Вторичная обработка первичной РЛИ предопределяет некогерентное пространственно-временное объединение результатов первичной обработки.

Вторичная обработка РЛИ призвана предупредить опасные сближения воздушных судов. Для этого необходимо для ранее наблюдавшихся ВС подтвердить существование их траектории (наличие координат ВС за несколько обзоров), а для вновь обнаруженных ВС «завязать» их траектории. Для этого производятся ряд операций:

Подтверждение наличия в памяти координат ранее обнаруженных целей;

Обнаружение новых целей и определение их координат;

Сглаживание координат;

Автосопровождение ВС;

Прогнозирование (экстраполяция) координат ВС;

Объединение информации от нескольких РЛС.

Существует несколько способов объединения результатов первичной обработки:

Когерентное сложение (накопление) сигналов за несколько циклов обзора;

Некогерентное сложение (накопление) сигналов за несколько циклов обзора;

Процедура объединения единичных решений по правилу «n из », ( - число циклов обзора) состоящая в том, что объединенное решение о наличии цели принимается в том случае, если хотя бы n единичных решений о наличии цели из объединяемых являются положительными, в противном случае выносится решение об отсутствии цели.

Первый способ объединения (когерентное накопление) практического интереса не представляет в силу сложности реализации когерентного накопления на больших интервалах времени, а так же по причине возможного отсутствия столь продолжительной когерентности объединяемых сигналов.

Второй способ объединения (когерентное накопление) много проще в технической реализации, приводит к улучшению характеристик обнаружения как при наличии межобзорной корреляции, так и при её отсутствии.

Одна отметка не позволяет с высокой достоверностью принимать решение о наличии объекта в зоне обнаружения. Кроме того, по ней нельзя определить направление движения объекта и параметры его траектории. Для выяснения этих вопросов необходимо располагать совокупностью отметок, полученных в разные моменты времени за несколько циклов обзора пространства.

Траектория движения объекта описывается векторной функцией, зависящей от ряда факторов: объекта, его маневренные возможности, скорости и т.д. На траекторию влияют и случайные факторы: изменение характеристик среды, ошибки в процессе управления и другие. Поэтому вторичная обработка носит статистический характер (процесс на входе устройства вторичной обработки случайный). Качество обнаружения траектории характеризуется следующими показателями: вероятность обнаружения истинной траектории D; вероятность обнаружения ложной траектории F; среднее время обнаружения траектории ; среднее время обнаружения ложной траектории ; среднее число ложных траекторий в единицу времени .

Процесс вторичной обработки состоит в следующем.

Пусть устройство первичной обработки приняло решение о наличии объекта и измерило его координаты: дальность R и азимут β в некоторый момент времени t. В устройстве вторичной обработки формируется отметка y(R,β,t), которая принимается за начало траектории. Так как РЛС предназначена для наблюдения за объектами определенного класса, то обычно известны максимальная и минимальная скорости их полета. Тогда, если - период наблюдения (обзора) РЛС, то можно выделить область в виде кольца с центром, совпадающим с первой отметкой радиусами

Рис.10.13.Этапы формирования траекторий:

1. Стробирование.

2. Завязка.

3. Экстраполяция.

4. Подтверждение траектории.

5. Сопровождение.

В том кольце может находиться в следующем обзоре. Операция формирования такой области называется стробирование, а сама область – стробом. Если в следующем обзоре в строб попадает отметка, то происходит завязка траектории. При попадании в строб нескольких отметок происходит завязка нескольких траекторий. Если в начальном стробе не оказывается ни одной отметки, то первая считается ложной и стирается из памяти (обработка осуществляется с помощью ЭВМ), если критерии завязки трассы «2 из 2», либо остается в памяти, если критерии завязки «2 из m» m>2.

По двум отметкам можно определить направление и среднюю скорость движения объекта , где - расстояние между 1 и 2 отметками. Зная направление движения и среднюю скорость, можно рассчитать предполагаемое положение отметки в следующем обзоре, т.е. провести экстраполяцию (предсказание). На рисунке экстраполирование отметки обозначены ∆. Вокруг этих отметок образуются стробы, размеры которых определяются погрешностями измерения координат объектов и ошибками расчета положения экстраполированных отметок. При обнаружении траектории маневрирующего объекта размеры стробов рассчитываются с учетом маневра. Размеры стробов непосредственно влияют на показатели качества обнаружения траектории. Его увеличение приводит к увеличению отметок в стробе, в результате чего вероятность F возрастает. Уменьшение строба может привести к непопаданию истинной отметки в строб, при этом снижается вероятность D.

Если в строб попала отметка, то она считается принадлежащей обнаруживаемой траектории. Процесс обнаружения продолжается, и, когда в соответствии с принятым критерием будет вынесено решение о подтверждении траектории, т.е. об окончательном обнаружении, она передается на сопровождение.

Если в строб не попадает ни одной отметки, то траектория продолжается отметка, при этом размеры строба увеличиваются. При невыполнении критерия подтверждения траектория сбрасывается. При попадании в стробы , , ,…нескольких отметок можно либо продолжать траекторию по каждой из них, при этом ложные траектории через несколько обзоров из-за отсутствия подтверждения будут отброшены, либо выбрать в стробе одну отметку, наиболее близкую к обнаруживаемой траектории, а остальные отбросить как ложные.

Два вида критериев обнаружения трасс.

1. Критерий « » траектория считается обнаруженной и передается на сопровождение, если в течение m смежных периодов обзоров появится не менее k отметок; в противном случае, а так же при отсутствии отметок в l смежных обзорах подряд принимается решение о сбросе траектории. Два порога: верхний k и нижний l.

2. Критерий « »: принимается решение об обнаружении траектории при появлении k отметок в m смежных обзорах.

Принцип экстраполяции координат по параметрам траектории в общем виде можно пояснить следующим образом. Пусть в момент времени t n (последний обзор) получены координаты x n , y n отметки от воздушного объекта. Кроме того, рассчитаны параметры траектории в этой точке (скорость V n , курс Q n) и их первые приращения ΔV n и ΔQ n . Задача состоит в том, чтобы определить экстраполированное на n+1 обзор значение координат x n +1 , y n +1 .

Расстояние l, которое объект пролетит за время T 0 , равно

. (10.6)

Курс цели изменится за это время на величину ΔQ n . Откладывая от точки с координатами x n , y n отрезок l под углом Q n +ΔQ n , получим координаты экстраполированной отметки x э = x n +1 , у э = y n +1 . Координаты экстраполированной отметки вычисляются по формулам:

x n +1 = x э = x n + l ·sin (Q n +ΔQ n);

у n +1 = у э = у n + l ·cos (Q n +ΔQ n). (10.7)

Экстраполированное значение курса в точке x n +1 , у n +1 равно

Q n +1 = Q э = Q n + ΔQ n , (10.8)

а экстраполированное значение скорости

V n +1 = V э = V n + ΔV n , (10.9)

Для получения информации о скорости и курсе полета воздушного объекта необходимо иметь по крайне мере две отметки, а для вычитания их приращений – не менее трех. Ошибки вычисления координат отметки в упрежденной точке будут определяться ошибками, с которыми определены в этой точке параметры траектории и их приращения, а также ошибками измерения координат в точке n. Для увеличения точности экстраполяции применяется сглаживание параметров.

Сглаживание параметров траектории проводится с целью более точного прогнозирования координат, а значит и области возможного обнаружения воздушных объектов в очередном обзоре. Операция сглаживания необходима, так как вычисление прогнозируемых координат сопровождается погрешностями, соизмеримыми с расстояниями, проходимыми воздушными объектами за период обзора. Операция сглаживания координат и скорости проводится на каждом обзоре РЛС. При этом предполагается, что ошибки, обусловленные внешними помехами, флюктуациями интенсивности отраженных сигналов, пропусками обнаруженных объектов, маневром воздушного судна независимы и распределены по нормальному закону. Кроме того, в алгоритмы сглаживания закладывается гипотеза о постоянстве скорости движения воздушного объекта или совершении маневра с постоянным радиусом. Наиболее часто применяют алгоритм скользящего (последовательного) сглаживания, который основан на том, что новые координаты воздушного объекта определяются по старым таким образом, что все ранее проведенные измерения уменьшаются со временем, т.е. большее влияние оказывают новые, ближние по времени данные.

Сглаженное значение скорости представляет собой линейную комбинацию предыдущего сглаженного значения скорости и текущего отклонения (рассогласования) полученного значения координаты от рассчитанного по предыдущим данным экстраполированного значения координаты.

U* n = U* n-1 + b n (y n – y* n э), (10.10)

где U* n – сглаживание значения скорости в момент n-го наблюдения;

U* n -1 – сглаживание значения скорости предыдущего обзора;

y* n э – экстраполированное значение координаты;

y n – текущее значение координаты;

– коэффициент сглаживания скорости.

Сглаженное значение координаты представляет собой линейную комбинацию ее экстраполированного значения и взвешенного с коэффициентом a n рассогласования между экстраполированным и текущим ее значением.

у* n = у* n э +a n (y n – y* n э), (10.11)

где – коэффициент сглаживания координаты.

На рис. 3.5 изображена зависимость коэффициентов a n и b n от числа наблюдений n.

Из графиков видно, что с увеличением числа наблюдений n коэффициенты сглаживания координаты и скорости асимптотически приближаются к нулю. В реальных условиях коэффициенты сглаживания a n и b n ограничены снизу и для установившегося режима автосопровождения должны быть выбраны постоянными.

При сопровождении не маневрирующих объектов, коэффициенты a n и b n должны быть взяты малыми. При этом хорошо фильтруются случайные ошибки, а динамические ошибки, обусловленные маневром цели, будут выделяться почти не сглаженными. С увеличением a n и b n ухудшается сглаживание случайных ошибок, однако, улучшается сглаживание динамических ошибок. Следовательно, при сопровождении маневрирующего объекта необходимо увеличить коэффициенты сглаживания a n и b n .

Одной из основных операций при автоматическом автосопровождении по данным обзорной РЛС является отбор отметок для продолжения каждой из сопровождаемых траекторий. Такая операция называется селекцией траекторий и производится на основе сравнения координат и параметров новых отметок с экстраполированными координатами и характеристиками сопровождаемых траекторий. Для упрощения процесса селекции траекторий и сокращения объема вычислений сравнение координат наблюдаемых и экстраполированных отметок производится в стробах.

Стробирование отметок может быть физическим и математическим.

Спорные ситуации возникают в том случае, если в строб попадает не одна, а несколько целей, которые могут быть как истинными, так и ложными. За истинную отметку можно принять ту i-ю цель с координатами х i , у i , которая по расстоянию ΔR i ближе к центру строба с характеристиками х ст, у ст. Для суждения об этом для всех i = 1, ..., m целей решается зависимость

Из нескольких ΔR i выбирается минимальное значение. При наличии в стробе двух целей, истинную выбирают по знаку решающей функции

.

Если K > 0, то i-я цель истинная, если K < 0, то цель ложная.

Возможны ситуации, когда R j , R j +1 близки по своим значениям и меньше возможных погрешностей измерения. При этом принимать решение по критерию знака функции K нельзя. В этом случае предварительно проводится проверка на состоятельность применения этого критерия путем сравнения его с порогом K 0 . При |K| ≥ K 0 предыдущий критерий можно использовать, в противном случае принимается решение о переносе анализа в следующий цикл работы системы, для чего координаты прогнозируются по старым данным.

При движении воздушных судов по близким и пересекающимся траекториям ситуация становится сложной. В существующих системах для того, чтобы не спутать траектории и отметки от различных самолетов, используют два способа.

Первый способ. С помощью радиопеленгатора диспетчер устанавливает связь с каждым воздушным судном. Ответный сигнал экипажа пеленгуется, пеленг высвечивается на экране диспетчера. Если произошло перепутывание траекторий, диспетчер вносит поправку.

Второй способ. По этому способу отождествляются отметки по бортовому номеру, получаемому в ответном сигнале при использовании вторичных радиолокаторов.

Похожая информация.

Волкова Г.А.

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ВТОРИЧНОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Учебное пособие к лабораторной работе

ВТОРИЧНАЯ ОБРАБОТКА

РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ.

Введение
Обработку радиолокационной информации делят на первичную и вторичную. Устройство первичной обработки решает задачи обнаружения и измерения координат (дальности, азимута и угла места) мгновенного положения цели относительно РЛС в каждом периоде обзора .

Координаты мгновенного положения как истинных, так и ложных целей в цифровом виде поступают в устройство вторичной обработки, в котором на их основе определяется местоположение каждой обнаруженной цели в избранной системе координат, в результате чего формируются отметки х , которые могут быть истинными и ложными. Отметка – совокупность кодов дальности, азимута и угла места в определенный дискретный момент времени.

Одна отметка, полученная в каком-либо обзоре, не позволяет принять решение о наличии цели в зоне обзора, так как могла быть ложной, по ней нельзя судить о траектории движения цели.

В устройстве вторичной обработки на основе отметок , полученных в n соседних обзорах, решаются следующие основные задачи:

Обнаружение траекторий целей,

Сопровождение траекторий целей,

Траекторные расчеты в интересах потребителей радиолокационной информации.

Эти задачи включают в себя оценивание параметров траектории, задаваемой обычно векторной функцией, расчет сглаженных (интерполированных) и упрежденных (экстраполированных) координат, а также операцию стробирования отметок целей. Вторичная обработка информации осуществляется автоматически, с помощью ЦВМ.

Рассмотрим один из способов автозахвата траектории цели на примере двухкоординатной РЛС. Пусть с устройства первичной обработки переданы координаты обнаруженной цели и сформирована отметка x 1 , не принадлежащая ни одной из ранее сопровождаемых траекторий. Эту отметку принимают за начальную отметку траектории цели. Поскольку РЛС предназначена для сопровождения объектов определенного класса (например, самолетов), то известны минимальная V min и максимальная V m а x скорости цели. Поэтому можно выделить область S 2 в виде кольца с центром в первой отметке и с радиусами R min =V min T обз и R m а x =V m а x T обз, в пределах которой может находиться цель в следующем обзоре, см.рис.1. Операция формирования области называется стробированием, а сама область - стробом.

Если в строб S 2 во втором обзоре попадает отметка x 2 , то происходит завязка траектории, причем, если таких отметок несколько, то каждую из них рассматривают как возможное продолжение траектории. Если в строб не попадает ни одной отметки, то происходит сброс. Критерий завязки траектории в этом случае "2/2".

По двум отметкам можно определить направление движения и среднюю скорость цели
, затем рассчитать возможное положение отметки в очередном (третьем) обзоре. Определение положения отметки в следующем обзоре называется экстраполяцией.

На этапе автозахвата траектории принимается простейшая гипотеза о прямолинейном и равномерном движении цели. Экстраполированные значения координат вычисляются по формуле:

.

Вокруг экстраполированной отметки образуется круговой строб S 3, размеры которого определяются погрешностями измерения положения отметки цели
и погрешностями расчета положения экстраполированной отметки
:

Факт попадания очередной получаемой отметки в строб проверяется путем сравнения разности координат полученной x i и экстраполированной x э i отметок с размерами полустроба:

.

Если в строб S 3 в третьем обзоре попала одна отметка, она считается принадлежащей обнаруживаемой траектории. Процесс продолжается. Если ни одной отметки не попадает в строб, то траектория продолжается по экстраполированной отметке, но размеры строба увеличиваются.

При обнаружении траектории маневрирующего объекта размеры стробов должны рассчитываться с учетом возможного маневра. Размер строба непосредственно влияет на показатели качества обнаружения траектории. Его увеличение приводит к увеличению числа ложных отметок в стробе, в результате возрастает вероят­ность ложного обнаружения F АЗ. Уменьшение размера строба может привести к непопаданию истинной отметки в строб, при этом сни­жается вероятность правильного обнаружения D АЗ.

При гауссовском распределении погрешностей измерения коор­динат и ошибок экстраполяции для обеспечения заданной вероят­ности попадания отметки в строб его форма должна совпадать с эллипсом ошибок; при обнаружении траектории в пространстве строб - эллипсоид ошибок . Однако формирование таких стробов сопряжено с большими вычислительными затратами, и на прак­тике ограничиваются формированием стробов такой формы, ко­торая удобна для вычислений в принятой системе координат. При этом образуемый строб должен охватывать эллипс (эллипсоид) ошибок.

Траектория считается обнаруженной, если выполняется критерий обнаружения. Структурная схема алгоритма автозахвата траектории представлена на рис.2, жирными стрелками показаны линии связи, по которым передается информация в виде кодов, по остальным линиям связи передаются «нули» и «единицы», соответствующие отсутствию и наличию отметки в стробе в i -м обзоре.

Обнаружение (автозахват) траекторий.
Процесс обнаружения (автозахвата) траектории является по существу процессом проверки гипотезы Н 1 о том, что совокупность полученных в соседних обзорах отметок является траекторией цели, относительно гипотезы Н0, что все эти отметки возникли в результате ложной тревоги.

При автозахвате траекторий используются критерии Неймана-Пирсона, Байеса и Вальда. Алгоритм автозахвата может быть получен методом отношения правдоподобия. Например, при использовании критерия Байеса оптимальная процедура автозахвата сводится к формированию отношения правдоподобия Λ и сравнению его с порогом Λ 0:

где
и
- совместные плотности распре-деления отметок при условии, что справедливы гипотезы Н 1 и Н 0 соответственно.

P 0 и P 1 - априорные вероятности отсутствия и наличия траектории соответ-ственно,

С 01 и С 10 - стоимости ошибок: ложного захвата траектории и пропуска траекто-рии соответственно.

Стоимости правильных решений приняты равными нулю. При этом минимизируется величина среднего риска , где F АЗ и D АЗ - вероятности ложного автозахвата и правильного автозахвата траектории цели соответственно.

Большие выигрыши во времени автозахвата получаются при использовании последовательного анализа (критерия Вальда) , когда отношение правдоподобия формируется по мере поступления каждой i -й отметки и сравнивается с двумя порогами:
и
:
.
При превышении верхнего порога выносится решение d 1 - траектория обнаружена; если  меньше нижнего порога, то выносится решение d 0 - траектория не обнаружена. Если же
,
то принимается решение d п о продолжении испытаний: производится (i+1) -й обзор, и описанная процедура повторяется. При этом решение в среднем принимается менее, чем за n обзоров.
Обозначим через { δ i , i =l, 2, ...} последо­вательность нулей и единиц, соответствующих отсутствию или на­личию отметок в стробах, формируемых в процессе обнаружения траектории:

при наличии отметки в стробе на i -м шаге;

в противном случае.

δ i =

Отношение правдоподобия на k-м обзоре

,

путем логарифмирования упрощается:

.

Тогда алгоритм обнаружения траектории при использовании критерия Вальда

сводится к добавлению к сумме "веса"
, если δ i =1 и вычитанию "веса"
, если δ i = 0 , и сравнению суммы в порогами lnΛ Н и lnΛ В.

При этом выигрыш по сравнению с обнаружителем Неймана-Пирсона составляют во времени обнаружения истинной траектории приблизительно е АЗ =D АЗ, а во времени обнаружения ложной траектории
.

Однако, для упрощения устройств обнаружения траекторий используют неоптимальные алгоритмы, например, k/m. Так, при использовании критерия «4/5» для обнаружения траектории необходимо, чтобы после завязки траектории по критерию «2/2» еще хотя бы 2 отметки в трех последующих обзорах попали в строб (критерий подтверждения траектории "2 из 3"). Обнаруженная траектория передается на сопровождение. Если подтверждения не происходит, траектория сбрасывается.

Эффективность алгоритмов автозахвата характеризуется:

Вероятностью обнаружения истинной траектории D АЗ;

Вероятностью обнаружения ложной траектории F АЗ;

Средним временем автозахвата истинной траектории T СР АЗ;

Средним временем автозахвата ложной траектории Т СР ЛЗ.

Для расчета этих характеристик используется аппарат цепей Маркова.

Применим математический аппарат цепей Маркова к анализу устройства (автомата) захвата, работающего по следующему алгоритму: завязка траектории производится по критерию "2/2", а обнаружение фиксируется, если отметка попадает в строб хотя бы в одном из трех следующих обзоров после завязки траектории (критерий подтверждения "1/3"). Таким образом, критерий обнаружения траектории может быть назван "2+1 из 5", т.е. "3 из 5".

Считаем, что на вход устройства захвата в очередном обзоре поступает "единица", если отметка цели попадает в экстраполированный строб, и "нуль", если отметка не попадает в этот строб.

Возможные комбинации "нулей" и "единиц" в течение m циклов обзора определяют состояния автомата. Составим таблицу состояний автомата захвата для критерия "3 из 5":
№ состояния комбинации "0" и "1" характерные состояния

1 11 -завязка траектории

3 111,1101,11001 -автозахват

5 11000 -сброс траектории
По таблице состояний строится граф, см. рис. 3. В узлах графа указаны состояния автомата. Над ребрами графа указаны вероятности перехода из состояния в состояние, причем принято, что попадание отметки в строб (появление "единицы" на входе автомата) происходит с вероятностью р , а отсутствие ее в стробе (появление "нуля" на входе автомата) - с вероятностью q .

Переход системы из состояния в состояние зависит:

От того, в каком состоянии находится автомат в данный момент,

От текущего входного воздействия ("единица" или "нуль" на входе). Следовательно, состояния автомата образуют простую цепь Маркова.

Вектор начальных состояний (в нашем случае - после второго обзора, чем и определяется индекс) -

показывает, что с вероятностью произошла завязка траектории по критерию "2/2", с вероятностью
завязка траектории отсутствовала, что соответствует сбросу траектории, а остальные состояния автомата к началу третьего обзора невозможны.

Матрица вероятностей переходов легко составляется на основе графа:

,

где номер строки соответствует номеру состояния, из которого переходит автомат, а номер столбца показывает, в которое состояние переходит автомат.

Можно определить векторы состояний автомата в 3,4 и 5 обзорах:

,

И т.д.
Рассчитанные векторы состояний для 3,4 и 5 обзоров имеют вид:

,
,
.
Сумма вероятностей по строке при этом равна единице.

Третий элемент вектора состояний дает значение вероятности автозахвата траектории за соответствующее число циклов обзора:

,

,

.

Поскольку р есть вероятность попадания отметки в строб, то по своему физическому смыслу р соответствует вероятности правильного обнаружения цели в стробе автозахвата D стр, а q = 1- D стр. На рис.4а построена зависимость вероятности автозахвата от номера обзора при разных вероятностях правильного обнаружения в стробе D стр. Видно, что с увеличением номера обзора вероятность автозахвата D АЗ возрастает, причем D АЗ тем больше, чем больше D стр.

Вероятность ложного автозахвата определяется тем же соотношением, с той лишь разницей, что р есть вероятность ложной тревоги в стробе автозахвата F стр, а q = 1- F стр.

Зависимости вероятности ложного автозахвата от номера обзора при разных вероятностях ложной тревоги в стробе приведены на рис.4б.

Вероятности D стр и F стр вычисляются по формулам:

D стр =D ; F стр =MF ,

где D и F - вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги в элементе разрешения при первичной обработке, М - число элементов разрешения в стробе.

D АЗ (n) при D стр =0,8
D АЗ (n) при D стр =0,9

F АЗ (n) при F стр =

F АЗ (n) при F стр =

рис.4,а рис.4,б

Рассмотренный выше метод определения характеристик качества работы устройства автозахвата с использованием математического аппарата цепей Маркова является строгим аналитическим методом. Однако, недостатком этого метода является громоздкость вычислений при использовании более сложных критериев. Так, например, увеличение n приводит к повышению порядка матриц, и операции с ними становятся затруднительными . В этом случае для возведения матриц в степень и выполнения других операций необходимо использовать ЭВМ. Поэтому ниже предлагается упрощенная методика вычисления характеристик качества автозахвата, позволяющая с помощью графических построений рассмотреть процесс автозахвата на плоскости случайных блужданий.

Процесс автозахвата будем рассматривать в тех же предположениях, т.е. за начало автозахвата принимается наличие двух единиц подряд. Появление нулей и единиц на следующих шагах (циклах обзора) должно привести либо к пересечению верхнего порога "автозахват", либо нижнего порога "сброс". Между моментами появления комбинации "11" и пересечением верхнего или нижнего порога процесс переходит на каждом шаге в то или иное состояние. Поскольку появление на входе устройства нулей и единиц носит случайный характер, процесс перехода устройства из одного состояния в другое эквивалентен случайным "блужданиям". При этом плоскость, на которой происходят блуждания, принято называть "плоскостью случайных блужданий".

Траекторию блуждания процесса на плоскости можно рассматривать как движение (блуждание) некоторой точки, которую обычно называют "изображающей" точкой. Таким образом, весь процесс автозахвата можно представить графически. При этом расчет характеристик качества работы устройства автозахвата значительно упрощается и составления матриц в этом случае не требуется.

На рис.5 изображен график случайных блужданий для критерия "3 из 6". По оси ординат отложены номера шагов (циклов обзора), а по оси абсцисс - число нулей в имеющейся комбинации.

Движение изображающей точки начинается с момента появления двух единиц подряд, вероятность этого состояния р 2 . Стрелками указываются возможные направления перемещения изображающей точки, т.е. переходы из одного состояния в другое. Переходы в направлении вверх по вертикали происходят с вероятностью р , а по диагонали вправо и вверх - с вероятностью q. В предположении, что отдельные состояния независимы, вычисляются вероятности нахождения точки в каждом из состояний. Случайные блуждания этой точки происходят дискретно внутри области "неопределенность" до тех пор, пока точка не окажется либо на верхней пунктирной линии (состояние "автозахват"), либо на нижней (состояние "сброс"), после чего движение изображающей точки прекращается. Видно, что автозахват может произойти на третьем, на четвертом, на пятом и на шестом шаге, при этом оказываются вычисленными вероятности автозахвата на 3-м шаге (цикле обзора)
, на 4-м шаге
, на 5-м шаге
и на 6-м шаге
.

Вычисленные вероятности автозахвата на конкретном шаге позволяют определить, путем суммирования, вероятности автозахвата за конечное число шагов. Нетрудно убедиться, что при использовании критерия "3 из 6" вероятность автозахвата за 3 шага (цикла обзора) ; за четыре шага
, за пять шагов и, наконец, за шесть шагов.

Для расчета вероятности правильного автозахвата Dаз как функции числа шагов по-прежнему считаем p = D стр, q =1 - D стр, а для расчета вероятности ложного автозахвата F АЗ принимаем p = F стр, q =1 - F стр (используя те же соотношения).

Для расчета среднего времени автозахвата воспользуемся известной формулой математического ожидания:

,

где вероятности P l (на конкретном l -м шаге) должны удовлетворять условию нормировки:

,

т.е. соответствовать полной группе событий.

Легко убедиться в том, что события "автозахват произведен на l -м цикле обзора" при l от k до m для любого критерия вида "k из m" не образуют полной группы. Поэтому для вычисления Т необходимо произвести нормировку. Для критерия автозахвата "k из m" нормировка осуществляется следующим образом:

Тогда для критерия "3 из 6" среднее время автозахвата вычисляется по формуле:

,
где
.

Для расчета среднего времени правильного автозахвата T СР АЗ подставляем p = D стр,

q =1 - D СТР, а при расчете среднего времени ложного автозахвата T СР ЛЗ:

p = F стр, q =1 - F стр.

Результаты расчета вероятностей правильного и ложного обнаружения траектории, а также среднего времени автозахвата по предлагаемой методике с использованием "плоскости случайных блужданий" полностью совпадают с расчетом, основанным на применении аппарата дискретных цепей Маркова.

Сопровождение траекторий .
Сопровождение траекторий состоит в непрерывной привязке вновь получаемых в очередном обзоре отметок к соответствующим траекториям, сглаживании координат и оценивании параметров траектории движения цели. Структурная схема алгоритма сопровождения траектории представлена на рис.8.

Пусть в результате сопровождения селектированы отметки . На основе этих отметок, полученных с ошибками, необходимо вырабатывать непрерывные данные о траектории (сглаживание или интерполяция), а также определить параметры траектории с возможно меньшей ошибкой.

Обычно траектория цели задается полиномом -й степени (сглаживающая функция) для каждой из координат (дальности, азимута и угла места). Например, для координаты дальности:

,
степень которого зависит от маневренности цели. Коэффициенты полинома
, имеющие смысл дальности r 0 , скорости V r , ускорения a r и т.д. подлежат оценке.
Оценка параметров траектории может быть произведена методом максимума функции правдоподобия, при этом роль помехи играют ошибки измерения координат, распределенные нормально с нулевым средним значением.

Функция правдоподобия отселектированных отметок
опре-деляется n -мерной гауссовской плотностью вероятностей
.

Логарифмируя
и определяя частную производную по каждой из оцениваемой величин
, составляется система уравнений правдоподобия:

Адаптивное управление при априорной неопределенности (непараметрическая обработка информации).

Билет № 53 Программные средства обработки графики. Программные пакеты для работы с растровой и векторной графикой, их основные функции. Обработка полноцветных изображений

Вакуумная обработка жидкой стали. Основные процессы, протекающие при вакуумировании. Задачи, решаемые вакуумной обработкой. Особенности ВДП.

Ветеринарная обработка сельскохозяйственных животных

Вопрос 17 Стали. Классификация. Термическая и термохимическая упрочняющая обработка сталей

На этапе первичной и вторичной обработки, как известно. осуществляется обработка информации только от одной радиолокационной станции (РЛС). Для управления огневыми средствами с помощью АСУ необходимо иметь информацию о целях в пределах достаточно большого пространства, что не может быть обеспечено одной РЛС. Получение информации возможно, только путем создания единого радиолокационного поля с помощью нескольких РЛС. Поэтому возникает задача обработки радиолокационной информации, полученной от нескольких РЛС.

Обработка радиолокационной информации, поступающей от нескольких РЛС, называется третичной обработкой информации (ТОИ).

Для выполнения своих задач радиолокационные станции располагаются на местности в определенный боевой порядок. Зоны видимости РЛС образуют радиолокационное поле. При этом РЛС могут быть так расставлены, что их зоны видимости будут перекрываться полностью или частично (рис. 4.1). Радиолокационные поля с перекрытием зон видимостей обеспечивают лучшие условия для наблюдения за целью, однако требуют большего количества радиолокационных, средств. При этом сведения об одной и той же цели могут поступать одновременно от нескольких станций. В идеальном случае такие отметки целей должны накладываться одна на другую.

Однако практически совпадения не наблюдается из-за систематических и случайных ошибок в измерении координат целей, различного времени локации, а также из-за ошибок, возникающих при учете параллакса между точками стояния РЛС и пунктом третичной обработки при приведении координат целей к единой системе. Последнее является обязательным условием третичной обработки, так как все РЛС определяют координаты целей в своих системах координат, что не позволяет производить объединение информации.

Рис. 4.1. Горизонтальное сечение зон обзора

В общем случае несовпадение отметок и траекторий может быть или по причине ошибок измерения координат целей и различного времени локации, или же потому, что имеется несколько целей, создающих эти отметки и траектории. Раскрытие, этой неопределенности, т. е. решение вопроса, сколько целей находится в действительности в контролируемой зоне, является главным вопросом третичной обработки.

В целом на данном этапе обработки информации решаются следующие задачи:

Сбор донесений, поступающих от источников информации (РЛС);

Приведение отметок цели к единой системе координат;

Приведение отметок к единому времени отсчета;

Отождествление отметок, т. е. принятие решения о принадлежности их к определенным целям;

Осреднение координат нескольких отметок одной цели с целью получения более точных ее координат.

Часто, особенно в сложной воздушной обстановке, дополнительно возникает при третичной обработке задача укрупнения информации. Устройства третичной обработки сравнительно просто реализуются специализированными электронными вычислительными машинами (ЭВМ).

Рассмотрим более подробно содержание перечисленных задач.

Системы управления боевыми действиями авиации, кроме рассмотренных выше задач по обработке информации, поступающей от одной РЛС, решают еще одну задачу, которая связана с объединением информации о целях, полученных от нескольких РЛС или первичных постов обработки РЛИ, и созданием общей картины воздушной обстановки.

Обработку РЛИ, поступающей от нескольких источников, условились называть третичной обработкой информации (ТОИ).

В виду того, что зоны обзора РЛС или зоны ответственности постов обычно перекрываются, сведения об одной и той же цели могут поступать одновременно от нескольких станций. В идеальном случае такие отметки должны накладываться одна на другую. Однако на практике этого ненаблюдается из-за систематических и случайных ошибок в измерении координат, различного времени локации, а также из-за ошибок пересчета координат между точками стояния источника и приемника информации.

Главной задачей третичной обработки является решение вопроса,

сколько целей находится в действительности в зоне ответственности. Для решения этой задачи необходимо выполнить следующие операции:

Произвести сбор донесений от источников;

Привести отметки к единой системе координат и единому времени отсчета;

Установить принадлежность отметок к целям, т.е. решить задачу отождествления отметок;

Выполнить укрупнение информации.

Для решения этих задач используются все характеристики целей. Устройства третичной обработки реализуются на специализированных ЭВМ с полной автоматизацией всех выполняемых операций. Однако иногда для упрощения автоматических устройств некоторые операции ТОИ могут производиться по командам и с участием оператора. В частности, таким образом выполняются операции отождествления и укрупнения.

Третичная обработка является завершающим этапом получения информации о воздушной обстановке.

Донесением о целях принято называть информацию, содержащую сведения о местоположении целей, об их характеристиках, выдаваемую от источников по каналам связи для ее дальнейшей обработки и использования.

Задача сбора донесений заключается в том, чтобы принять возможно больше информации при минимальных потерях.

Каждое поступающее на вход донесение должно быть обработано, на что требуется некоторое время. Пусть в момент поступления донесения производится обработка предыдущего донесения. В этом случае поступившее донесение может либо покинуть систему не обработанным, либо ждать своей очереди на обслуживание, пока система не освободится, либо ожидать обработки строго ограниченное время. В соответствии с этим все системы массового обслуживания разделяются на системы с отказами, системы с ожиданием и системы с ограниченным ожиданием (смешанного типа). На практике получили распространение системы смешанного типа с временем ожидания, выбранным из условия наилучшей обработки.

Координаты целей измеряются в системе координат обнаружившейих РЛС, поэтому при передаче данных на пункт ТОИ необходимо пересчитать их к точке стояния приемника информации . В качестве единой системы координат могут использоваться геодезическая, полярная или прямоугольная системы координат. Наиболее точной является геодезическая, однако расчеты в ней сложны. Поэтому она используется лишь тогда, когда источники и приемники информации находятся набольших расстояниях друг от друга и велик фактор кривизны Земли. В остальных случаях пользуются полярной или прямоугольной системами координат с поправкой по высоте. Расчеты в этих системах достаточнопросты и приемлемы для решения целого ряда практических задач.

В АСУ передача координат целей обычно осуществляется в прямоугольной системе координат. На пункте обработки также используется прямоугольная система. Следовательно, задача сводится кпреобразованию прямоугольных координат целей относительно точкистояния источника в прямоугольные координаты относительно точкистояния пункта обработки.

К единому времени отсчета приводятся отметки, полученные напункте ТОИ от разных источников. Единое время необходимо для того, чтобы определить положение обрабатываемых отметок по состоянию накакой-то один момент времени. Эта операция значительно облегчает задачу отождествления отметок.

Координаты отметок приводятся к единому времени путем определения для каждой отметки времени экстраполяции относительнозаданного момента сравнения. Учитывая сравнительно высокий темп обновления информации, целесообразно при экстраполяции приниматьгипотезу равномерного и прямолинейного изменения координат.

Все источники РЛИ обрабатывают информацию автономно инезависимо друг от друга. За счет перекрытия зон ответственности в составе донесений могут быть дублирующие донесения, полученные отнескольких источников по одной и той же цели.

В процессе отождествления отметок целей вырабатывается решение, устанавливающее:

Сколько целей имеется в действительности, если донесения о нихпоступают от нескольких источников;

Как распределяются поступившие донесения по целям.

Обычно отождествление выполняется в два этапа. Сначала производится грубое отождествление или сравнение отметок, а затем проводится распределение отметок, позволяющее принять более точное решение на отождествление.

В основе этапа сравнения лежит предположение, что донесения ободной и той же цели должны содержать одинаковые характеристики. В силу этого решение о тождественности отметок принимают на основании и сравнения характеристик. Однако в действительности из-за различных ошибок полного совпадения характеристик не бывает. В результате возникает неопределенность, выражаемая двумя конкурирующими гипотезами:

1. Гипотеза предполагает, что отметки от одной и той же цели,

хотя произошло несовпадение.

2. Гипотеза предполагает, что отметки от разных целей, поэтомупроизошло несовпадение.

Решение на выбор той или иной гипотезы принимается на основанииоценки величины несовпадения и использования критерия минимумаошибки принятия решения.

На этапе распределения для группирования отметок по отдельнымцелям используются признаки их принадлежности к источникаминформации и нумерации целей в системе этих источников. Правилалогического группирования отметок в соответствии с принадлежностьюдонесений о целях к источникам информации формулируютсяследующим образом.

1. Если в области допустимых отклонений получены отметки отодного и того же источника, то число целей равно числу отметок, так какодна станция в один и тот же момент времени не может выдавать от

одной цели несколько отметок.

2. Если в области допустимых отклонений от каждого источникаполучено по одной отметке, то считается, что эти отметки относятся кодной и той же цели.

3. Если от каждой станции получено по равному числу отметок, тоочевидно, что число целей равно числу отметок, полученных от однойстанции, ибо маловероятно, чтобы в пределах небольшой области станцияобнаруживала только свои цели и не обнаруживала цель, которуюнаблюдает соседняя станция.

4. Если от нескольких источников поступило неодинаковоеколичество отметок, принимается, что источник, от которого полученонаибольшее количество отметок, дает наиболее вероятную обстановку.При этом общее количество целей определяется числом отметок,принятых от указанного источника.

Таким образом, обработка донесений в группе состоит вгруппировании отметок от нескольких источников к одной цели. Этазадача решается сравнительно просто при использовании первого ивторого правила и значительно труднее при применении третьего ичетвертого.

По гипотезе третьего правила имеем две цели, к каждой из которыхотносится по одному донесению от каждого источника. Необходимоопределить, какие пары отметок относятся к каждой цели. Наиболееправдоподобный вариант выбирается в результате сравнения суммквадратов расстояний между отметками. Принимается та комбинация, длякоторой эта сумма минимальна.

Приведенные правила сравнения и распределения отметок неединственные, и в зависимости от требуемой точности могут бытьусложнены или упрощены.

После отождествления сведения о цели выражаются группой отметок,полученных от нескольких источников. Для формирования одной отметкис более точными характеристиками координаты и параметры траекторииусредняются.

Простейший способ усреднения заключается в том, что вычисляетсясреднее арифметическое координат. Этот способ достаточно прост, но онне учитывает точностных характеристик источников информации. Болееправильным является усреднение отметок целей с учетом коэффициентавеса отметок, а коэффициент выбирается в зависимости от точностиисточника. И наконец, в качестве усредненных можно взять ординатыотметки, полученные от одного источника, если имеются данные, чтоэтот источник выдает наиболее точную информацию.

Укрупнение (группирование) отметок целей проводится в тех пунктахобработки, где не требуется информация по каждой цели или жеплотность поступления отметок от целей оказывается выше рассчитаннойпропускной способности. Обычно группирование производится навысших инстанциях системы управления.

Группирование осуществляется теми же способами, что иотождествление, и ведется по признаку близости координатных описанийгруппируемых объектов. Для этого формируется строб по темкоординатам, которые назначаются как характерные для группы целей.Координаты центра строба распространяются на всю группу. Обычноделается так, что центр строба совпадает с отметкой головной цели вгруппе. Размеры строба определяются, исходя их навигационных итактических требований. Обычно используется полуавтоматическийметод укрупнения, который включает в себя следующие основные этапы:

1. Выделение компактных групп целей на основе близости координатx , y , H . Оператор визуально определяет компактную группу целей покоординатам, выделяет головную цель, назначает один из стробовукрупнения и вводит в ЭВМ номер строба и головной цели. На основеэтой информации ЭВМ завершает процесс выделения компактнойгруппы.

2. Селекция внутри выделенных групп по скорости. Цель остается всоставе укрупненной цели, если:

где – составляющие скорости головной цели;– порог селекциипо скорости.

3. Определение характеристик укрупненной цели. Укрупненной целиприсваивается количественный состав, и формируется обобщенныйпризнак действия.

4. Корректировка решения оператора. Ввиду того что обстановка ввоздухе меняется, имеется возможность скорректировать данныеукрупненной цели путем ее укрупнения, разукрупнения, отукрупненияили приукрупнения.

5. Сопровождение укрупненной цели. Эта операция осуществляетсяавтоматически ЭВМ. При этом производится корректировка координат,обеспечивается выбор головной цели при исчезновении информации остарой головной цели.

Таким образом, в процессе ТОИ производится сбор донесений отисточников, приведение отметок к единой системе координат и единомувремени отсчета, установление принадлежности отметок к целям(отождествление отметок) и выполнение укрупнения информации.

Заключение

1. Операции, производимые при первичной обработке, может производитьРЛС самостоятельно.

2. Если при первичной обработке из смеси сигнала с шумом на основе статистического различия структуры сигнала и шума выделяется полезная информация, то вторичная обработка, используя различия в закономерностях появления ложных отметок и отметок от целей, должна обеспечить выделение траекторий движущихся целей.

3. Траектория движения цели представляется в виде последовательности полиноминальных участков с различными коэффициентами и степенями полиномов, т.е. система обработки должна перестраиваться в соответствии схарактером движения каждой цели.

4. В процессе ТОИ производится сбор донесений от источников, приведение отметок к единой системе координат и единому времени отсчета, установление принадлежности отметок к целям (отождествлениеотметок) и выполнение укрупнения информации.

На самоподготовке необходимо подготовиться к контрольной работе последующим вопросам:

1. Назначение и содержание первичной обработки радиолокационной информации.

2. Назначение и содержание вторичной обработки радиолокационной информации.

3. Определение параметров движения целей в процессе вторичнойобработки радиолокационной информации.

4. Экстраполяция отметок в процессе вторичной обработки радиолокационной информации.

5. Продолжение траектории движения в процессе цели вторичной обработки радиолокационной информации.

6. Назначение и содержание третичной обработки радиолокационной информации.

7. Сбор донесений в процессе цели третичной обработки радиолокационной информации.

8. Приведение отметок целей к единой системе координат и единому времени отсчета в процессе цели третичной обработки радиолокационной информации.

9. Отождествление отметок целей в процессе цели третичной обработки радиолокационной информации.

10. Укрупнение информации в процессе ТОИ.

Обработка радиолокационной информации - процесс приведения получаемой с РЛС информации в пригодный для дальнейшей передачи вид.

Изначально обработка радиолокационной информации проводилась сидящим за индикатором РЛС солдатом (оператором сопровождения). В настоящее время она проводится автоматически и полуавтоматически, повышая производительность труда оператора.

Первичная обработка

Суть: выделение целей на фоне шумов и помех, опознавание «свой-чужой»

Вход: сигнал РЛС.

Выход: положение целей, их угловой размер, азимут и расстояние.

Проводится: устройством первичной обработки, находящимся в РЛС; ранее - пунктами обработки радиолокационной информации.

Вторичная обработка

Суть: отождествление целей в течение нескольких циклов сканирования РЛС; вычисление направления и скорости; борьба с ошибками первичной обработки - двойными целями, случайными всплесками и временными пропаданиями целей.

Вход: цели, полученные первичной обработкой.

Проводится: оператором сопровождения вручную; пунктом обработки радиолокационной информации (на уровне радиолокационной роты) полу- и автоматически.

Третичная обработка

Суть: сопоставление информации, полученной с нескольких источников.

Вход: трассы целей, полученные в результате вторичной обработки; координаты РЛС.

Выход: трассы целей, полученные с учётом передачи цели с одной РЛС другой, точности разных источников и т. д.

Проводится: на уровне радиотехнического батальона и выше; вручную (планшетистом), полуавтоматически или автоматически АСУ.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Обработка радиолокационной информации" в других словарях:

ОРЛИ - обработка радиолокационной информации связь … Словарь сокращений и аббревиатур

В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Бененсон. Залман Михайлович Бененсон Дата рождения … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Искра. Координаты: 47°50′16″ с. ш. 35°13′47″ в. д. / 47.837778° с. ш. 35.229722° в. д. … Википедия

Крылатая противокорабельная ракета П-35 (П-6) - 1964 17 августа 1956 года вышло Постановление СМ CCCH № 1149–592 о начале разработки противокорабельных крылатых ракет П 6 и П 35. Обе ракеты проектировались в ОКБ 52 и мало отличались друг от друга. П 6 предназначалась для подводных… … Военная энциклопедия

Комплекс мероприятий по получению и обработке данных о действующем или вероятном противнике, его военных ресурсах, боевых возможностях и уязвимости, а также о театре военных действий. Классификация. Современная военная разведка делится на… … Энциклопедия Кольера

Ракета AIM 120 Тип ракета класса «воздух воздух» … Википедия

Изучения 3емли, совокупность методов исследования и картирования с летательных аппаратов географической оболочки Земли, присущих ей явлений и объектов природного и культурного ландшафта. Их физические свойства могут регистрироваться с… …

Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… … Большая советская энциклопедия

Виктор Филиппович Кравченко Дата рождения: 5 октября 1939(1939 10 05) (73 года) Место рождения: Харьков, Украина, СССР Страна … Википедия

I Импульсная техника область техники, исследующая, разрабатывающая и применяющая методы и технические средства генерирования (формирования), преобразования и измерения электрических импульсов (см. Импульс электрический). В И. т. также… … Большая советская энциклопедия