Оптимальное комплексирование бортовой оптико-электронной системы и радиодальномера для оценки параметров движения малоразмерного беспилотного летательного аппарата

Авторы

Детков А. Н.

Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, ГосНИИАС, ул. Викторенко, 7, Москва, 125319, Россия

e-mail: detkov@gosniias.ru

Аннотация

Методами марковской теории оценивания случайных процессов решена задача синтеза оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов комплексной обработки информации от бортовой оптико-электронной системы технического зрения и малогабаритного радиолокационного дальномера беспилотного летательного аппарата – объекта управления с учётом задач, решаемых при его наведении на маневрирующий малоразмерный беспилотный летательного аппарат – воздушную цель. Проведён выбор и обоснование исходных математических моделей состояния и наблюдения параметров относительного движения беспилотного летательного аппарата и воздушной цели, а также модели движения воздушной цели с разными видами манёвров. Задача решена применительно к дискретно-непрерывному марковскому процессу для случая, когда его непрерывная часть представляет собой векторную марковскую последовательность фазовых координат относительного движения беспилотного летательного аппарата и воздушной цели, а дискретная часть – дискретный марковский процесс, который характеризует манёвры воздушной цели. Показана особенность синтезированного квазиоптимального алгоритма комплексирования, которое состоит в неразрывной связи уравнений фильтрации и экстраполяции дискретного и непрерывного компонентов дискретно-непрерывного марковского процесса между собой. На простом примере методом имитационного моделирования показана работоспособность квазиоптимального алгоритма в условиях бессрывного сопровождения интенсивно маневрирующей воздушной цели.

Ключевые слова:

беспилотный летательного аппарат; маневрирующая воздушная цель; оптико-электронной системы технического зрения; малогабаритный радиолокационный дальномер; оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы комплексной обработки информации

Список источников

1. Podstrigaev, A.S., & Sidortsov, I.A. (2017). Obzor sposobov protivopravnogo primeneniya kommercheskikh bespilotnykh letatel'nykh apparatov [Review of methods for unlawful use of commercial unmanned aerial vehicles]. In XXXV International Scientific and Practical Conference "Young Researcher: Challenges and Prospects": Proceedings (Moscow, June 12-22, 2017) (Vol. 10(35), pp. 367–374). Moscow: Internauka.
2. Ananenkov A.E., Marin D.V., Nuzhdin V.M., Rastorguev V.V., Sokolov P.V. K voprosu o nablyudenii malorazmernykh bespilotnykh letatel'nykh apparatov [Small UAV Observation] // Trudy MAI: elektron. zhurn. 2016. No. 91. URL: URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=75662.
3. Wallace R.J., Loffi J.M. Examining Unmanned Aerial System Threats & Defenses: A Conceptual Analysis // International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace. 2015. Vol. 2. Iss. 4. doi: 10.15394/ijaaa.2015.1084.
4. Krasnov A.M., Shashkov S.N., Rumyantsev A.V. Metodika sinteza fonotselevykh izobrazheniy s uchotom kharakteristik teplovizionnoy optiko-elektronnoy sistemy [Method for Synthesizing Phonocell Images Considering the Characteristics of a Thermal Imaging Optoelectronic System] // Trudy MAI: elektron. zhurn. 2016. No. 144. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=186316  
5. Yarlykov M.S., Bogachev A.S., Merkulov V.I., Drogallin V.V. Radioelektronnyye kompleksy navigatsii, pritselivaniya i upravleniya vooruzheniyem. T. 1. Teoreticheskiye osnovy. [Radioelectronic Complexes for Navigation, Aiming, and Weapon Control. Vol. 1. Theoretical Foundations]. Moscow: Radiotekhnika, 2012. 504 p.
6. Merkulov V.I., Zabelin N.V. Analiz neobkhodimosti i vozmozhnykh putey integratsii bortovykh radiolokatsionnykh i opticheskikh sistem [Analysis of the Necessity and Possible Ways of Integrating Onboard Radar and Optical Systems] // Radiotekhnika, 2008. No. 10. pp. 104-107.
7. Verba V.S., Merkulov V.I., Popov E.V., Chernov V.S. Integratsiya dannykh v mnogodatchikovykh informatsionno-upravlyayushchikh sistemakh [Data Integration in Multisensor Information and Control Systems] // Informatsionno-izmeritel'nye i upravlyayushchie sistemy. 2014. Vol. 12. No. 2. pp. 32-43.
8. Verba V.S., Merkulov V.I., Milyakov D.A., Chernov V.S. Integrirovannyye mnogodatchikovyye kompleksy monitoringa okruzhayushchego prostranstva [Integrated Multisensor Complexes for Environmental Monitoring] // Zhurnal radioelektroniki. 2015. No. 4. URL: http://jre.cplire.ru/koi/apr15/7/text.pdf. 
9. Aviatsionnyye sistemy radioupravleniya. T. 2. Radioelektronnyye sistemy samonavedeniya [Aviation Radio Control Systems. Vol. 2. Radar Homing Systems] / Ed. by A.I. Kanashchenkov and V.I. Merkulov. Moscow: Radiotekhnika, 2003. 390 p.
10. Markovskaya teoriya otsenivaniya v radiotekhnike [Markovian Estimation Theory in Radio Engineering] / Ed. by M.S. Yarlykov. Moscow: Radiotekhnika, 2004. 504 p.
11. Merkulov, V.I., Zabelin, I.V. Sintez optimal'nogo kompleksnogo radiolokatsionno-opticheskogo izmeritelya pri soprovozhdenii vozdushnykh tseley [Synthesis of an Optimal Integrated Radar-Optical Tracker for Air Target Tracking] // Naukoyomkiye tekhnologii. 2009. Vol. 10. No. 9. pp. 52-58.
12. Yarlykov, M.S., Mironov, M.A. Markovskaya teoriya otsenivaniya sluchaynykh protsessov [Markovian Estimation Theory of Random Processes]. Moscow: Radio i svyaz', 1993. 464 p.
13. Detkov, A.N. Matematicheskiye modeli sostoyaniya i nablyudeniya dlya resheniya zadachi optimal'nogo kompleksirovaniya aktivnogo i passivnogo kanalov bortovoy radiolokatsionnoy stantsii pri navedenii bespilotnogo letatel'nogo apparata na nazemnuyu tsel' [Mathematical Models of State and Observation for Solving the Problem of Optimal Integration of Active and Passive Channels of an Onboard Radar Station for Guiding an Unmanned Aerial Vehicle to a Ground Target] // Trudy GosNIIAS. Voprosy avioniki. 2021. Issue 4. pp. 36-46.
14. Tikhonov, V.I., Mironov, M.A. Markovskiye protsessy [Markov Processes]. Moscow: Sov. radio, 1977. 488 p.
15. 15, Mironov, M.A. Optimal'naya kompleksnaya diskretnaya obrabotka signalov pri chastichno okrashennykh shumakh nablyudeniy [Optimal Integrated Discrete Signal Processing with Partially Colored Observation Noise] // Radiotekhnika i elektronika. 1985. Vol. 30. No. 5. pp. 973-980.
16. Merkulov, V.I., Vasiliev, O.V., Zabelin, I.V., Rakhvalov, V.V. Algoritmy funktsionirovaniya kompleksnogo radiolokatsionno-opticheskogo izmeritelya koordinat vozdushnoy tseli [Algorithms for the Operation of an Integrated Radar-Optical Tracker of Air Target Coordinates] // Radiotekhnika. 2006. No. 7. pp. 58-63.
17. Ivanov, S.L., Seliverstov, D.V. Algoritm obrabotki informatsii aktivno-passivnykh sistem kompleksa bortovogo radioelektronnogo oborudovaniya samoleta frontovoy aviatsii [Information Processing Algorithm for Active-Passive Systems of an Onboard Electronic Warfare Suite of a Frontline Aircraft] // Trudy MAI: elektron. zhurn. 2012. Issue No. 51. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29169. 
18. Detkov, A.N. Optimal'noye kompleksirovaniye izmeriteley pri soprovozhdenii manevriruyushchego ob’yekta v statisticheski neopredelonnykh situatsiyakh [Optimal Integration of Measuring Instruments for Tracking a Maneuvering Object in Statistically Uncertain Situations] // Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya. 2023. No. 1. pp. 28-43.
19. Rudenko, E.A. Konechnomernyye rekurrentnyye algoritmy optimal'noy nelineynoy logiko-dinamicheskoy fil'tratsii [Finite-Dimensional Recurrent Algorithms for Optimal Nonlinear Logic-Dynamic Filtering] // Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya. 2016. No. 1. pp. 43–65.
20. Repin, V.G., Tartakovsky, G.P. Statisticheskiy sintez pri apriornoy neopredelennosti i adaptatsiya informatsionnykh sistem [Statistical Synthesis under A Priori Uncertainty and Adaptation of Information Systems]. Moscow: Sov. radio, 1978. 432 p.
21. Detkov, A.N. Optimal'noye kompleksirovaniye izmeriteley v usloviyakh protivodeystviya sredy // [Optimal Integration of Trackers under Environmental Counteraction] // Radiotekhnika i elektronika. 2022. Vol. 67. No. 5. pp. 485-492.
22. Grishin, Yu.P., Kazarinov, Yu.M. Dinamicheskiye sistemy, ustoychivyye k otkazam [Fault-Tolerant Dynamic Systems]. Moscow: Radio i svyaz', 1985. 176 p.