<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.18.571-576</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-472</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>УПРАВЛЕНИЕ В АВИАКОСМИЧЕСКИХ И МОРСКИХ СИСТЕМАХ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>CONTROL IN AEROSPACE SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Алгоритм оценки параметров морской качки в задачах повышения точности позиционирования луча корабельной радиолокационной станции</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Algorithm for Estimating the Parameters of Sea Pitching for Increasing the Accuracy of a Ship-Borne Radar Beam Positioning</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Грачев</surname><given-names>А. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Grachev</surname><given-names>A. N.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">ga150161@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Курбатский</surname><given-names>С. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kurbatsky</surname><given-names>S. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">qrbs@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Лебеденко</surname><given-names>Ю. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lebedenko</surname><given-names>Yu. I.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">lebedenko@tsu.tula.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Тульский государственный университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Tula State University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>АО ЦКБА</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Central Design Bureau of Apparatus Engineering</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>18</volume><issue>8</issue><fpage>571</fpage><lpage>576</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/472">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/472</self-uri><abstract><p>Рассматривается проблема предсказания углового положения судна при морской качке, что необходимо для электронной стабилизации положения луча его радиолокационной станции. Используются независимые динамические модели второго порядка для всех видов качки: бортовой, килевой и рыскания. Показано, что применение дискретного экстраполятора калма-новского типа позволяет построить цифровую систему стабилизации луча локатора, погрешность которой при определенных условиях может быть меньше погрешности гироскопических датчиков соответствующих углов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The sea waves cause the effect of a rotational motion (i.e., pitch, roll and heading angle) of ships. The ship rotational motions result in beam pointing error of the phased array radar aboard the ship. The antenna stabilization aimed to achieve a beam pointing accuracy over a long dwell time is an important problem for the shipborne phased array radars. Due to the dynamic and stochastic nature of the sea environment, the shipborne phased array radar must be able to compensate for the ship's motion adaptively. In this paper, the linear discrete Kalman filter is proposed as a predictor for the shipborne phased array radar, which can compensate for the beam pointing error and track the air and sea surface targets. The pitch, roll and heading angles and the its velocities data are measured on-line from a gyroscope of the sea vehicle and used from the ship motion mathematical models for their prediction. It is proved, that the pitch, roll, and heading motion models may be considered as independent. All these models are presented as the same second order linear differential equations with different parameters. Besides, equivalent linear discrete state space models for the angles' changes are constructed in the paper. The estimation accuracy of the Kalman filter (predictor) depends on the values of different parameters, such as the parameters of the ship's motion mathematical model, measurement error covariance matrices, etc. The sea environments are very dynamic, hence, there is a need for an adaptive system for the controlling and compensating devices, operating regardless of the ship's motion. Continuous monitoring of the environment and adapting filter ensure parameters with less computational burden needed for a real time application. The paper describes a technique for identification of such parameters by the measured correlation functions of the pitch, roll, and heading angles. Finally, it is proved by the computer simulations that the proposed compensations technique is a real time applicable algorithm for a shipborne phased array radar. The computer simulation was performed with the following parameters: the measurement frequency for the gyroscopes was 100 Hz, the prediction times of the Kalman filter were 0.01 s and 0.1 s. The following two cases were considered. In the first case, only the predicted angles were measured with gyroscopes. In the second case, the angles and the rates of their change were measured. The simulations demonstrated that the presented prediction algorithm ensured higher accuracy (less root mean square errors of the predicted angles) than the initial accuracy of the gyroscopes measurements.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>корабельная радиолокационная станция</kwd><kwd>электронная стабилизация луча</kwd><kwd>дискретная модель нерегулярной качки в пространстве состояний</kwd><kwd>идентификация параметров модели</kwd><kwd>калмановская фильтрация</kwd><kwd>shipborne phased array radar</kwd><kwd>ship rotational motion</kwd><kwd>pitch</kwd><kwd>roll</kwd><kwd>and heading angle</kwd><kwd>beam pointing error compensation</kwd><kwd>parameters identification technique</kwd><kwd>linear discrete Kalman filter</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Судовые радиолокационные станции и их применение (справочное руководство). Т. 3 / В. Я. Аверьянов, А. М. Байрашевский, К. В. Георгианов и др. Л.: Судостроение, 1970. 264 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Судовые радиолокационные станции и их применение (справочное руководство). Т. 3 / В. Я. Аверьянов, А. М. Байрашевский, К. В. Георгианов и др. Л.: Судостроение, 1970. 264 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ривкин С. С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. М.: Наука, 1978. 320 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ривкин С. С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. М.: Наука, 1978. 320 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чижиумов С. Д. Основы динамики судов на волнении: учеб. пособ. Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО "КнАГТУ", 2010. 110 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чижиумов С. Д. Основы динамики судов на волнении: учеб. пособ. Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО "КнАГТУ", 2010. 110 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д. И. Воскресенского и А. И. Канащенкова. М.: Радиотехника, 2004. 488 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д. И. Воскресенского и А. И. Канащенкова. М.: Радиотехника, 2004. 488 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нечаев Ю. И., Бухановский А. В., Иванов С. А. Виртуальное моделирование динамики судна на морском волнении в интеллектуальных тренажерах // Искусственный интеллект. 2004. № 4. С. 350-359.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Нечаев Ю. И., Бухановский А. В., Иванов С. А. Виртуальное моделирование динамики судна на морском волнении в интеллектуальных тренажерах // Искусственный интеллект. 2004. № 4. С. 350-359.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чепок А. О. Аналитическое определение сил инерции, действующих на груз при качке корабля // Вестник АГТУ. Сер. Морская техника и технология. 2014. № 1. С. 43-47.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чепок А. О. Аналитическое определение сил инерции, действующих на груз при качке корабля // Вестник АГТУ. Сер. Морская техника и технология. 2014. № 1. С. 43-47.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mar J., Chen-Chih Liu, and Basnet M. B. Ship-Borne Phased Array Radar Using GA Based Adaptive a-p-y Filter for Beam-forming Compensation and Air Target Tracking // International Journal of Antennas and Propagation. 2015. Article ID 563726. 16 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mar J., Chen-Chih Liu, and Basnet M. B. Ship-Borne Phased Array Radar Using GA Based Adaptive a-p-y Filter for Beam-forming Compensation and Air Target Tracking // International Journal of Antennas and Propagation. 2015. Article ID 563726. 16 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Браммер К., Зиффлинг Г. Фильтр Калмана-Бьюси. М.: Наука, 1982. 200 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Браммер К., Зиффлинг Г. Фильтр Калмана-Бьюси. М.: Наука, 1982. 200 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бороздин В. Н. Гироскопические приборы и устройства систем управления: учеб. пособ. для вузов. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бороздин В. Н. Гироскопические приборы и устройства систем управления: учеб. пособ. для вузов. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
