Спосіб астровізування
Власники патенту UA 2586443:
Винахід відноситься до астроінерціальних навігаційних систем, в яких основна навігаційна інформація коригується за сигналами, що надходять з виходу пристрою, що астровізує. Характеризується тим, що виявлення візованої зірки за наявності фонової перешкоди високого рівня формується накопичувач, що складається з N регістрів для зберігання N останніх вихідних сигналів телеблоку, і циклічний лічильник, що змінюється від одиниці до N на кожному циклі надходження вихідного сигналу телеблоку. Поточний вихідний сигнал телеблоку запам'ятовується у регістрі накопичувача, номер якого визначається значенням циклічного лічильника. Для підвищення точності визначення координат візованої зірки, за наявності градієнта фонової перешкоди високого рівня, номер регістру накопичувача визначається як поточне значення циклічного лічильника та 3/4 числа N регістрів накопичувача, взяте за модулем N. Технічним результатом є підвищення точності візування зірки за рахунок компенсації градієнта фонові перешкоди. 6 іл.
Винахід відноситься до астроінерціальних навігаційних систем, в яких основна навігаційна інформація (координації, що рахуються, і курс) коригується за сигналами, що надходять з виходу астровозирующего пристрою.
Відома система астровізування, реалізована в телеблоці АВ-1СМ, що входить до складу серійної астроінерціальної системи Л41, представлена на фіг. 1 і що складається з телеблоку 1, керованого стежать системами 2, що забезпечують його націлювання в розрахункову точку за цілевказівками, що видаються з бортової обчислювальної машини (ЦВМ) 3. Вихід телеблоку 1 підключений до послідовно з'єднаних блоку обробки вихідного сигналу телеблоку 4 і блоку виявлення визначення її координат5, в яких реалізується обробка вихідного сигналу телеблоку з метою виявлення корисного сигналу від зірки, що візується, і визначення її координат за наступним способом.
Вихідний сигнал і телеблоку 1 можна представити як суперпозицію шумової складової, фонової перешкоди і корисного сигналу від зірки, що візується при знаходженні її зображення в поле зору телеблоку:
де u – вихідний сигнал телеблоку;
uш – випадкова складова, що представляє центрований сигнал типу білий шум;
uф - фонова перешкода, яку вважатимуться постійною величиною на часовому етапі візування зірки, але величина якої визначається зовнішніми умовами, у яких виробляється візування зірки;
uс - корисний сигнал від зірки при знаходженні її зображення в поле зору телеблоку, який з достатнім ступенем точності можна апроксимувати функцією центральної точки симетрії виду
де ρ – відстань до центру кружка розсіювання;
σ – параметр, що визначає розміри кружка розсіювання.
Стандартним методом виділення корисного сигналу від зірки uс на тлі вихідного сигналу телеблоку, представленого в (1), є пороговий метод, який полягає в тому, що корисний сигнал від зірки фіксується при перевищенні вихідного сигналу телеблоку порога u>L, де поріг L представляє фіксоване значення , або формується за рівнем фону за відсутності зірки у зору телеблока. Однак за наявності фонової перешкоди, величина якої сильно залежить від зовнішніх умов візування зірки, цей метод виявляється малоефективним, а в ряді випадків взагалі незастосовним. Тому головним завданням при розв'язанні задачі виявлення зірки є завдання компенсації фонової перешкоди uф. Це завдання було вирішено на цифровому рівні обчисленнямзгортки σs(t), що представляє інтеграл твору оцифрованого вихідного сигналу телеблоку вимірювальний імпульс c(t-τ).
де Т – інтервал інтегрування;
t – поточний час;
τ – змінна інтегрування;
dτ – крок інтегрування.
Замінюючи операцію інтегрування (3) операцією підсумовування з частотою f=1/τ, отримуємо
де i – номер поточного виміру;
N - загальна кількість вимірювань, що фігурують у сумі (4);
uj - поточне значення вихідного сигналу телеблоку під час проведення j-го виміру;
ci-j – поточне значення вимірювального імпульсу.
При цьому вимірювальний імпульс вибирався таким, щоб інтеграл його твори на константу на часовому інтервалі Т дорівнював нулю, тобто. повинен мати осьову симетрію з віссю симетрії, що збігається з напрямком сканування (інтегрування), що забезпечує повне виключення фонової перешкоди під час умови її сталості. Як вимірювальний імпульс, що задовольняє цій умові, обраний меандр синусоїдального сигналу Sin[2π/(t-τ)],
Чисельне інтегрування згортки зводиться до обчислення суми (4), яка представляє суму N вихідних сигналів телеблоку, з яких через вибір вимірювального імпульсу (5) перші N/2 сигналів сумуються зі знаком плюс, а решта N/2 сигналів підсумовуються зі знаком мінус
На наступному i+1-му циклі роботи системи згортка σs(i+1) матиме вигляд:
З (6), (7) можна записати обчислення σs в ітераційному вигляді. Нехай на i-му етапі роботи системи мали суму σs(i). Тоді на i-му кроці сума σs(i+1) матиме вигляд:
Для побудови схеми обчислення суми σs(i) (8) вводиться накопичувач, що містить N регістрів для зберігання останніх N оцифрованих вихідних сигналів телеблоку, іциклічний лічильник, що змінюється від одиниці до N. На i-му циклі роботи системи оцифрований аналого-цифровим перетворювачем (АЦП) вихідний сигнал телеблоку додається до суми, сформованої раніше на попередньому циклі роботи системи, формується номер регістра К як сума значення циклічного лічильника та загального числа N регістрів накопичувача, поділеного на два, за модулем загального числа N регістрів накопичувача, що відповідає логіці
N=i+1, якщо i+1 1/2 разів за умови її некорелювання, що підвищує відношення сигнал/шум на виході суматора-накопичувача.
При проходженні зображення зірки через інтервал підсумовування (7) на виході суматора-накопичувача буде сформований різнополярний імпульс, як це показано на фіг. 2, 3. На фіг. 2 зображено сформований різнополярний імпульс за відсутності випадкової перешкоди uш=0 на фіг. 3 зображено сформований різнополярний імпульс за наявності випадкової перешкоди uш≠0, при цьому момент (або точка) проходження цього імпульсу через нуль збігається з моментом суміщення максимального значення плями розсіювання з центром інтервалу підсумовування. Спосіб виявлення візованої зірки та визначення її координат можна подати у вигляді логічної структури, завданням якої є визначення цієї точки. Оскільки за відсутності корисного сигналу від зірки сума σs на виході суматора-накопичувача тотожно дорівнює нулю або близька до цієї величини за наявності випадкової шумової перешкоди, визначення нуля σs, що шукається, будується за наступною схемою:
- вводяться верхній та нижній фіксовані рівні порога ±L і послідовно перевіряється виконання умови σs>L. При виконанні цієї умови шукається пара сусідніх значень, таких, що σs>0, σs+1 N/4,
r=i-3N/4, якщо i>3N/4,
і формується ознакавиявлення візованої зірки та визначення її координат.
Спосіб астровізування, реалізований системою астровізування, що складається з телеблоку, що керується слідчими системами, що забезпечують його націлювання в розрахункову точку за цілевказівками, що видаються з бортової ЦВМ, вихід якої підключений до послідовно з'єднаних блоку обробки вихідного сигналу телеблоку і блоку виявлення візованої зірки та визначення при цьому для виявлення візованої зірки за наявності фонової перешкоди високого рівня формується накопичувач, що складається з N регістрів для зберігання N останніх вихідних сигналів телеблоку, і циклічний лічильник, що змінюється від одиниці до N на кожному циклі надходження вихідного сигналу телеблоку, і обчислюється згортка шляхом додавання до сумі, отриманої на попередньому циклі прийому та обробки вихідного сигналу телеблоку, поточного значення вихідного сигналу телеблоку, вмісту регістру накопичувача, номер якого визначається як значення циклічного лічильника плюс одиниця за модулем N, та негативного подвоєного значення регістра накопичувача, номер якого визначається як сума поточного значення циклічного лічильника та 1/2 числа N регістрів накопичувача, взята за модулем числа N, при цьому при надходженні чергового вихідного сигналу телеблоку циклічний лічильник збільшується на одиницю за модулем N, а поточний вихідний сигнал телеблоку запам'ятовується в регістрі накопичувача, номер якого визначається значенням циклічного лічильника а візована зірка вважається виявленою, як тільки отримане значення суми перевищить фіксований поріг, після чого фіксується пара сусідніх точок, в яких значення сум будуть різних знаків, і лінійним інтерполюванням визначається координата візованої зірки, після чого з метою підвищенняпомехозащищенности фіксується перевищення сумою за абсолютною величиною фіксованого порога іншого знака, який відрізняється тим, що з метою підвищення точності визначення координат візованої зірки за наявності градієнта фонової перешкоди високого рівня номер регістра накопичувача, вміст якого додається до суми як негативне подвоєне значення, визначається лічильника та 3/4 числа N регістрів накопичувача, взяте за модулем N, та, крім того, до суми додається подвоєний вміст регістру накопичувача, номер якого визначається як сума поточного значення циклічного лічильника та 1/4 числа N регістрів накопичувача, взята за модулем N , а виявлення візованої зірки фіксується як тільки сума, що обчислюється, перевищить по абсолютній величині фіксований пороговий рівень, а координата візованої зірки визначається як напівсума координат двох точок, найближчих до точки, в якій обчислювана сума має максимальне значення по абсолютній величині, і в яких обчислювана сума нулю.