страница 10. Сборник тезисов докладов
 Скачать 3.87 Mb.
|
|
МЕТОД АДАПТИВНОЙ ДВУХМОМЕНТНОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АППРОКСИМАЦИИ ПРИ СГЛАЖИВАНИИ С ПОСТОЯННЫМ ЗАПАЗДЫВАНИЕМ, ФАЗОВЫХ КООРДИНАТ И СОСТОЯНИЯ СТРУКТУРЫ ОБЪЕКТА А.Ю.Федотов, Р.А.Плаксов, А.О. Попов, М.И. Хлопков (ВА ВКО), А.А. Скрынников (ФГУП «ГосНИИАС»), В.А.Болдинов (МАИ) Д.В. Литвинова (ГЛИЦ) Задача разработки оптимальных алгоритмов, определяющих законы распределения вектора состояния нелинейных динамических систем известна давно. Ее решение позволяет оценить потенциальные теоретические возможности нелинейного сглаживания в нелинейных динамических системах со случайными возмущениями и случайной скачкообразной структурой (ССС). При решении задач оптимального дискретного сглаживания зашумленных дискретных измерений выделяют три различные постановки, имеющие практическое значение: сглаживание на закрепленном интервале, сглаживание в закрепленной точке и сглаживание с запаздыванием. Рассмотрим систему со ССС, которая описывается следующей математической моделью (ММ) при наблюдении без запаздывания динамика фазовых координат нелинейная динамика фазовых координат 1 1 1 ( , , , ) l l l l l l x s x s , (1) нелинейные измерения фазовых координат 1 ( , , , ) l l l l l l z x s z , (2) условно-марковская смена состояний структуры 1 1 ( | , ) l l l l q s x s , (3) условно-марковский индикатор (обнаружитель) состояния структуры 1 ( | , , ) l l l l l r x s r , (4) неуправляемые случайные возмущения и помехи ( , ) l l l , (5) при начальных условиях ) , ( 0 0 0 s x f , (6) где l – дискретный момент времени; l x – вектор фазовых координат; l s – вектор состояния структуры; l z – выходные показания измерителя фазовых координат; l r – выходные показания индикатора (обнаружителя) состояния структуры; l – вектор неуправляемых случайных возмущений (шумов возбуждения); l – вектор помех измерению; ( ), l ( ) l – известные векторные детерминированные функции случайных аргументов; ( ) l q и ( ) l – известные условные вероятности переходов; ( , ) l l l – совместная функция распределения возмущений и помех; ) , ( 0 0 0 s x f – начальное совместное распределение вероятности фазовых координат и состояния структуры. 78 В задачах сглаживания с запаздыванием полагают, что интервал времени наблюдения превышает момент времени, для которого находится оценка фазовых координат на постоянное число m дискретных точек отсчета. Полученные алгоритмы сглаживания близки к алгоритмам сглаживания в закрепленной точке, однако отличаются от них наличием цикла в цикле (уравнение для плотности распределения), увеличивающем время счета в m раз. Затруднения возникают с аппроксимацией неизвестных распределений случайных величин, вычисляемых оптимальными алгоритмами, известными законами, позволяющими замкнуть полученную систему рекуррентных уравнений относительно первых двух моментов случайных величин. Разработанный метод адаптивной двухмоментной параметрической аппроксимации условных плотностей вероятности фазовых координат смесью априорно задаваемых аппроксимирующих функций, позволяюет повысить достоверность совместного сглаживания с постоянным запаздыванием, фазовых координат и состояния структуры объекта, а также обеспечить приемлемый компромисс между точностью оценивания известного оптимального и простотой квазиоптимального алгоритма на основе двухмоментной параметрической аппроксимации [1, 2]. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 19-08-00487а и 19-08-00502а). ЛИТЕРАТУРА 1. Бухалев, В. А. Распознавание, оценивание и управление в системах со случайной скачкообразной структурой / В. А. Бухалев. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 1996. – 283 с. 2. Бухалев, В. А. Оптимальное сглаживание в системах со случайной скачкообразной структурой / В. А. Бухалев. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. – 187 с. 3. Бухалев, В. А. Алгоритмическая помехазащита беспилотных летательных аппаратов / В. А. Бухалев, А. А. Скрынников, В. А. Болдинов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018. – 192 с. 4. Метод распознавания в бортовой радиолокационной станции истребителя состояния групповой воздушной цели на основе теории систем со случайной скачкообразной структурой: монография / А. А. Филонов [и др.]; рук. авт. коллектива А. Ю. Федотов. – М.: ИД Академии Жуковского, 2019. – 309 с. 79 МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ «ВОЗДУШНАЯ ЦЕЛЬ – РАКЕТА – ИЗМЕРИТЕЛЬ – ИНДИКАТОР» СО СЛУЧАЙНОЙ СКАЧКООБРАЗНОЙ СТРУКТУРОЙ А.Ю.Федотов, Р.А.Плаксов, А.О. Попов, М.И. Хлопков (ВА ВКО), А.А. Скрынников (ФГУП «ГосНИИАС»), В.А.Болдинов (МАИ) Решение задачи определения фазовых координат относительного перемещения пары «воздушная цель – ракета» при их сближении на малые дальности, а также достоверной оценки тактической ситуации (определение сектора нахождения точки мгновенного промаха ракеты, нахождение значения ее поперечной перегрузки, оценка помеховой обстановки, режима работоспособности системы наблюдения, наличия ослепления активной радиолокационной головки самонаведения) позволят значительно повысить эффективность применения полезной нагрузки ракеты за счет оптимального управления ее характеристиками (временем детонации и направлением разлета осколков). В общем виде математическая модель (ММ) системы «воздушная цель – ракета – измеритель – индикатор», разработанная на основе теории систем со случайной скачкообразной структурой (ССС) [1, 2] представлена на Рис.1. Отличительной чертой представления системы «ВЦ – ракета – измеритель – индикатор» как системы со ССС, в сравнении с подходами калмановской фильтрации и теории совместного оценивания-различения сигналов [3, 4], является то, что вектор состояния k k s x , – марковский, поскольку ) ( k и ) ( k не зависят от вектора наблюдений k k r z , , а его составляющие в отдельности (вектора фазовых координат k x и тактической ситуации k s ) марковским свойством не обладают. Они являются условно марковскими: при фиксированном варианте тактической ситуации i s k ; вектор ) (i x k – марковский процесс, а при фиксированном j x k индекс тактической ситуации ) ( j s k – марковская цепь. В свою очередь, вектор наблюдения k k r z , , как целиком, так и каждая его компонента в отдельности, представляют собой условные марковские процессы [1]. Однако, вектор состояния обобщенной системы «ВЦ – ракета – измеритель – индикатор» k k k k r z s x , , , , является марковским, что обуславливает рекуррентную форму алгоритмов, удобную для реализации в вычислителе ракеты. Разработанная ММ системы «воздушная цель – ракета – измеритель – индикатор» позволяет получить на основе теории систем со ССС [1, 2], новые оптимальные и квазиоптимальные рекуррентные алгоритмы для решения задачи совместного оценивания в активной радиолокационной головке самонаведения ракеты класса «воздух – воздух» тактической ситуации, в том числе направления на цель, и фазовых координат относительного перемещения пары «воздушная цель – ракета», отличающиеся повышенной точностью. 80 Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 19-08-00487а и 19-08-00502а). Рис. 1. ЛИТЕРАТУРА 1. Бухалев, В. А. Оптимальное сглаживание в системах со случайной скачкообразной структурой / В. А. Бухалев. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. 2. Бухалев, В. А. Алгоритмическая помехозащита беспилотных летательных аппаратов / В. А. Бухалев, А. А. Скрынников, В. А. Болдинов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018. 3. Алгоритм совместного траекторного сопровождения-распознавания функционального назначения самолетов, летящих в сомкнутом боевом порядке / А. В. Богданов, В. А. Голубенко, А. И. Княжев, А. А. Филонов // Системы радиоуправления. – 2018. – № 5. – С. 169–174. 81 4. Трифонов, А. П. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех / А. П. Трифонов, Ю. С. Шинаков. – М.: Радио и связь, 1986. 82 МЕТОД КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ БРЛС ГРУППЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И АРГС ПУЩЕННЫХ РАКЕТ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ НАПРАВЛЕНИЯ НА ЦЕЛЬ И ПРЕДПОЛАГАЕМОГО ПРОМАХА А.Ю.Федотов, Р.А.Плаксов, А.О. Попов, М.И. Хлопков (ВА ВКО), С.М. Мужичек, А.А. Скрынников (ФГУП «ГосНИИАС»), В.А.Болдинов (МАИ) Разработка метода комплексирования информации бортовых радиолокационных станций (БРЛС) группы летательных аппаратов (ЛА) и активных радиолокационных головок самонаведения (АРГС), пущенных управляемых ракет (УР), при определении (экстраполяции, фильтрации и интерполяции) радиального направления на воздушную цель относительно ракет и предполагаемого промаха является важной и актуальной задачей. Его реализация на борту командного ЛА позволит значительно повысить достоверности как распознавания варианта тактической ситуации, в том числе сектора картинной плоскости цели, в котором находится точка мгновенного промаха УР, так и оценивания фазовых координат относительного перемещения группы «воздушная цель – ЛА – УР» [1]. В основу разработанного алгоритма положен известный метод определения мгновенного положения точки промаха беспилотного летательного аппарата (БПЛА) по информации угломерного канала [2, 3], заключающийся в том, что БПЛА (в рассматриваемом случае – УР) в процессе самонаведения сближается с маневрирующей воздушной целью (ВЦ) по методу пропорциональной навигации. При этом в информационно-измерительной системе (ИИС) БПЛА, включающей навигационную систему, измерители положения БПЛА относительно центра массы, БРЛС (АРГС) и БЦВМ, формируются оценки фазовых координат, необходимые для реализации самонаведения БПЛА на цель. Сформированные в ИИС БПЛА вектор измерения, а также показания индикатора тактической ситуации поступают на вход многоканального фильтра, функционирующего в соответствии с процедурой квазиоптимальной совместной фильтрации фазовых координат и распознавания состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы на основе двухмоментной параметрической аппроксимации (ДПА) нормальным законом [4–7]. Принципиальным отличием разработанного метода комплексирования информации от БРЛС группы ЛА и АРГС, пущенных УР, при определении направления на цель и предполагаемого промаха, от ранее полученных является то, что сформированные в каждой БРЛС ЛА группы и каждой АРГС УР вектора измерений и показания индикаторов тактической ситуации по каналам межсамолетной навигации (от ЛА) и каналам радиокоррекции (от УР) передаются на борт командного ЛА, где формируется вектор комплексных измерений от всех БРЛС и всех АРГС и комплексные показания индикаторов тактической ситуации от всех БРЛС и всех АРГС. 83 Сформированные комплексные измерения и комплексные показания индикаторов тактической ситуации поступают на вход нового многоканального фильтра, функционирующего в соответствии с процедурой квазиоптимальной совместной интерполяции (сглаживания) фазовых координат и состояния марковской структуры линейной стохастической динамической системы на основе ДПА нормальным законом [4, 5]. Практическая реализация разработанного метода комплексирования информации БРЛС группы ЛА и АРГС, пущенных УР, при определении направления на цель и предполагаемого промаха, позволит: 1. Повысить достоверность распознавания варианта тактической ситуации и оценки фазовых координат относительного перемещения группы «воздушная цель – ЛА – УР». 2. Повысить надежность комплексной системы наблюдения и ее устойчивость к срывам автосопровождения. 3. Решить задачу интерполяции варианта тактической ситуации и фазовых координат. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 19-08-00487а и 19-08-00502а). ЛИТЕРАТУРА 1. Задача адаптивной двухмоментной параметрической аппроксимации в интересах повышения достоверности определения направления на цель и предполагаемого промаха ракеты / А. Ю. Федотов, М. И. Хлопков, А. О. Попов, А. А. Скрынников, В. А. Болдинов // Передача, прием, обработка и отображение информации о быстропротекающих процессах. XXX Всеросс. науч.-техн. конф. шк.-семинара: сборник статей / под. общ. ред. О. Т. Чижевского. – М.: ИД Академии Жуковского, 2019. – 840 с. – С. 783–788. 2. Метод определения мгновенного положения точки промаха беспилотного летательного аппарата по информации угломерного канала / С. М. Мужичек, А. Ю. Федотов, М. И. Хлопков, А. О. Попов // Сборник научно- методических трудов V Всероссийской научно-практической конференции. – Москва: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. – С. 485–492. 3. Патент на изобретение № 2721623 от 21.05.2020. Способ определения мгновенного положения точки промаха беспилотного летательного аппарата по информации угломерного канала / Себряков Г.Г., Павлов В.И., Мужичек С.М., Ерломолин О.В., Скрынников А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» (ФГУП ГосНИИАС) (RU). 4. Бухалев, В. А. Распознавание, оценивание и управление в системах со случайной скачкообразной структурой / В. А. Бухалев. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 1996. – 283 с. 5. Бухалев, В. А. Оптимальное сглаживание в системах со случайной скачкообразной структурой / В. А. Бухалев. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. – 187 с. 84 МЕТОДИКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КОНКУРИРУЮЩИХ БОЕПРИПАСОВ ПО ПОРАЖАЮЩЕМУ ДЕЙСТВИЮ М.А. Корзун (ФГУП «ЦНИИХМ»), С.М. Мужичек, А.А. Скрынников (ФГУП «ГосНИИАС») Методика относится к области испытаний дистанционных боеприпасов и может быть использована при проведении сравнительных испытаний конкурирующих боеприпасов по поражающему действию. Техническим результатом методики является повышение оперативности, точности и полноты автоматизированной сравнительной оценки конкурирующих дистанционных боеприпасов по поражающему действию, а также снижение трудоемкости проведения испытаний. Согласно предлагаемой методике автоматизированная сравнительная оценка конкурирующих дистанционных боеприпасов по поражающему действию заключается в определении частных характеристик поражающего действия боеприпаса при минимально необходимом количестве испытаний, получении зависимостей, связывающих показатели, характеризующие поражающее действие поля поражения конкретного дистанционного боеприпаса с величинами соответствующих частных характеристик, вычислении величин частных показателей поражающего действия поля поражения конкретного дистанционного боеприпаса, при этом вычисляют величину комплексного показателя поражающего действия для каждого конкурирующего боеприпаса, получают сравнительную количественную оценку конкурирующих боеприпасов в виде отношения их комплексных показателей поражающего действия, получают качественную оценку частных характеристик поражающего действия каждого из конкурирующих боеприпасов, формируют предложения для лица принимающего решение по выбору предпочтительного боеприпаса. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 18-08-00060). ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ НАУЧНОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ БОРТОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АСП Е.В. Трушков, А.С. Тер-Саакян, И.В. Филатов, А.Д. Поляков, Г.Б. Разумихина (ФГУП «ГосНИИАС») В состав бортовых систем управления современных АСП входит множество различных измерительных подсистем. В качестве навигационных 85 систем, систем коррекции и конечного наведения могут быть задействованы: инерциальная навигационная система (ИНС), спутниковая навигационная система (СНС), корреляционно-экстремальные навигационные системы по оптическому контрасту (КЭНС ОК) и рельефу местности (КЭНС РМ), радиовысотомер (РВ), баровысотомер (БВ), доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС). Большое количество подсистем и различный физический принцип их работы требуют реализации логики комплексной обработки информации (КОИ) АСП, включая алгоритмы информационно-измерительной системы (ИИС). Математическая модель может применяться как на стадии разработки алгоритмов ИИС, так и на стадии испытаний АСП. Математическая модель должна включать в себя: блок действительного движения; модель атмосферы; модуль аэродинамики; блок формирования рельефа; имитаторы подсистем АСП: комплексного регулятора двигателя (КРД), РВ, ДИСС, БВ, навигационной аппаратуры потребителя (НАП) СНС; алгоритмы ИИС: начальной выставки (АНВ), ориентации и навигации (АОН), комплексирования с НАП, ДИСС, РВ, БВ, КЭНС ОК и КЭНС РМ; алгоритмы СУ: адаптации (АА), стабилизации (АС), управления скоростью (АУС), управления в вертикальном (ДВК) и горизонтальном (ДГК) каналах. Имитаторы подсистем принимают на вход параметры действительного движения и формируют свои выходные сигналы в соответствии с соответствующими протоколами информационного взаимодействия. Кроме того, на вход имитаторов подсистем может подаваться заданная погрешность для оценки правильности работы алгоритмов комплексирования. Математическая модель позволяет проводить многократные эксперименты для различных вариантов работы подсистем БСУ: при наличии погрешностей датчиков первичной информации; в сбойных и нештатных ситуациях; при отсутствии коррекции в зонах оптической коррекции и по коррекции по рельефу. Математическая модель позволяет проводить: оценку точности изделия для различных вариантов БСУ; оценку влияния ложных коррекций на функционирование БСУ; оценку влияния погрешностей датчиков, сбоев и нештатных ситуаций на функционирование алгоритмов комплексирования; проверку реализуемости полётных заданий, в том числе в части расстановки зон коррекции по рельефу местности и полю оптического контраста; проверку входа в зону коррекции при заданных погрешностях измерителей; 86 проверку логики взаимодействия всех подсистем при многократных запусках различных сценариев; статистическое моделирование. В настоящие время математическая модель позволяет моделировать любые полётные задания. Подтверждена сходимость результатов моделирования модели с результатами ПНМ. ЛИТЕРАТУРА 1. Трушков Е.В., Тер-Саакян А.С., Филатов И.В., Поляков А.Д., Разумихина Г.Б. Математическая модель как инструмент исследования алгоритмов комплексной обработки информации бортовой системы управления АСП. //Четвёртая Всероссийская научно-техническая конференция «Навигация, наведение и управление летательными аппаратами». Тезисы докладов. – М.: ФГУП «ГосНИИАС», 2019. 2. Кувшинов В.С., Воловик Е.В. Математические модели навигационных комплексов управляемых авиационных средств поражения. //Четвёртая Всероссийская научно-техническая конференция «Навигация, наведение и управление летательными аппаратами». Тезисы докладов. – М.: ФГУП «ГосНИИАС», 2019. 3. Кувшинов В.С., Воловик Е.В. Разработка математической модели навигационных комплексов летательных аппаратов для оценки помехозащищённости. //Третья Всероссийская научно-техническая конференция «Моделирование авиационных систем». Тезисы докладов.. – М.: ФГУП «ГосНИИАС», 2018. |