15.4. Стробирование отметок целей

При вторичной обработке радиолокационной информации отметки целей должны быть выделены (селектированы) с помощью стробов (стробирования), при этом отклонения отметок от центра строба не должны превышать некоторой фиксированной величины

где совокупность координат -й отметки; совокупность координат центра строба для траектории; размеры строба по координатам для траектории.

Качество стробирования зависит от формы и размеров стробов и оценивается на основе статистических характеристик отклонения истинных (принадлежащих сопровождаемой траектории) отметок от экстраполированных точек. Отклонение истинной отметки от центра строба определяется суммарными случайными и динамическими ошибками экстраполяции координат траектории по предыдущим значениям ее параметров и ошибками измерения координат новой отметки. Рассмотрим статистические характеристики этих ошибок, применительно к обзорной РЛС.

Пусть по данным предыдущих обзоров произведена экстраполяция координат траектории цели на следующий обзор. Положение экстраполированной точки обозначим (рис. 15.3). В этой точке поместим начало декартовой системы координат и направим ось по направлению цель, ось — перпендикулярно этому направлению в плоскости вращения антенны, а ось так, чтобы образовалась правая система координат. Суммарные отклонения новой отметки от экстраполированной точки в выбранной системе координат будем обозначать Величины этих отклонений равновероятны (при условии отсутствия систематических ошибок измерения):

При выбранных направлениях осей координат случайные составляющие

где ошибки измерения.

Эти составляющие статистически независимы и подчинены нормальному закону распределения вероятности с нулевым математическим ожиданием и дисперсиями и соответственно.

Плотность вероятности трех независимых случайных величин

Рис. 15.3. Эллипсоид суммарных ошибок системы вторичной обработки

Поверхность одинаковой плотности вероятности дает уравнение эллипсоида в пространстве (см. гл. 5):

Будем далее считать, что составляющие динамических ошибок экстраполяции также подчинены нормальному закону распределения вероятности и независимы по осям. В трехмерном пространстве динамические ошибки тоже образуют эллипсоид вероятностей. Эллипсоиды случайных и динамических ошибок складываются и образуют в пространстве суммарный эллипсоид (см. гл. 5):

Таким образом, поверхность равновероятного отклонения истинных отметок от центра строба представляет собой эллипсоид, величина и ориентация сопряженных полуосей которого относительно направления цель зависит от ошибок измерения, интенсивности маневра и направления вектора движения цели.

При эллипсоидальном распределении отклонений истинных отметок от центра строба очевидно, что строб должен иметь форму эллипсоида с увеличенными в раз полуосями, где коэффициент увеличения размеров строба для обеспечения попадания отметок в строб. Вероятность попадания случайной точки в эллипсоид определяется из выражения

где

При вероятность близка к единице. Такие значения X нужно выдержать при выборе размеров строба.

Формирование эллипсоидальных стробов практически невозможно ни при математическом, ни при физическом стробировании. Поэтому формируют строб в виде усеченного пространственного сектора

емного элемента разрешения), близкого по форме к параллелепипеду, в который вписывается эллипсоид суммарных ошибок (см. рис. 15.1). Размеры сторон параллелепипеда равны соответственно а его объем определяется по формуле То что объем строба стал больше объема эллипсоида ошибок приводит к увеличению вероятности попадания в строб ложных отметок и, следовательно, к ухудшению селектирующей и разрешающей способности стробирования. Практически форма строба выбирается простейшей в той системе координат, в которой осуществляется обработка информации. Для случая обработки в сферической системе координат простейший строб задается линейным размером по дальности и двумя угловыми размерами: по азимуту Дастр и по углу места по форме он совпадает с элементом разрешения.

Рис. 15.4. Форма пространственного строба

Эти размеры могут быть установлены заранее с учетом максимальных значений случайных и динамических ошибок обрабатываемых траекторий. Как указывалось, при пропуске одной или даже нескольких отметок от цели система сопровождения продолжает траекторию по имеющимся данным путем экстраполяции ее координат. Ошибки экстраполяции при этом возрастают, что приводит к увеличению размеров строба. Обычно эти размеры рассчитываются заранее на случай пропуска определенного количества отметок при отсутствии и наличии маневра цели.

Приведенные соображения по выбору размеров трехмерного строба относятся и к случаю двухмерного стробирования на плоскости, применяющегося в двухкоординатных РЛС (форма строба показана на рис. 15.1), а также в трех координатных РЛС с парциальными каналами по углу места.

В стробы могут попадать ложные отметки, образованные выбросами шума и помех после предварительной фильтрации, поэтому приходится использовать логику анализа ситуации. Например:

1. Продолжать экстраполировать траекторию по каждой отметке в стробе. Через несколько обзоров ложные траектории будут сброшены с сопровождения, а истинные будут сопровождаться.

2. Отбирать отметки по их отклонениям от центра строба, используя критерий максимального правдоподобия, и оставить на сопровождении одну отметку, имеющую наибольшую вероятность того, что она принадлежит к сопровождаемой траектории, т.е. для нее

функция правдоподобия максимальна. Часто метод сводится к алгоритму селекции по минимуму суммы квадратичных отклонений координат отметки от центра строба.

Рис. 15.5. Структурная схема устройства, реализующего логику управления вторичной обработкой в обзорной РЛС

Селекция отметок в плоском стробе по минимуму линейных отклонений от его центра реализуется с помощью структуры, показанной на рис. 15.5, и состоит из следующих операций:

1. По результатам обработки в текущем обзоре выбирают размеры строба на следующий обзор (блок У). При установке размеров строба учитывается наличие маневра цели и пропуска отметки в данном обзоре.

2. Подсчитывают число отметок в стробе (блок 2). Если отметки отсутствуют, то формируется команда: использовать экстраполированную отметку. Если в стробе обнаружена одна отметка, то она считается истинной и сразу подается на вход блока сглаживания и экстраполяции параметров траектории. Наконец, если зафиксировано несколько отметок, то все они поступают в вычислительный блок 3, где определяются отклонения каждой отметки от центра строба.

3. Из всех отметок выбирают одну с минимальным отклонением. Она принимается за истинную и вводится в блок сглаживания и экстраполяции (блок 5).

Кроме того, для селекции могут быть использованы число импульсов в пачке или размер пачки.

Качество процесса селекции отметок в стробе оценивают вероятностью правильной селекции, т.е. вероятностью того, что при очередном цикле продолжения траектории будет отобрана истинная отметка.

Контрольные вопросы

(см. скан)