2. Вторичная обработка радиолокационной информации

Единичная отметка от цели лишь приближенно отражает истинное положение цели в момент локации. По ней еще нельзя принять достоверного решения об обнаружении цели, тем более судить о параметрах движения цели.

В связи с этим становится очевидным, что первичная обработка не дает исчерпывающей информации о целях, находящихся в зоне обзора РЛС. Чтобы принять правильное решение о наличии цели и определить параметры ее движения, необходимо проанализировать информацию, полученную за несколько периодов обзора. Именно так и поступает оператор, наблюдающий за экраном индикатора. Если в какой-либо точке экрана появилась одиночная отметка, оператор фиксирует ее как возможную цель. Если в следующем обзоре отметка появилась вновь и, кроме того, сдвинулась на некоторое расстояние, то уже имеется основание для принятия решения об обнаружении цели. Одновременно можно определить направление и скорость движения цели. Операции, выполняемые оператором, могут быть формализованы, а их выполнение возложено на специализированную ЭВМ. При этом возможны полуавтоматическая и автоматическая системы обработки информации.

Автоматическая или полуавтоматическая обработка информации, полученной за несколько периодов обзора РЛС с целью обнаружения и непрерывного сопровождения траекторий целей, называется вторичной обработкой радиолокационной информации.

Она включает в себя следующие операции:

определение параметров движения целей (курс, скорость, ускорение и т.д.) по данным, полученным за несколько обзоров РЛС;

выделение области пространства, в которой с некоторой вероятностью ожидается появление отметки в следующем обзоре (экстраполяция отметок);

сличение экстраполированных координат с вновь полученными и привязка новой отметки к траектории цели (продолжение траектории).

Основными данными, определяющими траекторию движения цели, являются пространственные координаты отметок цели, изменение которых соответствует закону движения цели в пространстве. Траектория движения цели зависит от многих факторов и условий, таких, как тип цели, высота полета, скорость, маневренные возможности и т. п. Кроме того, на траекторию полета оказывает влияние целей ряд случайных факторов, под которыми подразумеваются все причины, искажающие траекторию или затрудняющие ее обнаружение и воспроизведение.

Перечисленные и некоторые другие факторы вынуждают отнести движение целей к категории процессов со случайно изменяющимися во времени параметрами. Очевидно, для статистического описания таких процессов необходимо знать законы распределения вероятности параметров, определяющих эти процессы. Однако практически таких законов получить не удается, поэтому приходится задаваться некоторыми гипотезами о статистических характеристиках обрабатываемых сигналов, т.е. исходить из более или менее правдоподобной статистической модели движения цели.

Если устройство предназначено для обработки траекторий самолетов или крылатых ракет, то модели их движения представляют собой совокупность участков с прямолинейным и равномерным движением и участков маневра.

Для такого рода устройств за основу может быть взята полиноминальная модель движения. Она основана на представлении процесса изменения координат цели на ограниченном участке наблюдения в виде полинома степени n относительно времени:

(1)

где – коэффициент, определяющий параметры траектории, на которые накладываются те или иные ограничения.

Исходя из характера движения целей, формируются три основных требования к системам автосопровождения:

- на участках прямолинейного полета и на участках маневра гипотезы о характере изменения координат во времени должны быть различными;

- на участке прямолинейного полета изменение координат во времени проще описывать полиномами первой степени

(2)

- на участке маневра процесс изменения координат во времени лучше всего описывать полиномами второй степени

(3)

где – ускорения по каждой координате.

Процесс вторичной обработки разбивается на два самостоятельных этапа: обнаружение траекторий и слежение за траекториями.

Автоматическое обнаружение является начальным моментом вторичной обработки. Пусть появилась одиночная отметка № 1 от цели. Она принимается за начальную отметку траектории. В следующем обзоре вторую отметку, принадлежащую той же траектории, следует искать в некоторой области, заключенной внутри кольца и имеющую площадь

(4)

где – период обзора РЛС;,– возможные минимальная и максимальная скорости цели.

В область может попасть не одна, а несколько отметок, и каждую из них следует считать как возможное продолжение предполагаемой траектории. По двум отметкам вычисляются скорость и направление движения каждой изпредполагаемых целей, а затем экстраполируется положение отметки наследующий обзор. Вокруг экстраполируемых отметок образуются круговые области . Если в какую-либо областьв третьем обзоре попала отметка, онасчитается принадлежащей к обнаруживаемой траектории, траектория продолжается, и отметка передается на сопровождение.

Операции, которые выполняются при автообнаружении, сводятся к экстраполяции координат, их сглаживанию и стробированию отметок.

Процесс экстраполяции состоит в том, что по координатам ранее полученных отметок вычисляются координаты будущей отметки.

Экстраполяция требует знания закономерностей движения цели, на основекоторых прокладывается траектория.

Слежение за траекториями целей заключается в непрерывной привязкевновь полученных отметок к своим траекториям, в сглаживании координат ивычислении параметров движения целей. Если слежение производитсяавтоматически, то его называют автосопровождением.

Пусть в n смежных обзорах РЛС получены отметки, создающие траекторию полета цели (рис. 1). Сначала производится сглаживаниекоординат и вычисление параметров траектории, которые выдаютсяпотребителю.

Рис. 1 Получение траектории цели

Если в -м обзоре получено несколько отметок, то необходимо определить, какая из них принадлежит данной траектории. Используя данные известных,иn-го обзоров, и, экстраполируя на один обзор вперед, можно предсказать положение -й отметки траектории. Как правило, эта рассчитанная отметка не совпадает ни с одной из вновь полученных. Если известны статистические характеристики ошибок измерения координат и заданы вероятностные характеристики степени достоверности полученного решения, то можно выделить вокруг экстраполированной отметки область, например, в виде прямоугольника со сторонамии, которую принято называть стробом. Координаты центра строба совпадают с координатами экстраполированной отметки. Если размеры строба выбраны так, что вероятность попадания в него истинной отметки велика, то отметку, попавшую в строб, следует отнести к данной траектории.

Таким образом, в процессе автосопровождения выполняются следующие операции:

- сглаживание координат и определение параметров траектории;

- экстраполяция координат цели на следующий обзор или на несколькообзоров вперед;

- выделение строба, в котором с некоторой вероятностью ожидаетсяпоявление новой отметки;

- сличение координат экстраполированной отметки с координатами отметок, попавших в строб, и выбор одной из них для продолжения траектории.

Стробирование может быть физическим и математическим. Физическое стробирование – это выделение предполагаемой области появления отметки, принадлежащей сопровождаемой траектории, путем непосредственного воздействия на приемное устройство РЛС. Математическое стробирование –это формирование предполагаемой области появления отметки в виде границ строба. Строб может задаваться в полярной и прямоугольной системах координат.

Задача селекции отметок, т.е. выбора единственной отметки из всех имеющихся в стробе, решается путем вычисления квадратов линейных отклонений отметок от центра и сравнению результатов с целью выбора минимального.

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