РАДИОЛОКАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ЦЕЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G01S13/02 

Устройство относится к радиолокационной технике и может быть использовано для распознавания искусственных целей, обладающих нелинейными характеристиками отраженного сигнала, на фоне подстилающей поверхности земли или моря.

Известно устройство распознавания радиолокационных целей, содержащее последовательно соединенные генератор, 1-й умножитель частоты, усилитель мощности, антенный переключатель и антенну, причем выход генератора связан также со входом второго умножителя частоты и первым входом фазового детектора, выход которого соединен со входом индикатора, а второй вход с выходом усилителя промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходом второго умножителя частоты и антенного переключателя, а второй вход усилителя мощности соединен с выходом импульсного модулятора [1]
Это устройство обеспечивает обнаружение перемещающихся искусственных целей на фоне подстилающей поверхности, а также их распознавание на основе эффекта Доплера. Однако оно не может обеспечить обнаружение и распознавание на фоне подстилающей поверхности неподвижных искусственных целей.

Известно также радиолокационное устройство распознавания искусственных целей, содержащее генератор, импульсный модулятор, усилитель мощности, антенный переключатель, антенну, первый смеситель, второй смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор и индикатор. При этом генератор связан своим выходом с первым входом первого смесителя и первым входом усилителя мощности, выход которого соединен с антенной через антенный переключатель, выход которого связан с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход связан с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора, выход которого связан с индикатором, а первый вход связан с гетеродином, который также связан с вторым входом первого смесителя, и, кроме того, выход импульсного модулятора соединен со вторым входом усилителя мощности [2]
Данному устройству свойственны те же недостатки, которые были отмечены в отношении устройства [1] а кроме того, оно не может быть использовано для распознавания целей с равными радиальными скоростями.

Целью изобретения является обеспечение распознавания на фоне подстилающей поверхности искусственных целей, обладающих нелинейными характеристиками отражения и любыми величинами радиальных скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в известные радиолокационные устройства распознавания искусственных целей [2] содержащие последовательно соединенные импульсный модулятор, усилитель мощности, антенный переключатель и антенну, а также генератор, соединенный своим выходом со вторым входом усилителя мощности, первый смеситель, второй смеситель, индикатор и связанный с первым входом первого смесителя гетеродин, согласно изобретению, дополнительно вводят М умножитель частоты, М-1 вторых смесителей, М вторых фильтров, М-1 усилителей промежуточной частоты, М амплитудных детекторов, М-1 блоков деления, М-1 блоков сравнения, датчик опорных напряжений, усилитель высокой частоты и схема "И". При этом синхронизатор соединяется со входом импульсного модулятора, М умножителей частоты связываются своими входами с выходом генератора, а выходами со вторыми входами соответствующих М первых смесителей, соединенных первыми входами с выходом гетеродина, а выходами со входами соответствующих М первых фильтров, подключенных своими выходами к первым входам соответствующих М вторых смесителей, второй вход каждого из которых связан с выходом соответствующего из М вторых фильтров, соединенных своими входами с выходом усилителя высокой частоты, связанного своим входом с выходом антенного переключателя. Выход каждого m-го из М вторых смесителей подключается ко входу соответствующего m-го из М усилителя промежуточной частоты, выход каждого из которых подключается ко входу m-го из М амплитудных детекторов. Выход первого амплитудного детектора соединяется одновременно со входом "делитель" каждого из М-1 блоков деления. Вход "делимое" каждого m-го блока деления соединяется соответственно с выходом (m+1)-го амплитудного детектора, а выход каждого блока деления связывается с первым входом соответствующего из М-1 блоков сравнения, связанных вторыми входами с соответствующими М-1 выходами датчика опорных напряжений. Выходы М-1 блоков сравнения подключаются к соответствующим М-1 входам схемы "И", выход которой соединяется со входом индикатора.

Используемые элементы, а именно, усилитель высокой частоты, умножители, фильтры, смесители, усилители промежуточной частоты, амплитудные детекторы, блоки деления, блоки сравнения, индикатор, датчик опорных напряжений и схема "И" широко известны в радиотехнических устройствах, в том числе и в радиолокационных устройствах распознавания целей.

Предложенное построение схемы придает заявляемому объекту новое свойство способность распознавания на фоне подстилающей поверхности искусственных целей, обладающих нелинейными характеристиками отражения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства распознавания.

Это устройство содержит генератор 1, усилитель мощности 2, антенный переключатель 3, антенну 4, синхронизатор 5, импульсный модулятор 6, усилитель высокой частоты 7, гетеродин 8, М умножитель частоты 9, М первых смесителей 10, М первых фильтров 11, М вторых смесителей 12, М вторых фильтров 13, М усилителей промежуточной частоты 14, М амплитудных детекторов 15, М-1 блоков деления 16, М-1 блоков сравнения 17, датчик опорных напряжений 18, схему "И" 19 и индикатор 20.

Генератор 1 своим выходом связан одновременно со вторым входом усилителя мощности 2 и входами М умножителей частоты 9, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих М первых смесителей 10, выходы которых подключены ко входам М первых фильтров 11, выходы которых связаны с первыми входами М соответствующих вторых смесителей 12, вторые входы которых соединены с выходами М вторых фильтров 13. Выходы М вторых смесителей 12 подключены ко входам М соответствующих усилителей промежуточной частоты 14, выходы которых связаны с входами М амплитудных детекторов 15, выход первого из которых связан с входом "делитель" М-1 блоков деления 16, а выходы со второго по m-й "делимое" М-1 блоков деления 16. Выходы М-1 блоков деления 16 подключены к первым входам М-1 блоков сравнения 17, вторые входы которых являются соответствующими по норму выходами датчика опорных напряжений 18, а выход каждого m-го блока сравнения 17 соединен с соответствующим m-м входом схемы "И" 19, выход которой связан с выходом индикатора 20. Синхронизатор 5 подключен своим выходом ко входу импульсного модулятора 6, выход которого связан с первым входом усилителя мощности 2, выход которого через антенный переключатель 3 соединен с антенной 4. Выход антенного переключателя 3 подключен ко входу усилителя высокой частоты 7, выход которого связан одновременно со входами М вторых фильтров 13, а выход гетеродина 8 связан со вторыми входами М первых смесителей 10.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывные синусоидальные колебания генератора 1 на частоте f поступают на усилитель мощности 2, где усиливаются и модулируются импульсным модулятором 6, управляемым синхронизатором 5, который необходим для точного формирования и стабилизации частоты повторения импульсов, вырабатываемых устройством. Радиоимпульсы с выхода усилителя мощности 2 через антенный переключатель 3 поступает на антенну 4 и излучаются ею в направлении распознаваемой цели, обладающей нелинейной характеристикой отражения, которая находится на фоне подстилающей поверхности земли или моря. При этом происходит отражение сигнала на частоте f как от цели, так и от подстилающей поверхности. Кроме того, от искусственной цели, обладающей нелинейной характеристикой отражения радиоволн, происходит отражение сигнала на гармониках основной частоты f, т. е. на частотах mf, где m-2,3.М, амплитуды которых определяются свойствами цели нелинейного элемента. Отраженный сигнал на М гармониках принимается антенной 4 и через антенный переключатель 3 поступает на усилитель высокой частоты 7, в котором усиливается с обеспечением одинакового коэффициента усиления для всех гармоник, а затем поступает на М вторых полосовых фильтров 13,каждый из которых настроен на одну из М гармоник. Гармонические сигналы с выходов М вторых фильтров 13 поступают на вторые входы М вторых смесителей 12, на первые входы которых поступают сигналы с выходов М соответствующих первых фильтров 11, на входы которых подаются выходные сигналы соответствующих М первых смесителей 10. В m-х смесителях 10 производится преобразование частот сигналов, поступающих с выхода гетеродина 8 и m-х умножителей частоты 9, на которые поступает сигнал с выхода генератора 1 на частоте f. Коэффициент умножения частоты в m-м умножителе частоты 9 соответствует номеру гармоники, на которую настроены соответствующие m-й полосовой фильтр 11 и m-й полосовой фильтр 13. На выходе m-го первого смесителя 10 образуется спектр сигналов различных частот, среди которого m-м первым фильтром 11 вырезается и подается на первый вход m-го второго смесителя 12 сигнал на частоте mf+f_пр, где f_пр промежуточная частота гетеродина 8. В результате двойного преобразования частот на выходах М вторых смесителей 12 среди прочих комбинационных будут иметь место сигналы на частоте f_пр с амплитудами М преобразованных гармоник. Эти сигналы усиливаются в М усилителях промежуточной частоты 14 с равными коэффициентами усиления, где одновременно подавляются комбинационные гармоники. Затем сигналы поступают на М амплитудных детекторов 15 и детектируются. Выходные сигналы с второго по m-й амплитудных детекторов 15 поступают на входы "делимое", а выходной сигнал первого амплитудного детектора 15 поступает на входы "делитель" М-1 блоков деления 16, где осуществляется нормировка видеосигналов относительно эквивалентного уровня, соответствующего уровню второй гармоники отраженного сигнала. Выходные сигналы блоков деления 16 поступают на первые входы М-1 блоков сравнения 17, на вторые входы которых поступают сигналы с соответствующих выходов датчика опорных напряжений 18, в котором формируются "портреты" распознаваемых целей в виде уровней М-1 сигналов, которые соответствуют в пропорции уровням гармоник отраженного от цели сигнала. Выходные сигналы блоков сравнения 17 поступают на входы схемы "И" 19, с выхода которой сигнал поступает на индикатор 20, где индицируется соответствующие цели "портрету".

Положительный эффект создаваемый совокупностью названных выше признаков определяется следующим. В качестве различительного признака распознавания искусственных целей, обладающих нелинейными характеристиками отраженного сигнала, используется спектральная характеристика отражения цели. Спектральные характеристики различных целей будут отличаться отношением уровней гармонических составляющих в отраженном сигнале, что позволяет селектировать цели по соотношению уровней их гармоник. В предлагаемом устройстве гармонические составляющие отраженного сигнала пронормированы к уровню второй гармоники, что обеспечивает инвариантность признака распознавания к величине удаления цели от РЛС. Результат нормировки сравнения с уровнями сигналов, поступающими в блоки сравнения с датчика опорных напряжений, который воспроизводит спектральный "портрет" одной из заданных к распознаванию искусственных целей. В случае совпадения уровней М-1 сигналов с уровнями эталона индицируется соответствие распознаваемой цели определенному классу или типу.

Исключение из обработки отраженного сигнала на основной частоте зондирования позволяет защитить предлагаемое устройство от преднамеренной помехи на частоте зондирующего сигнала, т.е. повысить помехозащищенность. По сравнению с прототипом [2] предлагаемое устройство обеспечивает распознавание на фоне подстилающей поверхности как подвижных целей обладающих, всевозможными, в том числе и равными, радиальными скоростями, так и неподвижных, если им свойственны нелинейные характеристики отражения, независимо от наличия и уровня помех на частоте зондирующего сигнала.

Литература.

1. Авиационные радиолокационные устройства /Под ред. П.И.Дудника. М. ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1986, С. 200, рис. 7.12 (аналог).

2. Авиационные радиолокационные устройства /Под ред. П.И.Дудника М. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1986, с. 201, рис. 7.13 (прототип).

Радиолокационное устройство распознавания искусственных целей. Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для распознавания искусственных целей с нелинейными характеристиками отражения радиолокационного сигнала. Целью изобретения является обеспечение распознавания искусственных целей, обладающих нелинейными характеристиками отражения, на фоне подстилающей поверхности. Распознаваемая цель зондируется одночастотным сигналом. Обладая нелинейными характеристиками, она отражает сигнал как на частоте зондирующего сигнала, так и на гармониках, уровни которых характеризуют тип цели, т.е. является признаками распознавания. С целью повышения помехозащищенности различительного признака отражения на основной частоте в обработке не участвует, а для обеспечения инвариантности признака распознавания к дальности до цели выполнена нормировка m-x спектральных гармоник по отношению ко второй. В качестве различительного признака использована спектральная характеристика отражения искусственной цели. Положительный эффект: возможность распознавания целей на фоне подстилающей поверхности независимо от их радиальных скоростей и уровня помех на частоте зондирующего сигнала. 1 ил.

Радиолокационное устройство распознавания искусственных целей, содержащее последовательно соединенные импульсный модулятор, усилитель мощности, антенный переключатель, антенну и генератор, соединенный своим выходом с вторым входом усилителя мощности, усилитель промежуточной частоты, первый и второй смесители, индикатор и гетеродин, связанный с первым входом первого смесителя, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введены синхронизатор, М-1 первых смесителей, М первых фильтров, М-1 вторых смесителей, М вторых фильтров, М-1 усилителей промежуточной частоты, М амплитудных детекторов, М-1 блоков деления, М-1 блоков сравнения, датчик опорных напряжений, схема И, усилитель высокой частоты и М умножителей частоты, входы которых соединены с выходом генератора, выход каждого из М умножителей частоты соединен с вторым входом соответствующего из М первых смесителей, первый вход каждого из которых соединен с выходом гетеродина, при этом выход каждого из М первых смесителей соединен с входом соответствующего из М первых фильтров, выход каждого из которых связан с первым входом соответствующего из М вторых смесителей, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего из М вторых фильтров, вход каждого из которых связан с выходом усилителя высокой частоты, выход каждого из вторых смесителей соединен с входом соответствующего из М усилителей промежуточной частоты, выход каждого из которых подключен к входу соответствующего из М амплитудных детекторов, выход первого из которых одновременно связан с входом "Делитель" М-1 блоков деления, вход "Делимое" каждого М-го из которых соединен с выходом соответствующего (М+1)-го амплитудного детектора, выход каждого блока деления подключен к первому входу соответствующего из М-1 блоков сравнения, второй вход каждого из которых связан с соответствующим из М-1 выходов датчика опорных напряжений, выход каждого блока сравнения соединен с соответствующим из М-1 входов схемы И, выход которой подключен к входу индикатора, выход синхронизатора связан с входом импульсного модулятора, а выход антенного переключателя соединен с входом усилителя высокой частоты.