Первичная и вторичная обработка радиолокационной информации

 

Процесс автоматической обработки радиолокационной информации условно подразделяют на два этапа – первичную и вторичную обработку.

           На этапе первичной обработки из поступающих в САРП на каждом обороте антенны РЛС видеосигналов (и данных о положении антенны) вырабатываются текущие полярные координаты целей (дальность и пеленг). Первичная обработка включает значительное число задач и отличается многообразием используемых методов. Это связано с многообразием сигнально-помеховых ситуаций (помехи от морского волнения или дождя, от берегов, низких облаков, наличие целей с различной архитектурой надстроек и с различной отражающей способностью), существованием различных путей организации этого процесса (в системах с автообнаружением целей организация первичной обработки не похожа на обработку в системах с ручным вводом).

           Так как ЭВМ способна работать только с цифрами, то непрерывный видеосигнал, поступающий от РЛС, преобразуется в цифровую форму (в окрестности отметки цели, называемой физическим стробом).

           В САРП кроме радиально-круговой развёртки присутствует масштабно-координатная развёртка, позволяющая перейти к прямоугольным координатам, хранить информацию и выводить на экран дополнительную графику. Принцип формирования масштабно-координатной развёртки поясняет рис. 18.

Вся зона действия САРП разбивается на 4096 секторов по направлению (ширина одного сектора, таким образом, составляет около 0.1 градуса) и на 1024 отрезка по дальности. В памяти ЭВМ формируется матрица, имеющая те же размеры (4096 x 1024), каждой ячейке которой соответствует своя элементарная ячейка на экране САРП.

           Для ручного ввода цели на автосопровождение судоводитель должен совместить маркер на экране индикатора с отметкой цели и нажать клавишу "ВВОД" (Acquisition). Зона вблизи отметки накрывается стробом, размеры которого фиксированы:

– на шкале 16 миль – 1440 м на 5°;

           – на шкалах 4 и 8 миль – 720 м на 5°;

           – на шкалах менее 4 миль – 720 м на 10.

 

Рис. 18. Формирование масштабно-координатной развёртки в САРП.

 

В ЭВМ поступают данные о пеленгах и дистанциях начала, середины и конца строба. В последующих двух обзорах координаты строба не меняются, а ЭВМ анализирует отметки, попавшие в его пределы. Так как отметок может быть несколько, то из них выбирается такая, угловой размер которой более 0.4 градуса, скорость перемещения не превышает 100 узлов, и она не примыкает к границам строба. Если таких отметок более одной, то выбирается отметка с наибольшими геометрическими размерами.

Третий строб (на третьем обзоре) строится так, чтобы избранная отметка была в его центре. ЭВМ получает первые координаты судна–цели.

На первом этапе вторичной обработки радиолокационной информации определяются параметры движения сопровождаемых целей, то есть их векторы относительного и истинного движения. Исходными данными для расчета являются измеренные на каждом обзоре пеленги Пi и дистанции Di, т.е. полярные координаты. Их непосредственное использование в алгоритмах обработки привело бы к существенным усложнениям, поэтому выполняется предварительное преобразование в прямоугольную систему координат XOY, начало которой совпадает с нашим судном (точнее, с антенной РЛС), ось X направлена на север, а ось Y – на восток.

Переход осуществляется по формулам:

(34)

В результате обработки получаются составляющие скорости по осям X и Y:

(35)

В каждом цикле вычислений, который соответствует одному обзору, определяются прогнозированные (экстраполированные) координаты цели. Например, экстраполированная координата X_i,э на момент, соответствующий i–му измерению, равна

(36)

Эти координаты сравниваются с измеренными значениями координат, определяется "рассогласование" dX_i, которое затем умножается на коэффициент сглаживания и складывается с прогнозированной величиной. Таким образом, вычисляется сглаженное значение координаты и составляющей скорости:

,

(37)

где     X_i,э – экстраполированное положение цели на момент, соответствующий i–му измерению;

a_i, b_i– коэффициенты сглаживания по координате и по скорости соответственно;

dX_i– рассогласование в экстраполированных и измеренных значениях координат цели:

(38)

           Сглаживание позволяет избежать резких колебаний вектора цели, которые могут возникнуть из-за влияния помех, изменения формы и размеров видеосигнала цели, испытывающей качку, зарыскивания судна-цели на волнении. Коэффициенты сглаживания влияют на результаты расчётов. Если они равны нулю, то сглаженное значение равно прогнозируемому, т.е. последнее измерение отбрасывается. Такое положение может возникнуть тогда, когда есть основание полагать, что измерения сделаны с ошибкой, например из-за помех. При коэффициентах, равных единице, за сглаженное значение принимается последнее измерение. Все предыдущие измерения отбрасываются и процесс сглаживания начинается сначала. Такой вариант возможен, если обнаружен маневр судна-цели.

           После захвата цели на автосопровождение по мере накопления информации о её движении коэффициенты сглаживания постепенно уменьшаются. При обнаружении маневра цели они снова увеличиваются, для обеспечения её надежного сопровождения. Размер строба также уменьшается, через минуту после начала сопровождения – почти до размеров отметки цели. Но при пропадании цели из пределов строба он снова делается равным первоначальному.

 

Ошибки и ограничения САРП

 

САРП определяются параметры истинного и относительного движения целей путём решения элементарных уравнений, в которые входят последовательно измеренные с помощью РЛС относительные координаты целей, а также соответствующие перемещения нашего судна. И производимые измерения, и последующие вычисления связаны с некоторыми погрешностями и округлениями результатов расчётов, что порой приводит к значительным ошибкам в полученных данных.

           Ошибки САРП можно условно распределить на группы, в зависимости от причин, их вызывающих:

           – связанные с получаемой САРП информацией;

           – из–за статистической обработки информации;

           – связанные с процессом захвата и сопровождения цели стробом;

           – связанные с автозахватом.