and involving the formation of a strobe in the form of a truncated elliptical sector.
Materials and methods. The study considered the target motion model in the body-fixed frame. This model was taken as the basis for new trajectory filtering algorithms based on Kalman filtering. Existing methods for strobing radar marks of the target were considered and a new approach based on filtering in the body-fixed frame proposed. The new algorithm assumes the formation of a strobe in the form of a truncated elliptical sector. This form corresponds to the most probable location of the marks of the tracked target. The effectiveness of the proposed solutions is confirmed by the results of mathematical modelling carried out using MATLAB.
Results. The study produced analytical expressions for the motion model, recurrent filtering and strobe algorithm in the body-fixed frame. A comparative analysis of tracking effectiveness with the same volumes of the elliptical and proposed strobes was performed. It was established that the algorithm with strobe formation in the shape of a truncated elliptical sector provides for longer target tracking up to the time of the first loss of the mark for speed and highly manoeuvring targets, when compared to the elliptical strobe algorithm. In addition, the average duration of sector strobe tracking does not in practice depend on the initial speed of the target and provides greater accuracy for small measurement error values (less than 50 m) of the coordinates than in comparison with the elliptical one.
Conclusion. The described results were achieved by the ability of the strobe in the body-fixed frame to adapt to the direction of motion and target manoeuvring, allowing high-quality target tracking within a larger speed range. Such strobe formation will also reduce the likelihood of skip-ping radar marks from the tracked target and will reduce the number of false marks belonging to other trajectories inside the strobe.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.