RU2734171C1 - Method for optimum adaptation of an air target intercept route when a group of air defence systems is in the area of flights - Google Patents
Method for optimum adaptation of an air target intercept route when a group of air defence systems is in the area of flights Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734171C1 RU2734171C1 RU2020116087A RU2020116087A RU2734171C1 RU 2734171 C1 RU2734171 C1 RU 2734171C1 RU 2020116087 A RU2020116087 A RU 2020116087A RU 2020116087 A RU2020116087 A RU 2020116087A RU 2734171 C1 RU2734171 C1 RU 2734171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- route
- routes
- group
- target
- interception
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 230000010006 flight Effects 0.000 title abstract description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000007123 defense Effects 0.000 claims description 26
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000003902 lesion Effects 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 206010020400 Hostility Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/12—Target-seeking control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматизированным системам управления и может быть использовано в интересах повышения вероятности перехвата воздушной цели при наличии в районе полетов группировки зенитных ракетных комплексов (ЗРК).The invention relates to automated control systems and can be used to increase the probability of intercepting an air target in the presence of a grouping of anti-aircraft missile systems (SAM) in the flight area.
В современных военных конфликтах заметную роль играет противоборство пилотируемой авиации и наземных средств противовоздушной обороны. При этом в районах боевого соприкосновения может создаваться как локальная (очаговая) зона огня, так и сплошная зона огня ЗРК с многократными перекрытиями. Это обусловливает необходимость совершенствования способов адаптации маршрута полета к сложным тактическим условиям, в частности, в интересах повышения вероятности вывода перехватчика в район применения оружия.In modern military conflicts, a significant role is played by the confrontation between manned aircraft and ground-based air defense systems. At the same time, in areas of combat contact, both a local (focal) fire zone and a continuous zone of fire of an air defense missile system with multiple overlaps can be created. This necessitates improving the methods of adapting the flight route to difficult tactical conditions, in particular, in the interests of increasing the likelihood of the interceptor withdrawing into the area of use of the weapon.
Одним из наиболее распространенных путей получения этого результата является обход зоны поражения наземных ЗРК, «заимствованный» из многолетней практики облета опасных зон или зон с неблагоприятными условиями. Известен способ траекторного управления летательными аппаратами (ЛА) с облетом зон с неблагоприятными метеорологическими условиями (патент RU 2490170, дата публикации 27.05.2013). В рамках известного способа границу опасной зоны аппроксимируют окружностью, а маршрут ее облета формируют в виде скорректированного курса на основе традиционных методов наведения. Параметры определяют либо на пункте управления, либо непосредственно на борту ЛА. Корректировку курса ЛА начинают тогда, когда расстояние от наводимого ЛА до центра опасной зоны становится меньше определенной величины. Однако применение известного способа для безопасного обхода зоны поражения группировки ЗРК очень значительно удлиняет маршрут полета, что особенно затрудняет выполнение временного баланса при перехвате воздушной цели.One of the most common ways of obtaining this result is bypassing the affected area of ground-based air defense systems, "borrowed" from the long-term practice of flying around dangerous zones or zones with unfavorable conditions. The known method of trajectory control of aircraft (AC) with flying around areas with unfavorable meteorological conditions (patent RU 2490170, publication date 05/27/2013). In the framework of the known method, the boundary of the danger zone is approximated by a circle, and the route of its overflight is formed in the form of a corrected course based on traditional guidance methods. The parameters are determined either at the control room or directly on board the aircraft. Correction of the aircraft heading begins when the distance from the aimed aircraft to the center of the danger zone becomes less than a certain value. However, the use of the known method for safely bypassing the affected area of the air defense missile system grouping very significantly lengthens the flight route, which especially complicates the implementation of a time balance when intercepting an air target.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ адаптивно-маршрутного управления пилотируемым аппаратом (патент RU 2568161, дата публикации 27.10.2014).The prototype of the present invention is a method for adaptive route control of a manned vehicle (patent RU 2568161,
Основой известного способа адаптивно - маршрутного управления при заданной дислокации группировки ЗРК с известным пространственным распределением плотности вероятности поражения ЛА является расчет маршрута полета, обеспечивающего минимальную опасность полета, достижимую при ограниченности бортового запаса топлива. С этой целью район, доступный для полетов, разбивают на одинаковые дискреты с размерами Δх×Δу, а маршрут аппроксимируют совокупностью прямолинейных участков между центрами соседних дискретов. При этом конечную точку каждого участка маршрута размещают в центре одного из пяти ближайших дискретов, в котором плотность вероятности поражения ЛА достигает значения, наименьшего для перечисленных альтернативных вариантов.The basis of the known method of adaptive - route control for a given dislocation of a grouping of air defense missile systems with a known spatial distribution of the probability density of aircraft destruction is the calculation of a flight route that provides the minimum flight hazard achievable with a limited onboard fuel supply. For this purpose, the area available for flights is divided into identical discretes with dimensions Δх × Δу, and the route is approximated by a set of straight sections between the centers of neighboring discretes. In this case, the end point of each section of the route is placed in the center of one of the five nearest discretes, in which the probability density of aircraft destruction reaches the value that is the smallest for the listed alternative options.
Основной причиной, препятствующей реализации известного способа адаптивно-маршрутного управления (прототип), является сложность получения в явном виде координатной зависимости пространственной плотности вероятности поражения ЛА. Это связано с тем, что опасность поражения ЛА в любой точке опасной зоны определяется не координатами, а общей продолжительностью пребывания ЛА в пределах границ опасной зоны. Кроме того, в случае налаженного информационного взаимодействия в группировке ЗРК, ЛА после кратковременного пребывания в зоне поражения одного комплекса может быть подвергнут обстрелу сразу после входа в зону поражения другого комплекса. Опасность поражения ЛА быстро увеличивается в процессе полета и практически не зависит от координат.The main reason that impedes the implementation of the known method of adaptive-route control (prototype) is the difficulty of obtaining explicitly the coordinate dependence of the spatial density of the probability of aircraft damage. This is due to the fact that the danger of an aircraft being hit at any point in the dangerous zone is determined not by coordinates, but by the total duration of the aircraft's stay within the boundaries of the dangerous zone. In addition, in the case of an established information interaction in the SAM grouping, the aircraft, after a short stay in the affected area of one complex, can be fired upon immediately after entering the affected area of another complex. The danger of aircraft destruction increases rapidly during the flight and practically does not depend on coordinates.
Вторым недостатком прототипа является предполагаемый универсализм маршрута полета пилотируемого аппарата и отсутствие его привязки к типу выполняемой задачи. Это существенно ограничивает рациональность выбора показателя оптимизации маршрута.The second disadvantage of the prototype is the alleged universalism of the flight route of the manned vehicle and the lack of its connection to the type of task being performed. This significantly limits the rationality of choosing a route optimization indicator.
Отмеченные недостатки устранены в предлагаемом способе оптимальной адаптации маршрута перехвата, для реализации которого используется актуальная информация о составе и местах расположения ЗРК, предельных радиусах зоны поражения для всего диапазона высот полета перехватчика, а также о координатных и скоростных параметрах маршрута полета воздушной цели - агрессора.The noted drawbacks are eliminated in the proposed method for optimal adaptation of the interception route, for the implementation of which actual information is used about the composition and locations of the air defense missile system, the limiting radii of the affected area for the entire range of altitudes of the interceptor's flight, as well as the coordinate and speed parameters of the flight route of the air target - the aggressor.
Задачей настоящего изобретения является повышение вероятности перехвата воздушной цели при наличии в районе полетов группировки ЗРК.The objective of the present invention is to increase the probability of intercepting an air target in the presence of an air defense missile system in the flight area.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение безопасности преодоления зоны поражения группировки ЗРК и снижение дальности проникновения воздушной цели в охраняемое пространство.The technical result of the present invention is to ensure the safety of overcoming the affected area of the SAM group and to reduce the penetration range of the air target into the protected space.
Алгоритм безопасного преодоления составной зоны поражения основан на поиске безопасного коридора обхода опасной зоны и построении маршрута преодоления зоны поражения.The algorithm for safely overcoming a composite affected area is based on finding a safe corridor to bypass the dangerous zone and building a route to overcome the affected area.
Примеры безопасных коридоров обхода зоны поражения группировки трех ЗРК, расположенных в точках O1, О2 и О3, представлены на фиг. 1, где (а) при наличии разрыва между зонами поражения, (б) при отсутствии разрыва между зонами поражения, а их границы выделены жирным пунктиром. Границы зоны поражения комплексов условно обозначены окружностями. Условием существования безопасного коридора между соседними ЗРК является выполнение неравенства:Examples of safe corridors bypassing the affected area of the grouping of three air defense missile systems located at points O 1 , O 2 and O 3 are shown in Fig. 1, where (a) in the presence of a gap between the affected zones, (b) in the absence of a gap between the affected zones, and their borders are highlighted with a bold dotted line. The boundaries of the affected area of the complexes are conventionally indicated by circles. The condition for the existence of a safe corridor between neighboring air defense systems is the fulfillment of the inequality:
где ri(h)- радиус горизонтального сечения зоны поражения i-го ЗРК на высоте h;where r i (h) is the radius of the horizontal section of the affected area of the i-th air defense missile system at height h;
Ri - удаление центра зоны поражения i-го ЗРК от точки А;R i - removal of the center of the affected area of the i-th air defense missile system from point A;
αi - азимутальный угол между отрезками AOi и AOi+1;α i - azimuth angle between the segments AO i and AO i + 1 ;
b0 - заданная константа.b 0 is a given constant.
Минимальную длину маршрут между точками А и В будет иметь, если в его состав войдут две касательные к границе зоны поражения ЗРК, проведенные из точек А и В, и сопряженная с ними дуга EQ (фиг. 2).The minimum length of the route between points A and B will have if it includes two tangents to the boundary of the affected area of the air defense missile system, drawn from points A and B, and the arc conjugate with them EQ (Fig. 2).
Координаты «узловых» точек маршрута Е(хе, уе) и Q(xq, yq) определим, используя заданные свойства ΔAEOi и ΔBQOi.The coordinates of the "nodal" points of the route E (x e , y e ) and Q (x q , y q ) are determined using the given properties ΔAEO i and ΔBQO i .
где ха, уа- координаты точки А;where x a , y a - coordinates of point A;
Аналогичные выражения для координат точки В могут быть получены путем замены индексов а и е в формулах (2) на b и q, соответственно.Similar expressions for the coordinates of point B can be obtained by replacing the indices a and e in formulas (2) by b and q, respectively.
Используя известные координаты узловых точек, полную длину кривой AEQB (L) оценим следующим выражением:Using the known coordinates of the nodal points, the total length of the curve AEQB (L) is estimated by the following expression:
Выражения (1)-(3) являются основой для выбора оптимального маршрута, обеспечивающего снижение опасности и длительности полета перехватчика при преодолении опасной зоны. Блок-схема алгоритма расчета элементов оптимального маршрута преодоления зон поражения ЗРК, включающая три блока, представлена на фиг. 3.Expressions (1) - (3) are the basis for choosing the optimal route to reduce the danger and the duration of the interceptor's flight when crossing the dangerous zone. A block diagram of the algorithm for calculating the elements of the optimal route to overcome the affected areas of the air defense missile system, including three blocks, is shown in Fig. 3.
Представленный алгоритм обеспечивает адаптацию маршрута преодоления к заданной конфигурации зоны поражения группировки ЗРК и гладкое его сопряжение с дополняющим маршрутом перехвата.The presented algorithm ensures the adaptation of the route of overcoming to the given configuration of the affected area of the group of air defense missile systems and its smooth conjugation with the complementary route of interception.
Актуальность уменьшения дальности проникновения воздушной цели в охраняемое воздушное пространство (далее по тексту - дальность проникновения) обусловлена необходимостью перехвата воздушного носителя ракет класса «воздух - земля» до пуска крылатых ракет, то есть - на возможно ранних стадиях его полета. Технические предпосылки реализации раннего перехвата создает увеличение дальности обнаружение воздушных целей современными информационными средствами ПВО и дальности пуска отечественных ракет класса «воздух - воздух».The relevance of reducing the penetration range of an air target into protected airspace (hereinafter referred to as the penetration range) is due to the need to intercept an air carrier of air-to-ground missiles before launching cruise missiles, that is, at the earliest possible stages of its flight. The technical prerequisites for early interception are created by an increase in the detection range of air targets by modern air defense information systems and the launch range of domestic air-to-air missiles.
При решении практических задач построения маршрута перехвата широко применяется упрощенный эвристический подход, основанный на использовании независимости оптимального движения ЛА в вертикальной плоскости от характера его движения в горизонтальной плоскости, а также энергетически оптимальных программ изменения высоты и скорости полета на каждом участке маршрута для конкретного режима работы двигателя и заданного профиля полета ЛА.When solving practical problems of constructing an interception route, a simplified heuristic approach is widely used, based on the use of the independence of the optimal movement of the aircraft in the vertical plane from the nature of its movement in the horizontal plane, as well as energy optimal programs for changing the altitude and flight speed on each segment of the route for a specific operating mode of the engine. and a given aircraft flight profile.
Предлагаемый алгоритм оптимизации маршрута перехвата воздушной цели включает определение аналитической зависимости дальности проникновения перехватываемой цели от усредненных значений высоты и скорости полета на каждом из участков маршрута, а также выбор варианта, обеспечивающего минимальную дальность проникновения цели в охраняемое воздушное пространство, при вариации длины балансного участка и дальности пуска ракеты класса «воздух - воздух».The proposed algorithm for optimizing the route of intercepting an air target includes determining the analytical dependence of the penetration range of an intercepted target on the averaged values of altitude and flight speed on each route segment, as well as the choice of an option that provides the minimum target penetration range into protected airspace, with a variation in the length of the balanced segment and the range air-to-air missile launch.
Типовые схемы маршрутов перехвата для прямого перехвата, маневра и атаки в переднюю полусферу цели, а также маневра и атаки в заднюю полусферу цели представлены на фиг. 4, где:Typical schemes of interception routes for direct interception, maneuver and attack into the front hemisphere of the target, as well as maneuver and attack into the rear hemisphere of the target are shown in Fig. 4, where:
а) - схема маршрута при прямом перехвате;a) - route scheme for direct interception;
б) - схема маршрута при маневре и атаке в переднюю полусферу цели;b) - route scheme for maneuvering and attacking the front hemisphere of the target;
в) - схема маршрута при маневре и атаке в заднюю полусферу цели;c) - route scheme for maneuvering and attacking the rear hemisphere of the target;
А - начало маршрута ЛА;А - the beginning of the aircraft route;
С - начальное положение цели;С - initial position of the target;
РМ - балансный участок маршрута;РМ - balance section of the route;
CG - дальность проникновения цели;CG - target penetration range;
MD - участок совершения маневра перехватчиком;MD is the area where the interceptor maneuvers;
Н - положение ЛА в момент пуска ракеты;H - position of the aircraft at the time of launching the rocket;
G - положение цели в момент поражения ее ракетой «воздух-воздух».G - the position of the target at the time of its hit by an air-to-air missile.
В интересах получения аналитической зависимости дальности проникновения перехватываемой цели от параметров маршрута перехвата в его состав введен балансный участок РМ.In the interests of obtaining an analytical dependence of the penetration range of an intercepted target on the parameters of the interception route, a balance section of the RM was introduced into its composition.
Оптимальный маршрут прямого перехвата строится в виде отрезка прямой линии, протяженность трех участков которой определяется летно-техническими характеристиками ЛА и не зависит от скорости и направления полета цели. Дальность проникновения цели при этом оценивается выражением:The optimal route of direct interception is built in the form of a segment of a straight line, the length of three sections of which is determined by the flight performance of the aircraft and does not depend on the speed and direction of the target. Target penetration range in this case it is evaluated by the expression:
νi, ti - средние скорость и длительность полета перехватчика на i-м участке, ν i , t i - average speed and duration of the interceptor flight in the i-th segment,
S - начальное расстояние между целью и перехватчиком (отрезок АС на фиг. 4);S - the initial distance between the target and the interceptor (segment AC in Fig. 4);
ν3, νp - средние скорости полета цели и ракеты соответственно.ν 3 , ν p are the average flight speeds of the target and the rocket, respectively.
К числу преимуществ выбранной схемы маршрута прямого перехвата (фиг. 4а) следует отнести существование точного решения (4), которое не является универсальным. Область его применения определяется выполнением условия замкнутости ΔACG.The advantages of the chosen scheme of the direct interception route (Fig. 4a) include the existence of an exact solution (4), which is not universal. The scope of its application is determined by the fulfillment of the closed condition ΔACG.
В уравнения, формализующие условия замкнутости треугольников при использовании маневра (фиг. 4б, 4в), кроме неизвестных временных и скоростных характеристик входят также курсовой угол скорости перехватчика (ϕ) и его тригонометрические функции. Вследствие этого системы уравнений, определяющих значения параметров маршрута перехвата при использовании маневра, являются трансцендентными.The equations formalizing the conditions for the closedness of triangles when using the maneuver (Figs. 4b, 4c), in addition to unknown time and speed characteristics, also include the heading angle of the interceptor velocity (ϕ) and its trigonometric functions. As a result, the systems of equations that determine the values of the interception route parameters when using the maneuver are transcendental.
Для устранения возникших сложностей курсовой угол используется в качестве параметра, а дальность проникновения при атаке в переднюю полусферу цели оценивают в виде функции от параметра:To eliminate the difficulties that have arisen, the heading angle is used as a parameter, and the penetration range when attacking the front hemisphere of the target evaluated as a function of the parameter:
νp, νв, νi, R0, β, θ - заданные исходные данные.ν p , ν in , ν i, R 0 , β, θ - given initial data.
В рамках данного подхода при маневре и атаке в заднюю полусферу цели получена следующая оценка дальности проникновения:Within the framework of this approach, when maneuvering and attacking the rear hemisphere of the target, the following estimate of the penetration range was obtained:
Минимальная глубина проникновения воздушной цели достигается при значениях параметра таких, что:The minimum penetration depth of an air target is achieved at the parameter values such that:
Необходимо отметить, что условием реализуемости решений (5) и (6) является одновременное выполнение неравенств: It should be noted that the condition for the realizability of solutions (5) and (6) is the simultaneous fulfillment of the inequalities:
Физический смысл условий (8) состоит в том, что дальность обнаружения цели (R) не должна превышать предельно возможного значения (Rпред), а дальность пуска ракеты (r) не должна выходить за пределы диапазона, определяемого ее минимальным и предельным значениями.The physical meaning of conditions (8) is that the target detection range (R) should not exceed the maximum possible value (R pre ), and the missile launch range (r) should not go beyond the range determined by its minimum and limiting values.
Представленные формульные выражения (4)-(6) позволяют получать численные оценки элементов маршрута ЛА при использовании трех алгоритмов сближения перехватчика с воздушной целью. Блок-схема алгоритма расчета элементов оптимального маршрута перехвата, обеспечивающего минимизацию дальности проникновения цели, представлена на фиг. 5.The presented formula expressions (4) - (6) make it possible to obtain numerical estimates of the aircraft route elements when using three algorithms for the approach of an interceptor with an air target. A block diagram of the algorithm for calculating the elements of the optimal interception route that minimizes the target penetration range is shown in Fig. five.
Представленный алгоритм обеспечивает оптимизацию маршрута ЛА по дальности проникновения воздушной цели, что не является жестким ограничением. Для оптимизации может быть использован любой показатель маршрута, критически влияющий на выполнение цели полета и представимый в виде явной функции от скорости и длительности полета на участках маршрута. В частности, могут быть использованы следующие показатели - дальность или продолжительность полета перехватчика, дальность полета ракеты класса «воздух-воздух» и т.д.The presented algorithm provides optimization of the aircraft route in terms of the penetration range of an air target, which is not a hard limitation. For optimization, any route indicator can be used that critically affects the performance of the flight goal and can be represented as an explicit function of the speed and duration of the flight on the route segments. In particular, the following indicators can be used - the range or duration of the interceptor flight, the flight range of an air-to-air missile, etc.
Алгоритмы, представленные на фиг. 3 и 5, предназначены для использования на различных участках полета, а каждый из них реализуется в «автономном» режиме.The algorithms shown in FIG. 3 and 5 are intended for use in different flight phases, and each of them is realized in "autonomous" mode.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Для реализации предлагаемого способа оптимальной адаптации маршрута перехвата воздушной цели при нахождении в районе полетов группировки ЗРК используются:The proposed method is implemented as follows. To implement the proposed method for optimal adaptation of the route of intercepting an air target while being in the flight area of the air defense missile group, the following are used:
- алгоритмы поиска безопасного коридора и расчета элементов оптимального маршрута преодоления зоны поражения группировки ЗРК;- algorithms for finding a safe corridor and calculating the elements of the optimal route to overcome the affected area of the air defense missile system;
- алгоритмы расчета элементов оптимального маршрута перехвата при заданном алгоритме сближения с целью.- algorithms for calculating the elements of the optimal interception route for a given approach to the target algorithm.
Предлагаемый способ основан на формировании группы двух типов возможных маршрутов, рассчитанных при различных значениях курсового угла скорости перехватчика (ϕ) для известных алгоритмов сближения с целью(s1, s2, s3), а также на определении в этой группе оптимально адаптированного маршрута перехвата, обеспечивающего минимальное проникновение перехватываемой цели в охраняемое воздушное пространство. К первому типу возможных маршрутов относятся маршруты перехвата проходящие мимо опасной зоны и не требующие адаптации, а ко второму - адаптированные составные маршруты M1, проходящие через опасную зону при использовании безопасных коридоров.The proposed method is based on the formation of a group of two types of possible routes, calculated for different values of the interceptor heading angle (ϕ) for known rendezvous algorithms with the target (s 1 , s 2 , s 3 ), as well as on the determination of the optimally adapted interception route in this group , providing minimal penetration of the intercepted target into the protected airspace. The first type of possible routes includes interception routes passing by the danger zone and not requiring adaptation, and to the second - adapted multiple routes M 1 , passing through the danger zone when using safe corridors.
Типовой состав группы исходных маршрутов перехвата для формирования группы маршрутов и M1 представлен на фиг. 6.Typical composition of a group of initial interception routes to form a group of routes and M 1 is shown in FIG. 6.
Основными исходными данными для построения возможных маршрутов перехвата, представленными на фиг. 6, являются:The main initial data for constructing possible interception routes presented in Fig. 6 are:
А - исходное положение перехватчика;A - initial position of the interceptor;
В - исходное положение воздушной цели, движущейся прямолинейно с постоянной скоростью;B - initial position of an air target moving in a straight line at a constant speed;
окружности 14-17 - горизонтальные сечения зоны поражения группировки ЗРК на заданной высоте;circles 14-17 - horizontal sections of the affected area of the SAM group at a given height;
безопасный коридор обхода зоны поражения - проход между локальными зонами поражения 15 и 16.Safe corridor bypassing the affected area - the passage between the local affected areas 15 and 16.
На фиг. 6 приведены два типа маршрутов перехвата:FIG. 6 shows two types of interception routes:
неадаптированные маршруты перехвата 1, 2, 3, 6, 7 и 8;
адаптированные составные маршруты, в каждом из которых объединены маршрут преодоления зоны поражения 5 и один из группы дополняющих маршрутов 9, 10, 11, 12 и 13.adapted compound routes, each of which combines the route to overcome the affected
Маршруты 1 и 2 рассчитаны при использовании маневра и атаке в заднюю полусферу цели для разных значений курсового угла скорости перехватчика. На фиг. 6 их представлено всего два подобных маршрута, но в реальных условиях в зависимости от условий их количество может изменяться в диапазоне от 0 до нескольких десятков. Маршрут 3 является маршрутом прямого перехвата, который существует в единственном числе. Маршруты 6, 7 и 8 рассчитаны при использовании маневра и атаке в переднюю полусферу цели для разных значений курсового угла скорости перехватчика. Количество маршрутов данного типа также может изменяться в диапазоне от 0 до нескольких десятков в зависимости от исходных данных, в числе которых - величина дискрета изменения курсового угла скорости перехватчика. В состав маршрутов входят только маршруты 1 и 8, проходящие мимо опасной зоны.
Общей частью адаптированных составных маршрутов является оптимальный маршрут преодоления зоны поражения группировки ЗРК (на фиг. 6 - АС), плавно переходящий в один из дополняющих маршрутов перехвата (9, 10, 11, 12 и 13). При этом маршрут преодоления проходит через безопасный коридор между соседними зонами поражения 14 и 15 и обладает минимальной длиной среди всех кривых, не проходящих через опасную зону и соединяющих точки А и С. Дополняющие маршруты перехвата 9 и 10 рассчитаны при использовании маневра и атаки в заднюю полусферу цели для разных значений курсового угла скорости перехватчика, маршруты 12 и 13 - при использовании маневра и атаки в переднюю полусферу цели для разных значений курсового угла скорости, а маршрут 11 - является маршрутом прямого перехвата. Число возможных маршрутов перехвата с использованием маневра при некоторых исходных данных может изменяться от нуля до нескольких десятков.The common part of the adapted composite routes is the optimal route to overcome the affected area of the SAM grouping (in Fig. 6 - AC), smoothly turning into one of the complementary interception routes (9, 10, 11, 12, and 13). At the same time, the overcoming route passes through a safe corridor between adjacent affected zones 14 and 15 and has the minimum length among all curves that do not pass through the danger zone and connect points A and C.
Сопоставление значений глубины проникновения цели, получаемых при использовании маршрутов перехвата и М1, позволяют в качестве оптимально адаптированного выделить адаптированный составной маршрут, объединяющий маршрут преодоления зоны поражения 5 и дополняющий маршрут 9.Comparison of target penetration depth values obtained using interception routes and M 1 , allow us to select an adapted compound route as an optimally adapted one, combining the route to overcome the affected
В качестве показателя оптимизации маршрутов перехвата используется глубина проникновения цели вглубь охраняемой территории, а, как показали результаты анализа, эта глубина пропорциональна длительности полета перехватчика. Это открывает возможность при выборе оптимального маршрута преодоления зоны поражения М0 выбирать тот, который имеет минимальную длительность.The depth of target penetration deep into the protected area is used as an indicator of optimization of interception routes, and, as the analysis showed, this depth is proportional to the duration of the interceptor's flight. This opens up the possibility, when choosing the optimal route to overcome the affected area M 0, to choose the one that has the minimum duration.
Реализация предлагаемого способа включает выполнение следующей последовательности действий (фиг. 7).The implementation of the proposed method includes performing the following sequence of actions (Fig. 7).
Выполняют ввод исходных данных 1, включающих состав, характеристики и координаты точек дислокации ЗРК, значения длительности и скорости полета перехватчика на основных участках маршрута, а также координаты, направление и скорость полета цели, вторгшейся в охраняемое воздушное пространство.Input of the
Для заданных исходных данных определяют координаты границ горизонтального сечения зоны поражения группировки ЗРК 2. Далее проводят расчет элементов группы маршрутов перехвата для заданных алгоритмов сближения с целью 3, при этом маршруты, основанные на использовании маневра, рассчитывают также для дискретного ряда значений курсового угла скорости перехватчика. В случае отсутствия реализуемых маршрутов перехвата изменяют значения высотно-скоростных показателей полета перехватчика и повторно выполняют проведенные ранее расчеты. Подобные итерации повторяют вплоть до нахождения хотя бы одного маршрута перехвата, для которого выполняются условия реализуемости. Основой для проведения необходимых вычислений являются формулы (4)-(6).For the given initial data, the coordinates of the boundaries of the horizontal section of the affected area of the
Определяют подмножество маршрутов перехвата, не пересекающих границу зоны поражения группировки ЗРК 4. Параметры маршрутов, для которых выполняется данный критерий, передают в блок 8.Define a subset of interception routes that do not cross the border of the affected area of the air defense
Далее проводят поиск безопасного коридора для преодоления зоны поражения 5 и рассчитывают маршрут обхода 6, вписанный в безопасный коридор и обладающий минимальной протяженностью. Основой для выполнения этих процедур являются формулы (2)-(3) и блок-схема алгоритма, представленная на фиг. 3.Next, they search for a safe corridor to overcome the affected
Рассчитывают параметры дополняющих маршрутов перехвата для заданных алгоритмов сближения с целью 7, при этом координаты начала дополняющих маршрутов перехвата рассчитывают на основе уже известных параметров маршрута обхода. Параметры маршрутов, основанных на использовании маневра, рассчитывают при изменении курсового угла скорости перехватчика в пределах возможного диапазона величин и из этого массива выбирают маршрут, при котором достигается минимальная дальность проникновения в охраняемое воздушное пространство при данном алгоритме сближения с целью. Основой для расчетов модифицированных маршрутов являются формулы (4)-(6) и блок-схема алгоритма, представленная на фиг. 5.The parameters of complementary interception routes are calculated for the given approach algorithms for
Формируют полный набор возможных маршрутов перехвата и выбирают из них оптимально адаптированный маршрут перехвата 8, обеспечивающий наименьшую дальность проникновения воздушной цели в охраняемое пространство.A complete set of possible interception routes is formed and the optimally adapted
В качестве условий для осуществления предлагаемого способа необходимо выполнение следующих мероприятий:As conditions for the implementation of the proposed method, it is necessary to perform the following activities:
- разработка макетов специального программного обеспечения, обеспечивающих автоматическое выполнение всей последовательности процедур, изложенных выше, на этапах планирования (подготовки) и ведения боевых действий;- development of models of special software that ensure the automatic execution of the entire sequence of procedures outlined above, at the stages of planning (preparation) and conduct of hostilities;
- создание макета высокопроизводительного вычислительного комплекса, обеспечивающего проведение расчетов в реальных условиях высокой динамики тактической обстановки. По имеющимся данным производительность комплекса должна не менее чем на 4 порядка превышать производительность современного компьютера с типовой комплектацией. Исходя из особенностей применения предлагаемого способа необходимо также обеспечить высокую надежность (отказоустойчивость) вычислительного комплекса. Наиболее подходящей технологией, обеспечивающей наиболее низкобюджетную реализацию изложенных требования, является кластеризация вычислительных ресурсов распределенной группы серверов. На этой основе создаются мощные вычислительные комплексы (кластеры), производительность которых может наращиваться в очень широких пределах, а отказоустойчивость может быть доведена до уровня «пяти девяток» (99,999%);- creation of a mock-up of a high-performance computing complex, providing calculations in real conditions of high dynamics of the tactical situation. According to the available data, the performance of the complex should be at least 4 orders of magnitude higher than the performance of a modern computer with a standard configuration. Based on the features of the application of the proposed method, it is also necessary to ensure high reliability (fault tolerance) of the computing complex. The most suitable technology that provides the most low-budget implementation of the stated requirements is clustering of computing resources of a distributed group of servers. On this basis, powerful computing systems (clusters) are being created, the performance of which can be increased in a very wide range, and fault tolerance can be brought to the level of "five nines" (99.999%);
- сопряжение вычислительного комплекса с информационными и коммуникационными средствами, обеспечивающих актуальность разведданных о составе и дислокации группировки ЗРК. Информационные средства должны обеспечивать проведение постоянного контроля воздушной обстановки в районе полетов, размеры которого превышают тактический радиус действия современных ЛА, и обновление координатной информации с темпом от 10 до 60 секунд. А коммуникационные средства должны поддерживать устойчивую работу производительного канала для защищенной передачи данных на борт ЛА.- conjugation of a computer complex with information and communication means, ensuring the relevance of intelligence data on the composition and deployment of the air defense missile group. Information means should ensure continuous monitoring of the air situation in the flight area, the dimensions of which exceed the tactical range of modern aircraft, and update the coordinate information at a rate of 10 to 60 seconds. And the communication means must support the stable operation of the productive channel for the secure transfer of data on board the aircraft.
Существование коридоров безопасного обхода опасной зоны группировки зенитных ракетных средств, которое предполагается к использованию в предлагаемом способе, обусловлено существенной зависимостью радиуса горизонтального сечения зоны поражения любого наземного ЗРК от высоты этого сечения над землей. Следовательно, непрерывная зона поражения группировки ЗРК может быть создана только в заданном интервале высот полета, тогда как вне этого диапазона групповая зона поражения разбивается на совокупность непересекающихся локальных зон. Зная характеристики и дислокацию ЗРК, а также характеристики ландшафта окружающей местности можно определить предельные радиусы поражения для различных высот.The existence of corridors for safely bypassing the dangerous zone of the grouping of anti-aircraft missile systems, which is supposed to be used in the proposed method, is due to the significant dependence of the radius of the horizontal section of the affected area of any ground air defense system on the height of this section above the ground. Consequently, a continuous zone of destruction of a grouping of air defense missile systems can be created only in a given interval of flight altitudes, while outside this range, the group zone of destruction is divided into a set of non-intersecting local zones. Knowing the characteristics and location of the air defense missile system, as well as the characteristics of the landscape of the surrounding area, it is possible to determine the limiting radius of destruction for different heights.
Для оценки реализуемости предлагаемого способа был разработан макет аппаратно-программного комплекса автоматизированного формирования маршрута полета ЛА в условиях очаговой структуры противовоздушной обороны при использовании изложенных выше алгоритмов сближения с целью.To assess the feasibility of the proposed method, a mock-up of the hardware-software complex for the automated formation of the flight route of the aircraft under the conditions of the focal structure of the air defense was developed using the above algorithms for approaching the target.
Результаты исследований свидетельствуют о возможности автоматического формирования маршрута полета, что составляет основу реализации предлагаемого способа. В целом величина положительного эффекта, получаемого за счет адаптации маршрута, очень чувствительна к дислокации и составу группировки средств противовоздушной обороны противника.The research results indicate the possibility of automatic formation of the flight route, which is the basis for the implementation of the proposed method. On the whole, the magnitude of the positive effect obtained by adapting the route is very sensitive to the deployment and composition of the enemy air defense grouping.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116087A RU2734171C1 (en) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | Method for optimum adaptation of an air target intercept route when a group of air defence systems is in the area of flights |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116087A RU2734171C1 (en) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | Method for optimum adaptation of an air target intercept route when a group of air defence systems is in the area of flights |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734171C1 true RU2734171C1 (en) | 2020-10-13 |
Family
ID=72940193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020116087A RU2734171C1 (en) | 2020-04-29 | 2020-04-29 | Method for optimum adaptation of an air target intercept route when a group of air defence systems is in the area of flights |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734171C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568161C2 (en) * | 2013-04-16 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро "Пеленг" | Method for adaptive-route control of manned aircraft |
EP2993545A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-09 | Airbus Defence and Space GmbH | Follow-me system for unmanned aircraft vehicles |
CN106444848A (en) * | 2016-11-28 | 2017-02-22 | 广州极飞科技有限公司 | Method and device for controlling flying of unmanned aerial vehicle |
RU2649287C2 (en) * | 2017-02-02 | 2018-03-30 | Акционерное общество "Конструкторское бюро промышленной автоматики" | Method of planning trajectory of motion of aircraft |
WO2018208784A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-15 | A^3 By Airbus, Llc | Systems and methods for sensing and avoiding external objects for aircraft |
RU2674392C1 (en) * | 2018-01-29 | 2018-12-07 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of fight against unmanned aerial vehicles |
US10319246B2 (en) * | 2015-09-29 | 2019-06-11 | Airbus Defence and Space GmbH | Unmanned aerial vehicle and method for safely landing an unmanned aerial vehicle |
-
2020
- 2020-04-29 RU RU2020116087A patent/RU2734171C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568161C2 (en) * | 2013-04-16 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро "Пеленг" | Method for adaptive-route control of manned aircraft |
EP2993545A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-09 | Airbus Defence and Space GmbH | Follow-me system for unmanned aircraft vehicles |
US10319246B2 (en) * | 2015-09-29 | 2019-06-11 | Airbus Defence and Space GmbH | Unmanned aerial vehicle and method for safely landing an unmanned aerial vehicle |
CN106444848A (en) * | 2016-11-28 | 2017-02-22 | 广州极飞科技有限公司 | Method and device for controlling flying of unmanned aerial vehicle |
RU2649287C2 (en) * | 2017-02-02 | 2018-03-30 | Акционерное общество "Конструкторское бюро промышленной автоматики" | Method of planning trajectory of motion of aircraft |
WO2018208784A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-15 | A^3 By Airbus, Llc | Systems and methods for sensing and avoiding external objects for aircraft |
RU2674392C1 (en) * | 2018-01-29 | 2018-12-07 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of fight against unmanned aerial vehicles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113536528B (en) | A method and system for simulating tactical behavior of early warning aircraft without escort formation | |
CN105157488A (en) | Unmanned aerial vehicle-based guided missile attack route planning method | |
KR101262243B1 (en) | Engagement planning method for launching intercepting missile in anti-air guided weapon system and decision support system including of the same | |
CN109708537A (en) | Joint search and attack route planning method for UAV swarms | |
CN114626246A (en) | Modeling method for multi-layer anti-missile cooperative combat mission planning | |
CN104679987B (en) | A kind of system efficiency evaluation method of military aircraft in the master-plan stage | |
WO2013169157A1 (en) | Method and system of mission planning | |
US4086841A (en) | Helical path munitions delivery | |
RU2734171C1 (en) | Method for optimum adaptation of an air target intercept route when a group of air defence systems is in the area of flights | |
RU2568161C2 (en) | Method for adaptive-route control of manned aircraft | |
Malinowski | Hypersonic weapon as a new challenge for the anti-aircraft defense command and control system | |
US11940249B2 (en) | Method, computer program and weapons system for calculating a bursting point of a projectile | |
RU2634659C1 (en) | Maneuvering method for high-speed unmanned aerial vehicle in possible coverage area of anti-missile and air defense means | |
Scukins et al. | Deep learning based situation awareness for multiple missiles evasion | |
RU2730083C1 (en) | Method of overcoming the antimissile and (or) antiaircraft defense zones by high-speed drones (hsd) | |
Pohasii et al. | UAVs intercepting possibility substantiation: economic and technical aspects | |
Suseno et al. | Development of air combat effectiveness simulation and analysis scheme for beyond visual range (BVR) case | |
RU2602162C2 (en) | Method of firing jet projectiles multiple artillery rocket system in counter-battery conditions | |
Jing et al. | Research on the intelligent combat of cruise missile | |
Muradov et al. | Development prospects of beacon systems | |
Hashimov et al. | TARGETING A ROCKET AT A MOVING OBJECT USING UNMANNED AERIAL VEHICALS (UAVs). | |
Banasik | Trends in the development of Russian precision-guided weapons | |
RU2280265C2 (en) | Method for controlling aerial traffic and system for realization of said method | |
Mei et al. | Research on Beyond Visual Range Air Combat Interception Guidance Law Interception Guidance Law | |
RU2635022C1 (en) | Maneuvering method for high-speed unmanned aerial vehicle in possible coverage area of anti-missile and air defense means |