？
服務||Yahoo!奇摩 知識+
教育學習 如何做
我要發問 發表 我要發問 熱門： 消水腫 溫泉 電腦手 末日預言 增加偏財運 主題 膠原蛋白新食感 用手機上知識+ 知識搜尋 知識+ > > 汽機車> 保養維修 加入追蹤 轉寄朋友 友善列印 知識問題|
什麼是電子控制系統(ESP)??? 發問者：《河馬王子》 ( 研究生 5 級)
發問時間：2005-10-11 23:01:06
解決時間：2005-10-13 02:53:17
解答贈點：5 ( 共有 0 人贊助 )
回答：1 評論： 0 意見： 0
[ 檢舉 ]
網友正面評價
49%
共有 41 人評價 什麼是電子控制系統(ESP)????? 最佳解答發問者自選
回答者：welsh全民情聖 ( 實習生 1 級 )
?> 回答時間：2005-10-11 23:04:11
[ 檢舉 ] 無線電電子系統
摘要本文根據國內外公開文獻對控制飛行器的無線電電子系統進行了分類，並對它們的現狀和發展前景進行了分析。重點對戰鬥機上用的系統作了詳細介紹。
一、引言
航空無線電電子控制系統（也可稱為無線電控制系統）是利用無線電裝置控制飛機及其設備來確保完成各相關系統（子系統）和裝置之功能的總稱。一般情況下，控制是指某個物體按控制作一定狀態的定向變化。控制的目的是在這些行動的過程中獲得所希望的結果。軍用飛行器航空無線電電子設備控制系統的主要功能是擊中空中、地面和海上目標。飛機和武器控制過程的最終結果既是擊中目標，這種控制也稱導引，實現這個過程的系統稱為導引系統。
民用飛行器航空無線電電子控制系統的主要功能是將旅客和貨物在指定時間送到指定地點。為了實現控制,必須消耗一定的能量。航空無線電電子控制系統的耗能量是其區別於具有特殊情報用途的其它類型無線電電子系統的一個主要標誌。同時，航空無線電電子控制系統與其它類型控制系統的區別還在於：若不利用由無線電電子傳感器從無線電信號獲得的資訊，飛機和導彈的控制過程就不可能達到要求的精確度。使航空無線電電子控制系統成為一種資訊控制系統特殊類型的另一些特殊特徵，將在分析它們的組成和功能特點的過程中提及。
一般，航空無線電電子控制系統包括作為控制對象的飛行器（飛機或導彈），資訊計算系統和控制系統。反映航空無線電電子控制系統狀態特徵的參數總和稱為相位座標。但是，這一概念不僅包括空間位置座標，而且還包括任何可以評估系統狀態的其它參數：目標瞄準角、飛行器的攻擊角、橫滾角、滑行角，線性速度和角速度，線性加速度和角加速度等。為了減少記錄，目標的絕對運動和相對運動的相位座標都會並成目標矢量x。控制對象（飛機或導彈）的狀態由組成矢量xy的座標組來評估。下標y意為相位座標可控。確定控制目標的矢量xT由一組要求的相位軌跡座標組成。所有矢量xy和xT的總和形成了航空無線電電子控制系統狀態總括的矢量x=〔xT?
xTyxTT〕T。隨機擾動對航空無線電電子控制系統的影響由計入其結構圖的相應表示控制對象擾動的矢量ξy和測量噪聲的矢量ξ組成。
算法保証（軟體）在很大程度上是確定航空無線電電子控制系統效率的核心，該軟體是加裝於資訊─計算系統中資訊處理規律和控制規律的總和。包括資訊傳感器（測量儀）和電腦的資訊─計算系統可實現控制過程的資訊保証，其實質是將目標狀態矢量x控制對象矢量xy和要求的運動矢量xT變換為直接影響控制系統失配的參數矢量Δ。失配參數按其意義是這些座標的要求值與其當前值的偏差函數。根據航空無線電電子控制系統的類型，要求的座標xTi(i=1,n[TX-]）可以在飛行前存入資訊計算系統的電腦存儲器內，或者從外部，例如從地面或空中控制點送入飛行器。在導引過程中在資訊計算系統中直接形成，在後一種情況下，資訊計算系統的一部份裝在控制對象上，另一部分則裝在控制點上。
構成失配參數是解決所有其它一系列問題的最終階段。這些問題中最重要的有：應利用條件分析，對目標照射信號和導引方法的最佳化，確定功能測量儀（資訊傳感器）的組成和算法﹔為實現所選導引方法需要的相位坐標估值的形成﹔航空無線電電子控制系統參數的識別（評估)，及對應用條件分析結果進行校正。必須強調指出，對上述任務是人為進行的劃分，其中有些任務在航空無線電電子控制系統的整個作用過程中與失配參數的形成同時一起解決。
例如，應用條件的分析經常在解決其它問題時一起進行。通常，最先完成目標的搜索、發現和選擇，它們的國藉和類型確定，然後確定目標航向及其飛行的相對高度。由這些操作的結果可允許選擇最好的目標照射信號和根據這種或那種準則所認為的最佳導引方法。導引方法是指要求相位座標的時間變化規律，它應保証使航空無線電電子控制系統達到規定的功能。
導引方法和目標照射信號選定後就可確定資訊傳感器的組成和功能算法。
資訊─計算系統是個綜合分層系統，其由各種物理特性傳感器組成，這些傳感器組成聯合功能組件，在資訊─計算系統中稱為子系統。但是，在航空無線電電子控制系統的資訊─計算系統中無線電電子傳感器是主要的資訊源。通常使用的無線電電子傳感器有無線電測高計、都普勒速度和偏流角測量儀、目標距離、接近速度和角座標測量儀。無線電電子測量儀通常組合成各種用途的雷達系統或雷達自尋的導引頭。與雷達（自尋的導引頭）一樣，資訊─計算系統的組成還可包括選用的光電系統。此外，資訊─計算系統一定還包括稱為控制對象自身運動參數的自主傳感器：測量線性加速度的加速計﹔測量俯仰角、航向角、傾斜角和它們的導數的位置陀螺儀和速度陀螺儀﹔攻角傳感器、空速傳感器和氣壓測高計。自主傳感器還可以與包括航向垂直安定系統和大氣信號系統的功能設備組合在一起。
資訊─計算系統的綜合性能由下列因素決定：必須獲得自身運動參數的資訊，利用自主傳感器能更簡單更精確地得到該資訊﹔原則上只能在協同處理無線電電子傳感器和自主傳感器測量結果的過程中才可以形成某些相位座標（如：瞄準線角速度）的估值﹔利用由自主傳感器形成的校正信號可適當提高無線電電子傳感器的精度、穩定性和抗干擾性﹔可以在各種物理特性傳感器資訊基礎上當使用不同的導引方法時可以用其中的幾種來解控制(導引）問題。
採用分層方式構成資訊─計算系統能大大減少設備（硬體）和算法（軟體）的開耗，並提高其整個系統的可靠性。
在航空無線電電子控制系統的資訊─計算系統中無線電電子傳感器的功能具有一系列區別於其它獨立工作的無線電電子系統的特性。無線電電子傳感器作為控制系統的一部分，在很大程度上確定了整個系統的效率，其中包括諸如作用距離、導引穩定性和精度、抗干擾性、經濟性和可靠性等方面的指標。因為無線電電子傳感器的這些戰術技術指標不能任意選擇，而必須與航空無線電電子控制系統其它組成部分指標結合起來，才能保証其在整體上的最高效能。
所有資訊─計算系統傳感器在應用不同功能的電子電腦基礎上形成一個統一的情報資訊系統。利用其中一類電腦可以對一次資訊傳感器的信號進行處理。這類電腦中最復雜的是雷達信號處理機。第二類電腦稱為數據處理機，它可以得出對實現所選導引方法必須的相位坐標估值和航空無線電電子控制系統各參數估值，並求出與這些導引方法相應的失配參數。第三類是用作調度的：分析應用條件，作出判決並控制航空無線電電子控制系統和其部分子系統及裝置的工作狀態。如果在控制飛機和其武器時有飛行員（操作員）參加，那麼在資訊─計算系統中還包括顯示系統。在這個系統的各顯示器上示出了為飛行員（操作員）形成控制信號必需的各種資訊。但是的是，在這種情況下，飛行員經常完成原由資訊─計算系統和控制系統執行的功能。
控制系統將失配參數Δj(j=1,r[TX-]）變換為操作舵機構的偏差δpj。在變換過程中，需考慮到執行機構和控制對象本身的動態特性的優先資訊、操舵機構最大的允差範圍和這一或那一相位座標變化及航空無線電電子控制系統的參數變化最大範圍。
在飛機中稱為自動控制系統，在導彈中稱為導彈控制系統和控制糾偏機構一起利用專門子系統保証自動完成這種或那種飛行狀態，解決提高飛行器穩定性和限制過載等問題。在解決所有這些問題時，自動控制系統和導彈控制系統參數最佳化要考慮資訊─計算系統和控制對象的影響，以便保証航空無線電電子控制設備在整體上的最大效率。
在一般情況下，舵的偏差應對飛行器以最好方式（按某個標準為最佳）保証完成其控制目的。但是，飛行器作為控制對象也是一個復雜的分層系統，它包括有處於從屬位置的系統和裝置。它們是由上升力和側向力間接和直接控制的系統、彈性振動制動系統，發動機和其燃料控制保障系統等。此外，在飛行中飛行器的外形、重量、彈性特性和發動機的工作狀態也可能變化。這時，控制對象本身的參數應考慮保証最佳飛行動態，獲得航空無線電電子控制系統在整體上的最大效率以及它們對資訊─計算系統和控制系統的影響而最佳化。例如，在選擇Ｆ─１１７飛機形式時，不僅考慮了飛行動態問題，而且還考慮了解決降低雷達暴露性的問題。在計算飛機彈性振動參數時不僅要注意機身的強度，還要注意這些振動對相干處理無線電信號的無線電電子傳感器的影響。
控制系統和作為控制對象的飛行器在飛行過程中的參數變化，被考慮在控制對象與資訊─計算系統和控制系統之間的，以及控制系統與資訊─計算系統之間的專用反饋電路中，從而允許在整體上改善系統指標。
所研究的航空無線電電子控制系統的構成特性說明，該系統是一個復雜的多級、分層、多維系統，其功能建立在應用不同物理原理上。因而需要對航空無線電電子系統進行系統分析。
這種分析應該用同一種方法對待其中所有組成部分，並考慮各部分之間相互影響和對系統整體上的影響。必須採用的這種系統分析方法要求對資訊─計算系統、控制系統和飛行器等的功能具有深厚的科學─技術方面的知識。
航空無線電電子控制系統的特殊特性是其完成功能條件極大的不確定性。其原因主要是目標移動規律復雜、使用的厚度、距離、速度等變化範圍大，以及大量不同的特性各異的干擾，包括人為施放的無線電干擾等。
航空無線電電子控制系統無可置疑的優點是在一年和一天中的任何時刻，在任何氣象條件下，都可以實現自己的功能﹔並且作用距離遠、功能精度高。航空無線電電子控制系統最主要的缺點是由於其利用空間傳播的無線電通道，因此抗干擾能力低。
還但是，在一些航空無線電電子控制系統的類型中，資訊─計算系統被稱為瞄準系統或搜索瞄準系統，它是資訊─計算系統和自動控制系統的組合，即瞄準─導航綜合系統或瞄準導航系統。
為了方便下面論述，對航空無線電電子控制系統進行簡單分類。
二、航空無線電電子控制系統的分類作為復雜系統，航空無線電電子控制系統的分類可以根據相當多的特徵來進行。這裡我們將根據反映該系統基本性質的飛行器、控制系統和資訊─計算系統的最具代表性的特徵來對它們進行分類。
根據飛行器載體的類型可以分為戰鬥機、轟炸機、空對空導彈和空─面導彈，遙控飛行器，空中靶機和民用飛機等航空無線電電子控制系統。其中最應引起注意的是戰鬥機和空導彈的無線電控制系統，因為它們對付的目標和控制對象的運動軌跡最為復雜，此外對們的重量─體積指標要求也最為苛刻。
根據控制過程（控制系統工作狀態）自動化的程度和飛行員（操作員）介入的程度，將航空無線電電子控制系統分為手動、半自動（指令控制）和自動三種情況。這時，對飛機進行控制的系統可以用所有３種狀態工作。
根據資訊獲得的方法和來源，航空無線電電子控制系統可分為非自主、自主和組合方。非自主方式是指在該航空無線電電子控制系統中形成失配參數必須的資訊有部分是從目標或控制點來的無線電信號提取的，或者同時從目標又從控制點提取的。自主系統中失配參數是根據從自己傳感器獲得的特徵資訊的基礎上形成的，與目標或控制點沒有關系。組合式航空無線電電子控制系統是自主和非自主系統的結合體。
非自主航空無線電電子控制系統
非自主航空無線電電子控制系統又分為：自尋的系統，無線電指令控制系統，無線電控制區控制系統，（也可以稱為無線電波束控制系統）和混合系統。在無線電電子自尋的系統中，形成失配參數必須的相對運動的相位座標資訊從來自目標的無線電信號中提取。在飛機和導彈自尋的時，這些信號由進入系統中資訊─計算系統組成的相應機載雷達站和雷達自尋的導引頭處理。
無線電電子自尋的系統分為有源、半有源和無源系統。在有源自尋的系統中發射機（目標照射信號源）和接收機布置在控制對象上，在半有源系統中發射機布置在控制點，而接收機在被引導的飛行器上。例如，目標照射信號發射機可以裝在戰鬥機上，而接收機裝在攻擊目標的被導引的空對空導彈上。無源自尋的系統中無線電信號源是位於目標本身的無線電電子系統，由此，在控制對象上只有接收機，無線電電子自尋的系統的優點是其對運動和不動目標攻擊時的引導精度都很高。因此，這樣的系統廣泛用於將飛機和導彈導引對地面（水面）和空中目標的攻擊，其中包括對高機動性目標的攻擊。無線電電子自尋的系統普遍的缺點是抗干擾能力差。
在無線電指令控制系統中，利用通過無線電控制指令線路由控制點向控制對象發出的專門無線電信號指令來進行導引。這些無線電信號包括有關失配參數的直接資訊，或者是在計算失配參數時必須用相位座標要求值的資訊。控制點可以設在陸地上，也可以設在飛機上。這時，測量儀（資訊傳感器）可以完全置於控制點（第一種無線電指令控制系統），也可以部分置入控制點，部分置入控制對象的機艙（第二種無線電指令控制系統）。第一種情況通常用於將戰鬥機引向空中目標區的導引，第二種情況用於將空─面導彈引向具有較小的雷達和熱反差地面目標的導引。
在無線電指令控制系統中所要求的軌跡由控制點無線電設備給出。根據其當前狀態與要求值的不符合性在控制對象上形成失配參數。通常，所要求的軌跡在空間以等信號區（方向）給出。所以，無線電指令控制系統有時稱為無線電波束控制系統。現有的航向下滑降落系統就是這種系統的實例,自尋的系統不同的組合都屬於混合非自主系統：如在軌跡最初階段需要無線電指令控制,而在末段進行自尋的系統和先根據無線電控制區控制、而後利用自尋的系統等。在混合自尋的系統中最常用的是半主動─主動,主動─被動,半主動─主動─被動和半主動─被動系統。利用混合系統在一般情況下可以提高航空無線電電子系統在整體上的作用距離、抗干擾能力、導引精度和功能可靠性。
自主控制系統
自主導引系統的功能實現可完全基於飛行器自身運動的當前資訊。因此,這種系統主要用於對地面不動目標攻擊的轟炸機(導彈載機)和“空─面”導彈,以及民用飛機的導引。根據資訊傳感器的物理特性,其可以分為：使用加速度計,大氣速速傳感器和陀螺儀傳感器指示的慣性系統;在雷達都普勒速度和偏流角計量儀基礎上的都普勒系統;地面防撞預警(繞越和飛越障礙)雷達系統;相關極值系統和混合自主系統。
在慣性和都普勒系統中通過對程序規定的(要求的)和不斷計算得出的飛行器位置的當前座標進行比較後形成失配參數。在起始總座標和目標座標已知的情況下,航線計算基於對加速度儀測得的加速度分量的二元積分和對空氣速速傳感器和速度及偏流角都普勒測量儀測得速度分量的積分來進行。
在地面防撞預警雷達中，失配參數通過對規定(要求)飛行高度與在飛行方向遠離飛行器一定距離的提前點的當前高度值比較計算得出。在測量時保持飛行狀態的條件下,測得提前點的距離和角位置,得出預警高度。
在相關極值系統中,失配參數通過對事先得到的標準圖與在飛行時隨時攝制的這一或那一飛行航線的地面物理場分布圖比較計算得出。物理場是指與具體軌跡段緊密相關的地面固有的雷達輻射、熱輻射、放射性輻射和磁輻射場。還可利用飛行航線的地形高度起伏分布。由於沿飛行航線物理場的分布是一隨機過程,所以在對以前攝制的標準和在飛行過程中攝制當前的場分布相關函數極值求解後才可確定位置。混合自主系統是上述改進型的混合形式。
自主系統的優點是能實現作用距離遠和抗干擾性能強。能實現作用距離遠是因為它只取決於飛行器上的燃料餘量,而不受資訊傳感器作用距離的限制。抗干擾性能高是因為在這些系統中的無線電信號或者完全不用(慣性系統,相關極值系統),或者只用很小一段距離(都普勒系統和防撞雷達系統)。自主系統的不足之處是:受控對象僅局限對付非運動目標類;且導引精度低(慣性系統和都普勒系統),以及對功能可靠性要求高(防撞報警雷達系統)和對電腦記憶容量和計算速度要求高。
組合型航空無線電電子控制系統
之所以稱為組合型航空無線電電子控制系統是因為這個系統中自主和非自主資訊─計算系統要共同起作用。在構成資訊─計算系統所有各層組合的基礎上形成的綜合系統可以實現作用距離遠而不受雷達資訊傳感器作用距離的限制;擴展了被評估接近速度和目標瞄準線角速度的範圍;提高了航空無線電電子控制系統在整體上的精度、抗干擾能力和可靠性,並降低了它對應用條件變化的敏感度。所有這些優點都是由於資訊的冗餘和自主和非自主傳感器相互補償來實現的。
雖然自主和非自主系統統一組合為一個航空無線電電子控制系統的方式可以非常多,但仍可選出較為普及的綜合型。這些組合系統的最佳應用為在控制初始階段使用自尋的自主系統,而在引導軌跡末段使用自尋的非自主系統。
根據自主和非自主資訊傳感器相互影響的方式可以將組合型航空無線電電子控制系統分為串行、並行和混合型。在第一類組合系統中，自主和非自主傳感器按時間順續來工作,例如,在最初階段按慣性導引,在中間階段為無線電指令控制,在最終階段為自尋的。在第二類組合系統中，自主和非自主系統同時在整個導引期間工作。在混合組合中自主和非自主傳感器和系統可按各飛行階段組合,也可在各階段內部進行組合。但是,不同物理特性傳感器同時工作時,它們可以互相獨立地起作用,也可以組成一個綜合的測量儀。
在文獻中有一些航空無線電電子控制系統特殊的名稱,它們屬於所示的分類範圍,同時也有可能從原則上區別於同型的控制系統。這樣的航空無線電電子控制系統有:雷達難發現的飛行器控制系統;超機動飛機控制系統;高精度導彈控制系統;搜索狀態下跟蹤目標的航空無線電電子控制系統(邊掃邊跟);自適應控制系統;具有人工智能單元的航空無線電電子控制系統;多陣地和多通道控制系統以及具有資訊─計算系統一體化的航空無線電電子控制系統。
飛行器採用專門形式和使用無線電吸收材料可以保証大大降低雷達的發現能力,從而允許使用飛行距離短,不用進入敵方防空設備可靠作用區的機載導彈。這些飛行器的實例為美國裝備中的F─117A和B─2飛機。
之所以稱為超機動飛機是因為這些飛機由於使用了加強機翼的增升裝置、直接控制上升力和側升力的專門機構以及大馬力發動機實現了縱向和側向加速度可變,其導數值大大超過了一般飛行器的類似值。利用直接控制機構可以使飛行器在保持垂直軸和縱軸原來方向的情況下實際上跳躍式地改變自己在空間的位置。超機動飛機還可以改變各軸在空間的位置而不改變飛行方向。大的加速度值和它們的導數值對機載雷達和雷達自尋的導引頭測量儀在跟蹤一個或幾個目標狀態時完成功能的精度和穩定度有很苛刻的要求。改變在空間的角位置而不改變飛行方向的能力可以大大縮短飛機向可能發射導彈區飛行所耗費的時間,從而大大擴展戰鬥機的戰術能力。保証擊中目標外殼的導彈稱為高精度導彈。利用高精度導引系統可以因在這些導彈中不需要戰鬥部件和無線電引信，使導彈燃料儲備充足而大大提高其飛行距離。
在搜索狀態下進行跟蹤的航空無線電電子控制系統中可以同時獲得幾個目標相對運動的相位座標精確的資訊,從而可允許飛機在帶有源自尋的導彈時與幾個目標同時交戰,大大擴大了戰鬥機的戰術能力。F─14飛機的AWG─9系統就是實例。它可以跟蹤24個目標,並且實際上可以向幾個最危險的目標同時發射導彈。
能根據應用條件改變系統自身結構、工作狀態和功能算法,以更好的方式來適應這些變化的航空無線電電子控制系統稱為自適應系統。帶人工智能單元的航空無線電電子控制系統與一般自適應系統不同的是前者能解決那些沒有嚴格資訊處理格式規則的問題,並能在完成功能過程中進行解決這問題的訓練。
多陣地航空無線電電子控制系統是指分布在空間,對來自各個陣地的資訊實現協同處理的多部雷達組合。協同處理資訊可以提高整個系統的威力,提高估算目標相對運動相位座標的準確性,估算目標全速和加速度矢量,改善抗干擾性能並減小隱身技術手段所造成的影響,多通道導引系統是指分布在空間的功能相互聯系的多部無線電控制系統的組合,它能同時導引幾個導彈攻擊幾個目標。
當前,航空無線電電子控制系統已是一個包括有大量特殊類型的很廣的系統類別。下面將研究其中最常用的類型。
三、戰鬥機自尋的無線電電子系統
戰鬥機自尋的起始於截獲目標並轉入自動跟蹤的時刻,終止於準備好應用武器。戰鬥機自尋的無線電電子系統的結構圖如圖1所示。戰鬥機自尋的無線電電子系統與其它航空無線電電子控制系統的區別僅在於資訊傳感器的組成和資訊─計算系統中軌跡控制的算法不同。
自尋的無線電電子系統的軌跡控制算法由所應用的自尋的方式確定。對於戰鬥機來說,最通用的類型稱為直接導引法和最有利超前相遇點導引法。直接導引法(有時稱為追擊法)的實質是飛機的縱軸(空速或地速矢量)一直要對準目標的方向。這些方法預先規定在資訊─計算系統組成中要用測角儀形成目標在垂直面和水平面定向角的估值。直接方法的缺點是目標截獲方向只局限於它們的後半球。由於出現超過允許值的橫向負載,不可能截獲前半球的目標。
最有利超前相遇點自尋的方法的主要優點是它們的全向性和與非控殺傷武器的導引方法及與常有源和半有源自尋的導引頭的受控導彈導引方法的很好結合。為了實現這些方法,需要更為復雜的資訊─計算系統,它應包括:形成水平面和垂直面內目標─載機定向角φ和φB及形成雷達視線角速度ω,ωB估值的測角通道;對目標距離D和目標接近速度AKD﹒估值的測距通道和傾斜角γ和迎角α測量儀。這些方法的不足之處是所要求的超前角值是在假定目標和戰鬥機運動的速度和方向不變的情況下計算得出的。這一特性對於使用非受控武器攻擊機動目標的效率來說是不適用的。
這種飛機的資訊─計算系統可分為保証飛機對空中目標和地面目標進行自尋的的兩組功能狀態。第一組包括目標搜索和發現狀態,在搜索狀態對幾個目標進行自動跟蹤和對一個目標跟蹤狀態(也稱為連續定向狀態)。第二組包括各種地圖繪制狀態,其中包括利用天線人工孔徑合成,用於解決導航問題以及發現和跟蹤地面目標問題。
對空中和地面目標的搜索和發現狀態可以利用機載雷達或光電系統或共用這兩個系統來實現。這些狀態僅能給出空中和地面環境的一般圖象,並為其它狀態,特別是解決自尋的問題的狀態,為資訊─計算系統完成功能形成初始條件(目標指示)。
在搜索狀態自動跟蹤幾個目標(邊跟邊掃)時,與自動跟蹤的同時,需將目標根據危險程度排列。這時,資訊─計算系統形成失配參數矢量Δ,據此飛機或對準最危險的目標,或對準目標群的幾何或能量中心。同時,為第i個危險目標(其數量受載機上的導彈數Np限制)在最大允許距離Dpmax至最小允許距離Dpmin之間形成導彈的允許發射區Dpmax-Dpmin。此外,為Np導彈中每個j導彈都形成自身向i目標發射的目標指示指令。在利用具有自尋的導引頭的導彈時,可以對不同目標發射所有Np枚導彈。
可以有幾種方式完成搜索狀態時對幾個目標的自動跟蹤。其中最簡單的一種方式是機載雷達天線或光電系統的敏感單元在對所有搜索區進行連續掃掠的過程中實現跟蹤。另一種稱為編程搜索的方法,基於只對被跟蹤目標方向的空域進行有重點掃掠,該方法只有採用機載相控陣雷達才能實現。
如果在搜索狀態自動跟蹤幾個目標時目標指示精度（矢量ＡＫX^]y）對於有效使用導彈還不夠，那麼就必須使用需要一直照射目標的半有源自尋的導引頭的導彈，實現跟蹤單個目標狀態。在這種狀態下，機載雷達或光電系統只對一個被自尋的的目標不斷形成的要求的相位座標估值（矢量AKx^,[AKx^]）被擊中的目標可能是搜索狀態自動跟蹤幾個目標中的最危險的目標，可能是指令無線電控制系統所指示的目標，也可能是由飛行員本人選擇的任意目標。和以前一樣，為導彈形成了對該目標的允許發射區和目標指示指令。與搜索狀態自動跟蹤幾個目標的方法相比，跟蹤單個目標方法的優點是飛機自尋的精度和對導彈的目標指示精度更高﹔其缺點是會丟失所有其它目標的資訊和在被攔截目標方向上長時間的對目標照射固定，而暴露對目標攻擊的意圖。
機載計算系統通常根據中央控制的模塊化原則設計制造。其組成包括控制整個資訊─計算系統及其組成部件工作狀態的機載數字電腦（調度用），屬於機載雷達、光電系統和統一顯示系統組成中的各個數字電腦。利用這些數字電腦對來自目標的信號進行一次處理，二次處理，並根據二次處理的結果形成飛機自尋的和對導彈目標指示所必須的全部相位座標估值。統一顯示系統的數字電腦對送進來的估值和信號進行編碼並進行比例和格式變換，以便於顯示器上重現和機組人員辨識使用。但是，機載雷達、光電系統和統一顯示系統中任何一台數字電腦均可充任調度員。
模塊原則的實質是將數字電腦的軟體形成個別的程序塊（模組）。這種方法允許經常對機載雷達、光電系統、統一顯示系統和資訊─計算系統整體上的個別功能算法的改進，而不影響其餘的部分。
在各種數字電腦、機載雷達、光電系統、自主傳感系統和統一顯示系統之間的資訊交換主要是以數字形式通過專門的多路通信總線實現。
在資訊─計算系統中，失配參數矢量Δ是通過對目標、飛機自身運動及其相對運動的相位座標變換來形成。在對飛機自動控制狀態，矢配參數直接進入自動控制系統並顯示於統一顯示系統以便控溫。在手動和指令控制狀態，失配參數也用統一顯示系統顯示。送往統一顯示系統顯示的還有來自主傳感系統、機載雷達、光電系統和處於飛機掛點上導彈的各種資訊（[AKx^]ＡＫx^、ＡＫx^、ＡＫx^j），從而允許飛行員控制飛機和其系統。此外，還向統一顯示系統送入在機載雷達和光電系統中形成的諸如目標機動，危險目標優先級以及按所採用的分類標準判別出的目標和干擾類型等標識。
無線電控制指令線路來的資訊在資訊─計算系統中用於對確定為被消滅的攻擊目標標識而進行自尋的，並且是在機載雷達和光電系統的測距通道出故障時用，根據沿此線路送來的距離ＡＫＤ^]和速度ＡＫＤ^]估值來計算參數。
在接口裝置中，從資訊─計算系統到導彈的各種指令都統一比例，並根據具體型號導彈的懸掛數增加。通過這些裝置，也將証明導彈已準備好發射的信號ＡＫx^j反送入資訊計算系統。
自主傳感系統是各種物理特性的測量儀的總和。在一般情況下，自主傳感系統形成以下估值：俯仰角θ，航向角ψ和它們的導數值ωθ，ωφ，固有加速度矢量jT=〔jjj〕和速度矢量ＶCT=〔VVV〕（式中下腳“”，“”，“”相應於水平、垂直和縱向分量），大氣高度Ｈ，攻角α，滑動角β和傾斜角γ。
現代機載雷達是多功能系統，可以解決摧毀空中和地面目標過程中的資訊保証問題。但是，要截獲超機動空中目標，必須擴大被評估座標矢量x的組成，並對評估的精度、穩定性以及算法速度提出更高的要求。
通常，機載脈衝都普勒雷達在一般情況下具有以下工作方式：（１）首先利用單波束實現多種方式的目標搜索和發現程序，這時，根據天線波束指向，或者對下半球搜索時使用高重複頻率和中重複頻率的目標照射信號，或者對上半球掃描時使用低重複頻率的目標照射信號。可根據對都普勒頻率的選擇截獲目標速度搜索，這種方法可以探測到最遠的目標，而且使用高重複頻率的相干脈衝序列作為目標照射信號。（２）其次，根據天線波束方向和目標飛行方向來選用高重、中重或低重複頻率信號來完成搜索測距的程序，在迎面方向用高重信號最好，而在尾追方向用中重信號最合適。在這種工作方式下獲得的有關距離、接近速度和角座標的資訊用作對多目標的邊掃邊跟和對單目標跟蹤方式時的初始條件。
在對多目標邊掃邊跟方式下分階段地解決以下問題：在搜索和發現狀態獲得的最初測量結果的基礎上對被跟蹤目標軌跡進行“相關”，在各測量值到來之前，對飛機自引導和對導彈目標指示必須的已相關軌跡的所有相位座標進行外推（預測）﹔識別（鑒別）測量結果使它們與具體外推軌跡相關﹔根據識別的測量對軌跡預測結果進行校正（濾波）﹔按目標的危險程度對它們進行排隊﹔消除被跟蹤軌跡。
一次測量的形成包括從目標發現開始到獲得距離、接近速度和水平、垂直面載機定向角的各種讀數結束期間對射頻信號一次處理的所有階段。但是，速度測量結果只在高重複頻率和中重複頻率脈衝信號下才能獲得。在單波瓣方向圖對空間搜索時，載機對目標的定向角一般根據反射脈衝組的中間值讀出。
軌跡相關是指在機載雷達搜索區出現的新目標的跟蹤取樣過程。外推是為控制飛機和向“空對空”導彈發出目標指示指令，而對目標和戰鬥機相對運動的所有相位座標的預測過程。
在外推時，在笛卡爾座標內預測在ＯＸＹＺ座標系空間穩定軸上至目標的距離DＸ，DＹ，DＺ的投影變化和它們的導數值[AKD﹒Ｘ，AKD﹒ＹAKD﹒Ｚ。這種方法可以計算出自主狀態使用組合控制系統導引導彈過程中的當前無線電修正指令。為了形成控制戰鬥機的實時信號和向導彈發出目標指示實時指令，通常使用對所測得的（被評估的）距離值Ｄ，速度值AKＤ﹒，載機定向角ψ和ψ和與飛機重心相關的極座標系瞄準線的角速度ω和ω所進行的外推值一般，外推按照相位座標的固定速度變化律實現。
對進入的測量值結果進行識別，從而按照這一或那一標記找出與軌跡最可靠的觀測（測量）值，以便按被外推軌跡跟蹤目標。這種對符合性的確定規則可以不盡相同。
根據對跟蹤和機載計算系統計算能力的精度要求，按測量識別結果進行的外推軌跡校正（濾波）可以按照各種原理進行。其中最有用的是α，β濾波算法。
由於目標數量有可能超過戰鬥機上的導彈數，所以，為了有效的應用，最好知道被跟蹤目標的危險（重要）程度。由此，必須找出最危險（重要）的目標，最好先消滅它。最常用的危險準則（標識）之一是根據距離和速度外推（測量）結果得出的距離與速度最小關系值，即所制的距迎面目標的最小時間值tB。計算值tB=D/AKD﹒最小的那個目標被認為是最危險的目標。在對軌跡相關和觀測結果的識別過程中完成對測量結果分析後放棄對目標的跟蹤。如果分析結果表明，所獲得的結果不能與任何一個外推軌跡相符合，那麼，這時就不能滿足新軌跡的相關條件，即目標從跟蹤過程中消除。圖３示出了搜索狀態自動跟蹤幾個目標各分析階段之間的邏輯關系。
目前有兩種對多目標的邊掃邊跟方法。其中一種叫做邊掃邊跟法，它在機載雷達中利用天線機械掃描。在這種機載雷達中，搜索狀態下的自動跟隨幾個目標的所有階段都由天線在目標搜索和發現方式時對整個搜索區連續探測中完成。另一種更有前途的搜索狀態下的自動跟蹤幾個目標的方法叫做可編程搜索或有源跟蹤法，在有相控陣天線的機載雷達中使用。在這種機載雷達中根據目標空間狀態，依賴電控天線波束從一個目標突然移到另一個目標實現外推。這種方法免除了對無目標區的探測，可以大大縮小來自機載雷達資訊的離散值間隔。從而大大提高對所有目標跟蹤的準確性和穩定性，但是，對各個目標的測向順序可能是極不相同的，既包括了依序對所有目標的照射，也包括了對最重要目標的更頻繁的探測。
根據距離Ｄ，速度AKＤ﹒和載機方向角ψr和ψ測量結果，在檢查了它們屬於哪個被跟蹤目標後，對其新的軌跡相關。如果檢查結果表明，所獲得的Ｄ，AKＤ﹒和ψ、ψ值與任何一個外推軌跡也不符合，則做出有新目標的預先判定（新的軌跡相關）。由於檢測過程是隨機的，則所採用的預先判定需要進一步的確認。確認的要點在於根據第一次測量結果預計下一周期的目標狀態。相對預測位置形成稱為相關的識別波門，在這此波門中要能在下一測量周期得到回波信號。然後，對下一測量周期重複該過程。如果在m連續周期內目標被發現Ｋ≦m次，則最終做出機載雷達掃描區出現新目標的判定。然後將最終測量結果輸入機載數字計算系統專用文件，作為新相位軌跡下一次外推的初始條件。為了做出最終判定，通常使用２/2,2/3,3/3和3/4的發現概律。
在機載相控陣雷達中為實現軌跡相關，通常利用判定新目標存在真實性（Ｈ0）和虛假性（Ｈ1）的假說的連續探測算法。但是，相控陣機載雷達的連續探測方法平均起來比邊掃邊跟機載雷達保証了更高的軌跡相關速度。
這是因為，機載相控陣雷達可以將天線波束只指向假定有被跟蹤目標方向，從而大大減少了對無目標區域的掃描所消耗的時間。
影響目標相關可靠度和速度的最重要的因素是識別波門的尺寸。一方面，增大這些波門尺寸可以提高在下一測量周期中重複發現大機動目標的概率，但在另一方面，也增大了完全是另一個目標而掉入大波門的概率。在文獻分析了一些選擇波門尺寸的方法。
識別或鑒別測量結果是指判定這些結果與某一外推軌跡是否符合的過程。這個過程包括兩個階段：在第一階段，測量結果與所有外推軌跡相比較，第二階段，根據選出某些準則以最可信度符合測量結果的軌跡。但是，第一階段也不可以按另一種方法完成。每個外推軌跡依次與這段掃描時間所有接收到的測量結果進行符合性比較。根據識別結果對選出的軌跡加以校正（濾波）。
在識別過程中，對比方法和判定規則可以是各不相同的。通常使用被稱為鑒別波門的這種將外推軌跡和測量結果相比較的方法。
鑒別波門也稱為校準波門，可以理解為每個搜索周期內在外推座標的點周圍，尺寸為±Δxi(i=1,m[TX-]）的多維空域。兩維空間（m=2）的空間波門（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）實例在圖４示出，圖中Ｏoy、Ｏ和Ｏ相應於控制目標，目標的外推結果和位置測量結果﹔ΔＤ和Δφr─水平面內距離波門尺寸和載機方向角波門尺寸。在鑒別波門中比較的實質在於，從一個目標獲得的所有測量值zi(i=1,m[TX-])（式中m─被檢測的相位座標數）依次與在公差值△xi範圍內所有Ｎ個目標外推軌跡的相應座標xij（i=1,m[TX-],j=1,N[TX-]）相比較。如果對於j目標哪怕有一個相位座標不滿足條件：︱xi-Zi︱≦Δxi[JY](1)則該軌跡也要從下一判決程序中取消。
所有Ｎ個被外推目標的選擇順序可以是無優先權的，也可以是有優先權的。在後一種情況下，由一個比其它目標都優先（重要）的目標來決定比較順序。
滿足條件（１）的某一外推目標是否與測量值zi符合的判決過程可以是不相同的。按第一個能滿足條件（１）的規則判決最為簡單。這種判決算法只適用於在空間分布較疏的目標。
如果被跟蹤目標分布得很接近，則該判定方法不可靠，因為另一個目標的外推結果也可以滿足條件（１）。總O１和Ｏ２為目標１和目標２根據其軌跡的外推結果的位置，點Ｏ與測量結果相符合。
在補充處理了所有滿足條件（１）的軌跡比較結果xij-z後，判決過程更加可信。可以利用與所獲得測量相對應點Ｏj和ＯH之間的距離作為某個j軌跡測量值zi與座標xij最終相符的尺度。這一距離最小的軌跡將被當作是被識別出來的軌跡。對於圖５示出的情況，由於ＯzＯu
以上資料來源，如有侵犯到著作權請到留言板通知站長移除
以上文章引用出處:
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1405101117242
留言列表
留言列表
