1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат




Скачать 101.02 Kb.
Название1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат
Дата конвертации18.03.2013
Размер101.02 Kb.
ТипДокументы

Применение алгоритма оценивания координат авиационных объектов...

А.В. СОРОКИН, С.Ю. САМСОН1, Ю.Г. ДРЕВС

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

1ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики»


ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМА ОЦЕНИВАНИЯ КООРДИНАТ

АВИАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ

ГИПЕРЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ


Исследована возможность применения действующего алгоритма оценивания координат авиационных объектов для сопровождения гиперзвуковых летательных аппаратов. Существующий алгоритм удовлетворяет требованиям по точности сопровождения гиперзвуковых летательных аппаратов при условии поступления информации с темпом не менее 5 с. Рассмотрен вариант усовершенствования алгоритма с вводом «скользящего» сглаживания по высоте.


Алгоритм оценивания координат, реализованный в существующих системах слежения за воздушными объектами, предназначен для сопровождения авиационных объектов. Результаты испытаний и эксплуатации систем слежения в условиях авиационных налетов подтверждают, что при 10-секундном темпе поступления информации этот алгоритм удовлетворяет требованиям, предъявляемым к показателям точности сопровождения воздушных объектов. Однако гиперзвуковым летательным аппаратам (ГЗЛА) свойственно движение с более высокими, чем у авиационных объектов, скоростями и ускорениями. В связи с этим возникла необходимость исследовать возможность применения действующего алгоритма оценивания для сопровождения гиперзвуковых летательных аппаратов.

В основе алгоритма оценивания лежит процедура «скользящего» сглаживания координаты и скорости ее изменения [1]. Производится сглаживание по каждой из координат x, y прямоугольной системы. При этом коэффициенты сглаживания координаты и скорости изменяются в зависимости от информации о факте наличия маневра [2], обеспечивая адаптацию алгоритма оценивания к виду траектории движения воздушного объекта.

Приемлемость использования данного алгоритма проводилась путем сравнения качества сопровождения авиационных и гиперзвуковых летательных аппаратов по рассматриваемому алгоритму. Сопоставление производилось по среднеквадратичным ошибкам (с.к.о.) оценивания местоположения объекта для различных темпов поступления измерений координат с учетом различных ошибок измерений. Самые значительные ошибки оценивания возникают при маневрировании воздушных объектов. Поэтому работа алгоритма исследовалась на двух маневренных траекториях – полета объекта типа стратегической авиации и движения ГЗЛА – с наиболее неблагоприятными параметрами каждой (максимальные для рассматриваемого типа объекта ускорения, скорости и высоты).

Исследования было решено проводить методом имитационного моделирования. В качестве инструмента использовалась разработанная ранее универсальная имитационная модель сопровождения воздушных объектов [3,4]. Эта программная модель позволяет в качестве исходных данных задать параметры движения объектов, характеристики ошибок измерений, поступающих от источника информации, и темп выдачи ими донесений, выбрать алгоритм оценивания координат и скоростей и зафиксировать значения его параметров. Имитационная программа моделирует процесс движения цели, измерения ее параметров источником радиолокационной информации и, непосредственно, функционирования алгоритма сопровождения цели. Программа позволяет смоделировать процесс заданное пользователем число раз для получения статистических результатов. После прогонов модели имитационная программа производит оценку показателей качества процедуры сопровождения и выводит результаты в удобном для последующего анализа виде. Использование данной имитационной модели позволило рассмотреть большое количество различных конкретных случаев сопровождения воздушных объектов, требовавшихся для исследования.

Для моделирования траектории полета объекта стратегической авиации принималось:

  • определенная постоянная высота,

  • в плоскости (xy) равномерное движение по окружности,

  • нормальное ускорение равным 3g.

Для моделирования траектории движения ГЗЛА принималось:

  • в плоскости (xy) равномерное движение по окружности,

  • изменение курса за время маневрирования на 90°,

  • нормальное ускорение движения в плоскости (xy) равным g,

  • свободное баллистическое падение по оси h (ускорение движения по h равно –g),

  • в начальный момент маневрирования цель находится на определенной высоте и обладает нулевой скоростью движения по h (верхняя точка траектории).

Иначе имитировалось свободное падение ГЗЛА с одновременным поворотом аппарата по курсу, начинающемуся в верхней точке баллистической траектории.

Вначале сопоставлялись с.к.о. оценивания координат по двум рассматриваемым траекториям при 10-секундном темпе поступления данных от источника. Сравнение проводилось для четырех характерных вариантов свойств ошибок поступающих измерений координат, представленных в табл. 1. Ошибки измерения координат x, y, h моделировались на основе нормального и «засоренного» нормального [5] законов их распределения с «усеченными хвостами». Ошибки по этим координатам полагались независимыми. Для каждого из законов распределения рассматривалось 2 варианта их параметров, соответствующих большей и меньшей точности источника информации. Точность измерения высоты, как правило, ниже, чем местоположения (в плоскости (xy)), поэтому среднеквадратичная ошибка по высоте задавалось большей, чем по местоположению (табл. 1). (Применительно к «засоренному» закону под , подразумевается с.к.о. основного распределения без учета «засоряющих» наблюдений.) С.к.о. «засоряющих» наблюдений по каждой из координат для всех вариантов принималась равной 5656,9 м, чтобы засоряющая ошибка измерения местоположения составила = 8000 м. Доля «засоряющих» наблюдений  задавалась равной 5 %. Для «засоренного» нормального закона в табл. 1 показаны общие среднеквадратичные ошибки измерения местоположения и высоты . В последней строке таблицы для всех четырех вариантов представлены с.к.о. измерения в пространстве .

С
Таблица 1

Характеристики ошибок поступающих измерений координат


Закон распределения ошибок

Нормальный

закон

«Засоренный»

нормальный закон

№ варианта

I

II

III

IV

, ,

, м

300

500

300

8000

500

8000

1812,6

1854

, ,

, м

500

1000

500

5656,9

1000

5656,9

1355,5

1596,9

, м

583

1118

2263,4

2446,9


Таблица 2

Среднеквадратичные ошибки оценивания координат

при темпе 10 с


Закон распределения ошибок

Нормальный закон

«Засоренный»

нормальный закон

№ варианта

I

II

III

IV

Страт. авиац.

, м

554,1

663,2

1721,8

1756,94

, м

746,8

1200

2191,4

2374,2

ГЗЛА

, м

1613,4







2321

, м

1689,1







2817,3



.к.о. оценивания координат получались усреднением по боль­шому количеству прогонов мо­дели. При экспериментах на траектории стратегической авиации ошибки также усреднялись по номеру донесения (учитывались только те номера, с.к.о. оценивания для которых постоянна, эти номера соответствуют периоду времени после начального переходного процесса сопровождения). Для траектории же ГЗЛА исполь­зо­валось лишь усреднение по последнему донесению, которому соответствует максимальная ско­рость и, как следствие, наибольшие ошибки оценивания. Полученные с.к.о. координат представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что в условиях одинакового темпа поступления информации ошибки оценивания координат ГЗЛА значительно больше, чем авиационных объектов. Особенно сильное увеличение ошибок оценивания происходит для варианта I незначительных ошибок измерения. Следовательно, при сопровождении ГЗЛА по информации от источников с 10-секундным темпом выдачи информации существующий алгоритм дает неудовлетворительные результаты.

С целью усовершенствования алгоритма рассмотрено введение «скользящего» сглаживания по высоте (в действующем алгоритме в качестве оценки высоты берется входное измерение). Проводя соответствующие модельные эксперименты для измененного таким образом алгоритма были получены следующие результаты: для варианта I ошибок входных измерений с.к.о. оценки положения в пространстве ГЗЛА составила 1687,0 м, для IV – 2745,9 м. Отсюда видно, что включение «скользящего» сглаживания по высоте в алгоритм не приводит к увеличению точности оценивания и не дает желаемого качества сопровождения ГЗЛА.

Вместе с тем известно, что перспективные радиолокационные станции смогут измерять и выдавать трассовую информацию о ГЗЛА с более высоким темпом, нежели существующие РЛС. Следовательно, целесообразно сопоставить с.к.о. оценивания по траектории ГЗЛА при 5-секундном темпе поступления донесений с уже полученными с.к.о по траектории авиационного объекта при 10-секундном темпе. Результаты имитационного моделирования для 5-секундного темпа в сравнении с уже полученными результатами по авиационной траектории представлены в табл. 3.


Таблица 3

Среднеквадратичные ошибки оценивания координат
ГЗЛА при темпе 5 с и стратегической авиации


при темпе 10 с


Закон распределения ошибок

Нормальный

закон

«Засоренный»

нормальный закон

№ варианта

I

II

III

IV

Страт. авиац.

, м

554,1

663,2

1721,8

1756,94

, м

746,8

1200

2191,4

2374,2

ГЗЛА

, м

670,6

762,75

1757,1

1796,8

, м

836,5

1257,7

2219,2

2403,85

ГЗЛА, сгл. H

, м

813,4

1188,5

2150,4

2309,0
Из сопоставления полученных результатов видно, что при 5-секундном темпе поступления измерений с.к.о. оценивания положения ГЗЛА лишь незначительно больше с.к.о. оценивания положения объекта стратегической авиации при 10-секундном темпе. Это справедливо как для ошибок в плоскости (xy) , так и в пространстве . Вместе с тем, табл. 3 показывает что введение сглаживания по высоте позволяет при темпе поступления донесений в 5 с еще несколько уменьшить ошибки оценивания положения ГЗЛА в пространстве. В целом получается, что при 5-секундном темпе ошибки оценивания положения ГЗЛА в пространстве сопоставимы с ошибками сопровождения авиационных объектов действующим алгоритмом с 10-секундным темпом донесений.

Итак, результаты исследований показали, что действующий алгоритм оценивания координат воздушных объектов неприемлем для сопровождения гиперзвуковых летательных аппаратов при 10-секундном темпе поступления измерений от источников. Вместе с тем при поступлении информации с 5-секундным темпом величина ошибок оценивания позволяет применять действующий алгоритм для сопровождения гиперзвуковых летательных аппаратов. Дальнейшее повышение точности оценивания положения ГЗЛА может быть достигнуто путем усовершенствования алгоритма включением в него «скользящего» сглаживания по высоте.

Результаты данного исследования позволяют также выдвинуть требования к источникам радиолокационной информации выдавать донесения по объектам типа ГЗЛА с темпом не менее 5 секунд.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974.

  2. Самсон С.Ю. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. СОИУ. 2000. Вып. 1. С. 42.

  3. Сорокин А.В. // Научная сессия МИФИ – 2008. Сборник научных трудов. Т.13: Автоматизированные системы обработки информации и управления. М., 2008. С. 53.

  4. Сорокин А.В. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. СОИУ. 2009. Вып. 1. С. 60.

  5. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное изд. М.: Финансы и статистика, 1983.



Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconПрименение рентгеновских методов для контроля пригодности к глубокой
Фгуп всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconДоклад представлен ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт»
Ведущий научный сотрудник ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт»

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconРуководство по проведению мониторинга состояния эксплуатируемых мостовых сооружений одм 218 002-2008 Предисловие
Научно-исследовательский и проектный институт территориального развития и транспортной инфраструктуры" (зао нипи трти), филиала ОАО...

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconОткрытое акционерное общество научно-исследовательский и проектно-изыскательский «институт теплоэлектропроект» Утвержден приказом ОАО рао "еэс россии" от 10. 02. 03 №39
Первый заместитель исполнительного директора главный инженер ОАО «Институт Гидропроект»

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconРоссийское акционерное общество энергетики и электрификации «еэс россии» гидротехника. Основные понятия. Термины и определения со 34. 21. 308-2005
Разработан Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева» при...

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconМетодические указания по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций от импульсных помех
Ледовательский институт электроэнергетики ), ОАО “ Институт Энергосетьпроект ( Проектно-изыскательский и Научно-исследовательский...

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)»
«московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)»

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconРазвитие теории ползучести бетона и совершенствование методов расчета железобетонных конструкций
Работа выполнена в ОАО «Научно- исследовательский институт энергетических сооружений» (нииэс) ОАО гидроогк РФ

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconФгуп «россиийский государственный научно исследовательский и проектный институт урбанистики» («Роснипиурбанистики»)
Оао «российский институт градостроительства и инвестиционного развития «гипрогор»

1 ОАО «Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики» применение алгоритма оценивания координат iconМинистерство Российской Федерации по атомной энергии Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова
В статье рассмотрены содержание и результаты работ по квалификации изделий тптс51


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница