МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОСCИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНТРАНС РОССИИ) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА (РОСАВИАЦИЯ)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОСCИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНТРАНС РОССИИ)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА (РОСАВИАЦИЯ)
ФГОУ ВПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
Для студентов ФЛЭ и ЗФ специализации УВД
Санкт-Петербург
2007
2
Одобрено и рекомендовано к изданию
Учебно-методическим советом Университета ГА
Ш87(03)
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ: Методические указания к выполнению лабораторных работ /
Университет ГА. С.-Петербург, 2007.
Составлены в соответствии с программой курса "Автоматизированные системы управления воздушным движением".
Предназначены для студентов факультета летной эксплуатации и заочного
факультета специализации УВД.
Ил. 5, табл. 2, библ. 14 назв.
Составитель И.Н.Шестаков, канд. техн. наук доц.
Рецензент В.М.Затонский, канд. техн. наук доц.
 Университет гражданской авиации, 2007
3
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Лабораторные работы – это экспериментальные исследования, которые
проводятся с целью:
– закрепления теоретических знаний по дисциплине;
– освоения логических принципов планирования эксперимента и методов
проведения экспериментальных исследований;
– ознакомления студентов с принципами автоматизированной обработки
радиолокационной информации.
В результате выполнения лабораторных работ у студента должно сформироваться устойчивое понимание основных способов и зависимостей автоматизированной обработки информации (сигналов).
Лабораторные работы включают в себя элементы первичной и вторичной
автоматизированной обработки радиолокационной информации, поступающей
только от первичного радиолокатора, позволяющие понять исходные положения функционирования автоматизированных систем управления воздушным
движением (АС УВД), без которых другие задачи автоматизации не решаются
или их решение носит вычислительный, а не исследовательский характер.
Выполнение лабораторных работ подразумевает, что студент изучил основные характеристики источников информации, алгоритмы обработки информации, технические средства, их реализующие; что он знает техникоэксплуатационные характеристики АС УВД в объеме, который необходим инженеру по управлению воздушным движением в его практической деятельности при эксплуатации средств автоматизации УВД. Теоретические основы по
данным вопросам можно почерпнуть в соответствующей литературе, например,
в той, которая представлена далее.
Выполнение лабораторных работ – это индивидуальное исследование.
Каждый студент ведет черновые записи исследования и в конце лабораторного
занятия предъявляет их преподавателю.
Защита лабораторной работы проводится индивидуально на основании
представленного отчета.
4
Общие требования к отчету по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе выполняется аккуратно и должен содержать следующее:
– принадлежность (номер учебной группы, фамилию и инициалы исполнителя);
– название лабораторной работы;
– цель исследования;
– теоретический раздел (в том числе основные определения и понятия);
– расчетный раздел (в том числе экспериментальные данные в виде таблиц и графиков);
– выводы по работе.
Литература
Основная
1. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые
информационные технологии в авиации: Учеб. пособие / Р.М.Ахмедов,
А.А.Бибутов, А.В.Васильев и др.; Под ред. С.Г.Пятко и А.И.Красова. – СПб.:
Политехника, 2004. – 446 с.: ил.
2. Бочкарев В.В., Крыжановский Г.А., Сухих Н.Н. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта / Под ред. Г.А.Крыжановского. –
М.: Транспорт, 1999. - 319 с.
3. Анодина Т.Г., Кузнецов А.А., Маркович Е.Д. Автоматизация управления
воздушным движением: Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1992. - 280 с.
4. Тучков Н.Т. Автоматизированные системы и радиоэлектронные средства
управления воздушным движением: Учебник для вузов. – М.: Транспорт,
1994. - 368 с.
5. Авиационные спутниковые навигационные приемники-индикаторы фирмы
Trimble/ К.К.Веремеенко, А.И.Красов, А.В.Стулов, И.Н.Шестаков. М.: Издво МАИ, 1998. - 108 с.
5
Дополнительная
6. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации / Бочкарев В.В.,
Кравцов В.Ф., Крыжановский Г.А. и др.; Под ред. Г.А.Крыжановского. – М.:
ИКЦ «Академкнига», 2003. – 415 с.
7. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Справочник/ В.И.Савицкий, В.А.Василенко, Ю.А.Владимиров, В.В.Точилов; Под
ред. В.И.Савицкого. – М.: Транспорт, 1986. - 192 с.
8. Жуков С.П. и др. Автоматизированные системы обработки информации /
ОЛАГА. Л., 1980.
9. Применение автоматизированных систем для управления воздушным движением:
Учебное
пособие
для
вузов
/
В.М.Кейн,
А.М.Красов,
Г.А.Крыжановский и др. – М.: Транспорт, 1979. - 397 с.
10.Автоматизация процессов управления воздушным движением: Учебное пособие для вузов гражданской авиации / Ю.Т.Дарымов, Г.А.Крыжановский,
В.А.Солодухин и др.; Под ред. Г.А.Крыжановского. – М.: Транспорт, 1981. 400 с.
11.Грачев В.В., Кейн В.М. Радиотехнические средства управления воздушным
движением: Учебное пособие для вузов. – М.: Транспорт, 1975. - 344 с.
12.Федоров С.М., Михайлов О.И., Сухих Н.Н. Бортовые информационноуправляющие системы: Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1994. - 261с.
13.Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. – М.: Радио
и связь, 1983. - 536 с.
14.Справочная литература по конкретным типам АС УВД.
6
Работа № 1. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ
ИНФОРМАЦИИ В АС УВД
Цель работы
1. Ознакомление с алгоритмами первичной обработки радиолокационной
информации в АС УВД.
2. Изучение влияния значений амплитуды полезного сигнала, порогов
квантования и обнаружения на точность определения координат целей.
Теоретические сведения
Основная задача первичной обработки радиолокационной информации заключатся в обнаружении отраженного сигнала на фоне помех и в оценке координат цели. Первичная РЛС (ПРЛС) посылает зондирующий импульс, который,
отражаясь от цели, принимается антенной. При вращении антенны за время облучения tобл. от одной и той же цели поступает несколько отраженных импульсов (сигналов), которые образуют пакет. Число импульсов в пакете N определяется шириной диаграммы направленности , скоростью ее вращения  и периодом повторения зондирующих импульсов T [1].
Таким образом, для обнаружения цели, необходимо выделить (обнаружить) пакет. Для этого на каждом интервале времени, равном T, обрабатываются сигналы, принятые не только на данном интервале, но и на N предыдущих.
На каждом i- м интервале Тi вычисляется сумма S1:
N
S 1 (t )   aiui [t  (i  1)T ]
i 1
(1)
где аi – весовые коэффициенты (рис. 1.1, а), определяемые формой диаграммы
направленности антенны;
ui – сигнал на входе радиолокационного приемника, принятый на i-м интервале;
t – текущий момент времени.
7
Если накопленная на i-м интервале сумма S1(t) оказывается большей или
равной порогу обнаружения сигнала S0 (S1(t)  S0), то включается алгоритм
определения азимута цели (рис.1.2). Если же (S1(t)  S0), то процедура накопления и анализа принимаемых сигналов продолжается на каждом новом цикле.
Для определения азимута цели А вычисляется сумма:
N
S 2 (t )   biui [t  (i )T ] ,
i 1
где bi 
(2)
da (i )
– весовые коэффициенты (рис.1.1,б)
di
a)
б)
1 2 3 . . . i
N
1 2 3 . . .i
N
Рис. 1.1. Весовые коэффициенты:
а) обнаружения; б) определения
азимута
Зависимость S1(t) и S2(t) построена так, что когда с изменением i S1(t) достигает максимума, S2(t) изменяет знак с плюса на минус. Если это произойдет,
например, на k-м цикле приема и обработки, то по величинам k и N можно
определить азимут цели:
A  k  N / 2  ,
8
где  – угол, на который поворачивается антенна РЛС за период повторения
зондирующих импульсов Т. Поправка   N/2 вызвана запаздыванием в процедуре вычисления максимума суммы S1(t) и называется методической погрешностью определения азимута.
a)
u
1 2 3 . . . i
N t
б)
S1
S0
t
в)
S2
А(t)
t
Рис. 1.2. Метод обнаружения пакета и определения
азимута:
а) пакет РЛ-импульсов; б) график суммы S1 (обнаружение пакета); в) график суммы S2 (определение азимута)
Поскольку величины ui в формулах (1) и (2) представляют собой смесь полезного сигнала (zi) и помехи (ni) ui(t) = zi(t) + ni(t), азимут может определяться
с ошибкой. Обработка информации ведется на цифровых элементах, поэтому
предварительно осуществляется квантование сигнала по уровню. В простейшем
случае бинарного квантования
9
1 при

ui t   
0 при

z i ( t )  ni ( t )  u 0 ;
z i ( t )  ni ( t )  u 0 ;
где u0 – выбранный порог квантования.
Описание моделирующего алгоритма
Алгоритм состоит из двух частей (рис. 1.3.). Подготовительная часть (блок
1) предназначена для расчета коэффициентов аi и bi по длине пакета отраженных импульсов N. Огибающая функции аi соответствует по формуле основному
лепестку диаграмм направленности антенны в горизонтальной плоскости. В соответствии с этим коэффициенты аi рассчитываются по приближенной формуле
ai 
sin  2i  1  m  / m
 2i  1  m  / m .
Для расчета коэффициента bi используется соотношение
bi 
cos 2i  1  m  / m  at
,
0,51  m   i
где i = 0, 1, … , N - 1.
Основная часть алгоритма (блоки 3 – 14) моделируют процессы формирования сигнала в радиолокационном приемнике (блоки 3 – 5) и процедуры первичной обработки радиолокационной информации в одном из каналов по дальности. Исходными данными для формирования сигнала служат азимут цели А и
амплитуда сигнала æ.
Работа программы организована по циклам длительностью T. Поэтому при
моделировании угол поворота антенны от условно выбранного нуля отсчитывается дискретно  в количестве циклов i, прошедших с начала работы системы.
На каждом цикле i сигнал ui на выходе радиолокационного приемника формируется как сумма отраженного сигнала zi и помехи ni.
Помеха ni формируется блоком 3 программы как псевдослучайное число с
равным распределением на интервале (0, 1) по алгоритму:
10
ni   n ni1,
где фигурные скобки означают выделение дробной части числа;
n – постоянная величина.
Полезный сигнал zi вырабатывается по алгоритму

0


zi  ua[i  '  m / 2]

0


u j  sj  nj.
при
i ' m/2
при
' m/2  i ' m/2
при
i ' m/2
Для обнаружения цели и определения азимута анализируется одновременно N значений сигнала ui. Эти значения накапливаются в ячейке памяти с 32 +
2N по 32 + 3N - 1. На каждом цикле происходит сдвиг массива сигналов ui на
одну ячейку влево (блок 14), а очередное сформированное значение ui записывается в освободившуюся ячейку с адресом 32 + 3N - 1.
Блок 5 моделирует процедуру бинарного квантования сигнала по уровню.
Квантованный сигнал строится по алгоритму:
1

ui  
0

при
ui  u 0 ;
при
ui  u 0 ;
Блок 5 можно исключить из программы, что соответствует квантованию на
большое число уровней. Обнаружение цели по алгоритму
m
S1 (t )   ai ui [t  iT ]  S 0
i 1
(3)
осуществляется в блоках 8 и 9.
Если неравенство (3) справедливо, вычисляется сумма S2i, необходимая для
определения азимута (блок 9):
11
m
S 2 (t )   bi ui [t  iT ] .
i 1
Азимут цели определяется в блоке 11 при изменении знака S2i. После изменения номера i (блок 12) цикл повторяется. Работа программы прекращается,
если число циклов превышает предел imax (блок 13).
На первых циклах работы алгоритма блоки 7-11 не выполняются (обходятся), поскольку получены еще не все N значений сигнала, и суммы S1i и S2i будут
вычисляться неверно.
12
Начало
1. Расчет массивов коэфф. аi, bi
2. Ввод исходных данных эксперимента.
Задание режимов работы модели
3. Формирование помехи ni
4. Формирование результирующего
сигнала ui
5. Квантование результирующего сигнала
Да
6.
i<N-1
7. Вычисление S1i
Да
8.
S1i < S0
9. Вычисление S2i
Да
10.
S2j > 0
11. Вычисление 
12. i1 = i +1
13.
i imax
14. Сдвиг массива ui
Рис. 1.3. Моделирующий алгоритм
Да
13
Порядок выполнения работы
Целью лабораторной работы является знакомство с алгоритмами первичной обработки радиолокационной информации в АС УВД, изучение влияния
значений амплитуды полезного сигнала, порогов квантования и обнаружения
на точность определения координат целей.
Работа выполняется на компьютере. Запустите программу и точно следуйте указаниям и рекомендациям, выводимым на экран. Прежде чем нажать клавишу Enter, уточните правильность введенных данных на экране. При наличии
(использовании) принтера проверьте его готовность к работе.
В процессе выполнения лабораторной работы студент исследует работу
алгоритма первичной обработки радиолокационной информации по обнаружению цели и определению ее азимута при различных амплитудах полезного сигнала, а именно три опыта при æ1 = 1,5 … 3; æ2 = 1; æ3 = 0,5 (æ – отношение
сигнал/шум).
Рекомендуется для ознакомления с алгоритмом работы выполнить ознакомительный (без отчета) опыт с предложенными компьютером данными.
1. Расчет коэффициентов ai , bi
Введите:
 Количество импульсов в пакете N = 10 … 20.
N – четное число, не превышающее 20.
 Общее число сигналов imax
imax – число анализируемых интервалов T.
Величина imax определяется соотношением imax = Ац + 1,5 N и находится в
пределах N … 40, где Ац - задаваемый азимут цели, отсчитанный количеством
интервалов T от условного нуля.
 Азимут цели Ац. Азимут цели Ац может задаваться в диапазоне N … 40.
 Амплитуду полезного сигнала. Вводится выбранное для опыта одно из
значений æ1 = 1,5 … 3; æ2 = 1 или æ3 = 0,5.
14
Проверить правильность введенных данных. Переместить курсор на
"Начало программы" и нажать Enter.
Компьютер рассчитает и выведет на экран диаграмму и таблицу значений
коэффициентов ai и bi. По полученным результатам построить график зависимостей ai(t) и bi(t).
2. Выбор порога квантования U0
2.1. Схематично зарисовать построенный компьютером график аналогового сигнала ui(t).
2.2. По графику ui(t) с помощью клавиш (со стрелками вверх и вниз) выбрать порог квантования U0.
Рекомендуется выбирать U0 так, чтобы число превышений порога m’ на
всем интервале наблюдения от i = 1 до i = imax удовлетворяло бы неравенству:
0,5 N  m'  N.
2.4. Зафиксировать выбранный порог U0 на графике.
2.5. Зарисовать квантованный сигнал и сравнить его с данными таблицы.
3. Выбор порога обнаружения S0
3.1. Схематично зарисовать построенные компьютером графики зависимостей S1i и S2i .
3.2. Используя зависимости S1i и S2i, с помощью клавиш (со стрелками
вверх и вниз) выбрать порог обнаружения S0.
Рекомендуется выбирать порог обнаружения S0 так, чтобы он превышал
величины сумм S1i(t) на тех позициях, на которых полезный сигнал отсутствует.
3.3. Зафиксировать выбранный порог обнаружения S0 на графике.
3.4. Нанести на график полученный азимут цели.
Далее компьютер по исходным данным и без изменения амплитуды сигнала, уровня квантования и уровня обнаружения сгенерирует работу алгоритма
первичной обработки для 100 обзоров и рассчитает дисперсию, СКО азимута,
количество необнаруженных целей, вероятность правильного обнаружения.
На этом опыт закончен.
15
Для продолжения работы переходят к пункту 1, в котором изменяют только величину æ. Далее цикл операций повторяется.
4. Выполняется в режиме СИ (самостоятельного исследования, студенческой инициативы …) - не обязательно
4.1. Определение минимального уровня полезного сигнала æmin , необходимого для определения азимута цели с заданной точностью.
Определение минимального необходимого уровня сигнала заключается в
последовательном уменьшении амплитуды сигнала æ и проведении на модели
экспериментов без изменения порогов квантования и обнаружения по определению азимута цели с оценкой точности определения . Необходимая точность определения азимута задается в пределах А3 1 или А3  2.
Величина æmin считается найденной, когда дальнейшее ее уменьшение вызывает в вычисляемом азимуте А ошибки, превышающие допустимые.
Для определения æmin необходимо произвести:
а) ввод исходных данных;
б) регистрацию результатов в таблицу (табл.1.1). В графе  записывается
ошибка в определении азимута: А - А3
Таблица 1.1
Параметры Опыт 1 Опыт 2 Опыт … Опыт i Опыт … Опыт k
æ
А

Эксперименты продолжаются до определения æmin с заданной точностью.
4.2. Определение оптимального соотношения порога квантования и
порога обнаружения.
Используя моделирующую программу и при необходимости внося в нее
изменения, найти оптимальные в смысле min {сигнал/помеха} соотношения
параметров U0, S0.
16
Содержание отчета
1. Данные исполнителя (ФИО, факультет, № группы).
2. Название работы.
3. Цель работы.
4. Теория рассматриваемого вопроса, процесса.
5. Результаты экспериментов:
 исходные данные;
 таблицы и графики зависимостей ai(t), bi(t), ui(t), S1i(t) и S2i(t), график
квантованного сигнала для одного из трех опытов (по выбору, по варианту или указанный преподавателем);
 величины порогов квантования и обнаружения, значения полученных
азимутов;
 для всех опытов: введенные данные, выбранные уровни, результаты
выполнения алгоритма.
6. Выводы по работе.
Защита лабораторной работы производится при наличии черновика и отчета.
Литература [1].
17
Работа № 2. ВТОРИЧНАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В АС УВД
Цель работы
1. Ознакомление с алгоритмами вторичной обработки радиолокационной
информации в АС УВД.
2. Изучение работы алгоритма скользящего сглаживания и влияния значений коэффициентов сглаживания на точность определения параметров движения целей.
Теоретические сведения
Коды координат самолетов, получаемые в устройстве первичной обработки радиолокационных сигналов, передаются в вычислительный комплекс
(ЦВМ) вторичной обработки (ВО). Здесь решаются следующие задачи [3]:
1. Идентификация отметок и распределения их по каналам автоматического сопровождения (АС).
2. Анализ спорных ситуаций.
3. Определение параметров движения целей.
4. Автоматический захват новых траекторий.
В данной работе рассматривается только третья задача. Предполагается,
что операции по решению первых двух задач уже выполнены, и процесс определения параметров движения моделируется для одного самолета (одного канала АС). Движение самолета на отдельных участках траектории может задаваться следующим образом:
а) равномерное прямолинейное;
б) прямолинейное с постоянным ускорением;
в) разворот с постоянным креном и постоянной скоростью;
г) развороты с постоянным креном и постоянным ускорением.
Очевидно последнее можно считать наиболее общим, а все остальное –
частными случаями. Поэтому модель движения составлена для последнего варианта.
18
Обработка информации производится циклически с периодом T, равным
времени одного оборота антенны радиолокатора. Поэтому модель движения
самолета задается в виде системы разных уровней.
Пусть в момент tj направление движения самолета составляет угол i с
осью 0 (рис. 2.1.). Тангенциональная составляющая ускорения a постоянная
a= a, нормальная составляющая an при координированном управлении определяется углом крена :
an = gsin y gy.

i+1
Vi+1
 j+1
Vi
i
ai
j
ani
0
i
i+1

Рис. 2.1. Геометрические соотношения
Составляющие ускорения по осям координат в момент ti равны i, i,. Угловая скорость разворота:
 = gy/V,
где g – ускорение свободного падения;
V – путевая скорость.
Отсюда следует, что при движении самолета с путевым углом  :
i '' = аisini + аnicosi;
i' = Visin;
i'' = аi cosi + аni sin i;
i' = Vicosi .
За один цикл T угол  изменяется на  =  = аn /.
19
При этом
 i   i 1   i 1 ;
Ci  cos i  Ci 1mi 1  Si 1ni 1 ;
Si  sin  i  S i 1mi 1  Ci 1ni 1 ;
ni  sin  i   i  a niT / Vi ;
mi  cos  i  1  0,5ni2 .
Принимая для каждого цикла величины  и  постоянными, найдем:
i  i 1  i1T   T 2 / 2;
 i   i 1   i1T   T 2 / 2;
Vi  Vi 1  aT .
Полученные рекуррентные соотношения позволяют задавать любые возможные траектории движения цели.
Определение параметров движения цели в системе ВО производится методом скользящего сглаживания с помощью модели первого порядка. Пусть xi, yi
– измеренные значения координат в момент ti ; xсi, yсi, xсi', yсi' – оценки (сглаженные значения) координат и скоростей в момент ti ; xiэ, yiэ, x'iэ, y'iэ – экстраполированные значения координат и скоростей к моменту ti.
При использовании в системе ВО линейной модели первого порядка обработка ведется по алгоритму:
xiэ  x сi 1  x сi 1T ;
y iэ  y сi 1  y сi 1T ;
x сi  xiэ    xi  xiэ ;
y сi  y iэ    y i  y iэ ;
x сi  x сi 1   i  xi  xiэ ;
y сi  y сi 1   i  y i  y iэ .
Коэффициенты сглаживания i и i определяются по формулам:

i при  (i )  

 при  (i )  *
i  
i 
2(2i  1)
;
i (i  1)
20
0 при i  1


i  i при  (i )   ;


 при  (i )  *
i 
6
.
i (i  1)
Величины  и  выбираются в зависимости от ошибок измерения координат и возможностей маневрирования целей.
Координаты xi, yi, поступающие от подсистемы первичной обработки, не
совпадают с истинными координатами цели i, i:
xi  i   xi ; yi   i   yi ,
где xi, yi - ошибки измерения и квантования сигналов.
Оценки координат, полученные в результате сглаживания, также содержат
ошибки:
xi  i   xi ; yi   i   yi , которые зависят от характера движения
целей и от выбранного способа сглаживания.
Описание моделирующего алгоритма
Моделируемая траектория движения самолета состоит из некоторых
участков. На каждом участке задается постоянное продольное ускорение a и
крен самолета y (рис. 2.2.). Величины a и y могут иметь и нулевые значения, тогда движение будет прямолинейным и равномерным.
Предусмотрены различные варианты ввода информации о движении цели.
Для первых N точек каждого участка вводятся мгновенные значения координат
i иi, ошибок измерения i иi и ошибок сглаживания xiиyi .Кроме того, в
конце каждого участка длиной N вводится значение координат , , скорости V,
путевого угла , а также среднеквадратичные значения ошибок измерения  и
оценки , накопившиеся на данном участке за N наблюдений. С этой целью
счет циклов обзора ведется как от начала наблюдения i, так и от начала текущего участка n.
Для задания начала траектории в ЭВМ задаются координаты o, o, начальное значение коэффициента сглаживания координат  коэффициент прочно-
21
сти траектории Q, вводятся скорость Vo, курс o, продольное ускорение а, угол
крена , период обзора (вращения антенны) T, начальные значения числа циклов наблюдения (обзора) i, среднеквадратическое значение ошибки измерений
ск и установившиеся значения коэффициентов сглаживания .
i = N1 + 1
n=1
a = a1;
= 1
n = i = N1
a = a2;
 = 2
i = N1 + N'2
n = N'2
i = N1 + N2
n = N2
a = a3;
 = 3
n = i = N1'
; ;
n = i= 0
i = N1 + N2 + N3
i = N3
Рис. 2.2. Траектория движения цели
Далее задаются параметры движения, постоянные для каждого участка, со
следующими данными: для первого участка – участка автозахвата – ускорение а
= 0, угол крена  = 0; второй участок – прямолинейное равномерное движение
– α = 0,  = 0; третий участок – разворот – а = 0,   0; четвертый участок –
равноускоренное движение – а  0,  = 0. Длина каждого участка постоянна и
выражена числом циклов наблюдения N. Кроме того, задается число циклов N,
для которых должны быть выделены мгновенные значения ошибок измерений
и сглаживания.
Затем идет счет циклов и моделируется движение цели за время одного
оборота антенны. Далее моделируются ошибки измерения координат и проце-
22
дура вторичной обработки информации. Циклы моделирования движения и обработки информации повторяются без ввода результатов до конца очередного
участка траектории, после чего выводятся данные о конечной точке участка и
среднеквадратичных ошибках на всем участке (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Пере-менная
V



Размер-ность
м
м
м/с град
Min
-200000 -200000 250 - 180
Max
200000 200000 950 180
T ск
с
м
6 250
20 750
 
0
1
а
 N N'
2
- м/с град - 0 - 1,5 - 30 1 0
1 + 1,5 30 99 N
Порядок выполнения работы
Для наглядного представления процесса скользящего сглаживания координат цели запустите демонстрационную программу. Обратите внимание на
последовательность расчета координат.
В работе анализируется возможность использования алгоритма скользящего сглаживания для автосопровождения цели на всех участках полета. Работа
выполняется на компьютере. Запустите программу и точно следуйте указаниям
и рекомендациям, выводимым на экран. Прежде чем нажать клавишу Enter,
уточните правильность введенных данных на экране. При наличии (использовании) принтера проверьте его готовность к работе.
В процессе выполнения лабораторной работы студент исследует работу
алгоритма вторичной обработки радиолокационной информации по автоматическому сопровождению цели при различных значениях коэффициента сглаживания координат, а именно три опыта: 1 = 0,9; 2 = 0,1; 3 = 0,4 … 0,6 (коэффициент сглаживания скорости  рассчитывается автоматически по значению коэффициента прочности траектории).
Рекомендуется для ознакомления с алгоритмом работы выполнить ознакомительный (без отчета) опыт с предложенными компьютером данными.
23
1. Подготовленные операции
Введите данные согласно комментариям на экране или табл. 2.1:
 скорость цели;
 курс;
 крен;
 период обзора;
 ускорение;
 СКО измерения;
 коэффициент сглаживания.
2. Начало сопровождения
При каждом нажатии на любую клавишу на основе исходных данных на
первом этапе (ввод в сопровождение) цель движется прямолинейно с постоянной скоростью. При этом коэффициент сглаживания координат с 1 принимает
введенное значение, а коэффициент сглаживания скорости рассчитывается исходя из устойчивости процесса ввода в сопровождение (значений прочности
траектории).
На экране в левом верхнем окне демонстрируется решение сглаживания
координат на каждом цикле обзора; в окне с синей каймой красным цветом
отображается траектория движения цели. Кроме этого, на экране с каждым
нажатием клавиши отображается динамика изменения курса, скорости, ускорения, крена, времени наблюдения, № обзора, коэффициентов  и , а также значения для экстраполированных, измеренных и сглаженных координат (X, Y) и
величины отклонения их от истинных (dX, dY).
При остановке программы первый участок траектории движения цели заканчивается.
3. Сглаживание координат при равномерном прямолинейном движении
3.1. Для перехода к следующему участку введите предложенную компьютером букву.
24
3.2. Далее процесс выполнения работы проходит аналогичным образом
(см. п. 2). Обратите внимание на динамику изменения процесса по сравнению с
наблюдавшимися в п. 2.
При остановке программы второй участок траектории движения цели заканчивается. После ввода предложенной компьютером буквы программа выполнит в памяти компьютера (без вывода на экран) еще 200 обзоров и представит таблицу результатов статистической обработки по этим обзорам (СКО экстраполяции, измерения и сглаживания).
4. Сглаживание координат при развороте
Повторить п. 3.
5. Сглаживание координат при ускоренном движении
Повторить п. 3.
Для продолжения работы переходят к п. 1, в котором изменяют только величину . Далее цикл операций повторяется.
6. Выполняется в режиме СИ - не обязательно
6.1. Определение оптимальных коэффициентов сглаживания для участков
полета. Оптимальное значение  для данного характера движения соответствует минимуму величины СКО сглаживания и определяется путем поиска. Оптимальное значение  ищется отдельно для каждого участка.
6.2. Определение оптимального коэффициента сглаживания для полета в
целом. Оптимальное значение коэффициента  ищется для полета в целом.
Содержание отчета
1. Данные исполнителя (ФИО, факультет, № группы).
2. Название работы.
3. Цель работы.
4. Теория рассматриваемого вопроса, процесса.
5. Результаты экспериментов:
 исходные данные;
 для всех опытов результаты статистической обработки по 200 обзорам;
25
 построить на одном рисунке истинную, экстраполированную, измеренную
и сглаженную траектории движения цели для одного из трех опытов (по
выбору, по варианту или указанный преподавателем).
6. Выводы по работе.
Отчет оформляется аккуратно и разборчиво с использованием инструментов графики или на компьютере, применяя при необходимости цветовые решения.
Литература [1].