Ostatnia linia obrony : system kierowania ogniem dla baterii armat przeciwlotniczych

• Autorzy: Zawada, T. , Kowalczuk, P. , Kasprzak, P.

Warianty tytułu

EN

The last line of defence : fire control system for anti aircraft cannon battery

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję, zarys modelu i wyniki badań symulacyjnych Systemu Kierowania Ogniem (SKO) dla zastosowań w baterii armat przeciwlotniczych. System dedykowany jest bateriom OPL/OPR i wspiera przechwytywanie celów typu RAM i non-RAM. Z punktu widzenia systemów radiolokacji SKO jest agregatorem danych odbieranych z radarów aktywnych, pasywnych lub głowic optoelektronicznych. Część pierwsza artykułu stanowi wprowadzenie do problematyki śledzenia celu manewrującego. Omówiono rolę i elementy składowe SKO, klasyfikację zwalczanych celi oraz najważniejsze problemy. Następnie omówiony został model matematyczny realizujący proces estymacji i predykcji położenia, prędkości oraz przyśpieszenia śledzonego obiektu. Model bazuje na rozwinięciu koncepcji rekurencyjnego filtru Kalmana-Singera. Duży nacisk położono na implementację i analizę szumów skorelowanych stochastycznie. Kolejny rozdział zawiera zaimplementowane matematyczne modele toru lotu obiektów manewrujących. Przedyskutowano również problemy wynikające z konieczności wprowadzenia silnych nieliniowości. Druga część artykułu jest typowo badawcza - przedstawiono w niej wyniki badań symulacyjnych estymacji i predykcji obiektów manewrujących jak i niemanewrujących. Algorytm zasilony był danymi sztucznymi jak i rzeczywistymi uzyskanymi z badań poligonowych. Analizie poddano tory balistyczne celów typu RAM oraz zostały zbadane typowe manewry celów typu non-RAM. Końcową część stanowi podsumowanie omówionych problemów badawczych oraz podjęte przez zespół kierunki rozwoju system.

EN

This article presents the concept of Fire-Control System (FCS) dedicated to Air Defense gun battery, draft of the mathematical model, analysis of main problems and results from experiments. System is dedicated for AA battery and can engage RAM/non-RAM targets type. From the radiolocation systems point of view FCS act as aggregator of data acquainted from active radars, passive radars or optoelectronic tracking heads. The first part of article contains small introduction to remote, fast moving, maneuvering object tracking. We discuss components of FCS, classification of engagement targets and main problems. Next, mathematical models of estimation and prediction problem with computation of position, velocity and acceleration of targeted object are presented. As a basis we used Discrete Kalman Filter model extended with Singer model. Next part show flying path models of maneuvering objects and typical problems as a result of strong nonlinearity elements and non-stationary noises. Next, we discussed distribution of estimation and prediction errors. Problematic points like coordinate system change, singular points of flying path or tracking vector at zenith position, open-fire zones, etc. Experiments based on numerical simulations contains distributions of estimation and prediction of RAM and non-RAM objects. Durning analysis of RAM ballistic path and maneuvers of nonRAM artificial and real sensor data was used. As a conclusion we summarize presented problems, received results and draw future research directions.

Słowa kluczowe

PL

system kierowania ogniem; filtr Kalmana; śledzenie obiektów RAM i non-RAM; obrona przeciwlotnicza

EN

fire control system; Kalman filter; RAM and nonRAM object tracking; air defense warfare

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 7
• Strony: 48-52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wykr., il.

Twórcy

autor

Zawada, T.

• Bumar Elektronika S.A., Warszawa

autor

Kowalczuk, P.

• Bumar Elektronika S.A., Warszawa

autor

Kasprzak, P.

• Bumar Elektronika S.A., Warszawa
• Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki

Bibliografia

• [1] Brookner E., Tracking and Kalman filtering made easy, John Wiley & Sons, New York 1998.
• [2] Brozi A., Metody Numeryczne w Fizyce, Instytut Fizyki Politechniki Łódzkiej, 2007.
• [3] Kasprzak P., Kowalczuk P., Zawada T., Kalman-Singer filter: theory and practice, Preceedings of SPS2013, IEEE X International Conference on Signal Processing Symposium, 2013.
• [4] Przyborowski P., Estymacja i predykcja trajektorii obiektów powietrznych (w tym poruszających się po krzywej balistycznej) do systemu kierowania ogniem., Archiwum Bumar Elektronika S.A., dok. nr T1-WA-6237-27, 2009.
• [5] Przyborowski P., Moduł obliczeń balistycznych (MOB), Archiwum Bumar Elektronika S.A., dok. nrT1-WA-6237-28, 2010.
• [6] Radomski M., Analiza skuteczności systemu uzbrojenia przeciwlotniczego kal. 35 mmx228 wyposażonego w pociski typu AHEAD, II Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Systemy przeciwlotnicze bliskiego zasięgu, Tarnów 29.09-1.10.1999, s. 65-71.
• [7] Ralph J. F., Target Tracking, Encyclopedia of Aerospace Engineering, 2010.
• [8] Welch G., Bishop G., An introduction to the Kalman Filter, UNC-Chapel Hill, TR 95-041, 2006.