СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РАЗРЕШАЕМЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ В ГРУППЕ Российский патент 1997 года по МПК G01S13/02 

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам вскрытия численного состава группы разрешаемых воздушных целей при радиолокационном наблюдении.

Известны способы радиолокационного обнаружения группы разрешаемых воздушных целей, основанные на изменении периода обзора области пространства, в которой предполагается наличие нескольких целей [1]
Недостатком известных способов определения количества целей в группе является неопределенность момента принятия решения о вскрытии численного состава группы.

Известен способ [2] обнаружения группы разрешаемых целей, обеспечивающий сокращение работного времени вскрытия численного состава группы, заключающийся в том, что после обнаружения одиночной цели РЛС должна сконцентрировать поисковые усилия в области пространства, окружающей обнаруженную цель.

К недостаткам этого способа относится, во-первых, неопределенность момента окончания поисковых усилий, т.е. момента принятия решения о численном составе группы, а во-вторых, необходимость выделения дополнительных энергетических ресурсов для решения задачи вскрытия численного состава сразу после обнаружения одиночной цели.

Задачей изобретения является сокращение времени вскрытия численного состава группы в условиях ограниченного энергетического ресурса РЛС и заданного рубежа обнаружения ожидаемого числа целей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения количества разрешаемых воздушных целей в группе в момент обнаружения хотя бы одной цели измеряют отношение сигнал/шум (x_обн), дальность цели (d_обн) и радиальную скорость (V_r), по которым определяют время начала уменьшения периода осмотра области пространства в окрестности обнаруженной цели (t_нач) из соотношения

где t_обн время обнаружения первой цели группы;
T_min минимальный период осмотра области пространства, характеризующий ограничения на допустимые энергетические затраты;
Δt_рез резерв времени для решения задачи вскрытия численного состава группы, определяемый из соотношения
Δt_рез = (d_обн- d_руб)/V_r (2)
где d_руб задаваемый рубеж обнаружения ожидаемого числа целей (n_ож);
Δt=Δt_рез-k₁•T_обн-(k₂-1)•T_min (3)
где T_обн период осмотра пространства при работе РЛС в режиме обнаружения целей;
k₁ и k₂ определяют из условия минимизации разности

где L- задаваемый коэффициент, характеризующий требуемую достоверность принятия решения о численном составе группы;
P_нk накопленная за k₁+k₂ осмотров вероятность обнаружения каждой цели группы, определяемая по измеренным x_обн и d_обн;
и период осмотра пространства в окрестности обнаруженной цели из соотношения

где
t текущее время, затем производят очередной (i-тый) осмотр области пространства в момент времени
t_ocmi=t_ocmi-1+T,
фиксируют число обнаруженных целей (m_i) и при выполнении условия

где
P_нi накопленная вероятность обнаружения каждой цели группы на i-том осмотре, определяемая по измеренным ранее х_обн и d_обн и характеристике обнаружения РЛС, принимают решение о количестве целей в группе
n= m_i и переходят к осмотру области пространства в режиме сопровождения целей, либо вновь определяют период осмотра области пространства из соотношения (5).

В известных способах радиолокационного обнаружения группы разрешаемых воздушных целей не имеется признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемый способ от прототипа. Наличие вновь введенных признаков позволяет сократить время вскрытия численного состава группы за счет учета накопленной вероятности обнаружения каждой цели на последующих осмотрах. Известный способ определял только время начала уменьшения периода обзора и не позволял минимизировать энергетические затраты, следовательно, заявляемый способ удовлетворяет критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Возможность сокращения времени вскрытия численного состава группы в условиях ограничения энергетического ресурса РЛС и заданного рубежа обнаружения ожидаемого числа целей достигается за счет определения времени начала сокращения периода осмотра пространства, занимаемого группой целей, облучения этой области с минимально возможным периодом, начиная с этого момента, и принятия решения о численном составе группы при достижении требуемой достоверности обнаружения каждой цели.

На чертеже приведены графики зависимости среднего времени вскрытия численного состава группы целей от количества целей в группе для заявляемого способа и способа прототипа.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В современных условиях ведения боевых действий с массированным использованием средств воздушного нападения, когда в зоне ответственности средств ПВО одновременно находятся и сложным образом взаимодействуют группы воздушных целей различного тактического назначения, знание численного состава этих групп как одного из классификационных признаков является непременным условием всестороннего анализа и объективной оценки обстановки. На основе имеемой априорной информации может быть определено ожидаемое число целей в каждой группе и задан рубеж их обнаружения, обеспечивающий максимальную эффективность применения средств ПВО.

При использовании для освещения воздушной обстановки обзорной РЛС - средства, имеющего ограниченный энергетический ресурс, на начальном этапе вскрытия состава налета распределяют поисковые усилия РЛС так, чтобы обнаружить ожидаемое число целей на заданном рубеже с требуемой достоверностью. Для чего в момент обнаружения хотя бы одной цели измеряют отношение сигнал/шум (х_обн), дальность цели (d_обн) и радиальную скорость (V_r), по которым из соотношения (1) определяют время начала (t_нач) осмотра области пространства в окрестности обнаруженной цели с минимально возможным периодом. Вычисление t_нач осуществляют на основе расчета резерва времени (Δt_рез) в соответствии с (2) и интервала времени от момента обнаружения первой цели (t_обн) до момента уменьшения периода осмотра в соответствии с (3). При этом k₁ и k₂ число осмотров с периодом T_обн и T_min соответственно подбирают из условия минимизации разности (4), где P_нk накопленная за k₁+k₂ осмотров вероятность обнаружения каждой цели группы, которую определяют из рекуррентных соотношений [3]
при логике завязки траектории "2 из 2-х":
P_Hi=1 - [Q_i-1-Q_i-3(1-P_обнi-2)P_обнi-1P_обнi]
при логике завязки траектории "2 из 3-х":
P_Hi 1 [Q_i-1(1-P_обнi)+Q_i-3P_обнi (1-P_обнi-1) (1-P_обнi-2)]
где
Q_j накопленная вероятность необнаружения цели на j-том осмотре, при этом первым считается осмотр, в результате которого была обнаружена первая отметка первой цели, а следовательно,
Q_j 1 при j≅ 1; Q₂ P_обн1•P_обн2;
P_обнj вероятность обнаружения отметки цели на j-том осмотре, зависящая от дальности цели (d_j):
P_обнj f [(d_o / d_j )⁴] (10)
при этом вид функциональной зависимости (10) определяется известной характеристикой РЛС
P_обн f (x), (11)
т. е. зависимостью вероятности обнаружения отметки от значения отношения сигнал/шум (x), а d_o дальность, соответствующая значению отношения сигнал/шум, равного единице, которую для целей в свободном пространстве определяют из соотношения:

Сравнивая текущее время t с вычисленным t_нач, определяют период осмотра области пространства в окрестности обнаруженных целей из соотношения (5) и производят осмотры этой области с выбранным периодом. После каждого очередного (i-того) осмотра фиксируют число обнаруженных целей (m_i) и при выполнении условия (7), характеризующего требуемую достоверность вскрытия состава группы, принимают решение о количестве целей n m_i и переходят к осмотру области пространства в режиме сопровождения целей, либо вновь определяют период осмотра области пространства из соотношения (5), производят очередной осмотр, фиксируют число обнаруженных целей и проверяют выполнение условия (7). Иными словами, момент принятия решения о численном составе группы определяется апостериорной информацией числом обнаруженных целей после очередного осмотра.

Эффективность способа проверена методом математического моделирования, результаты которого представлены на чертеже, где приведено время вскрытия численного состава группы (t_вc) для заявляемого способа (график 1) и способа прототипа (график 2). В условиях, принятых для моделирования: ожидаемое число целей 8; период осмотра пространства при обнаружении 10 с; минимальный период осмотра пространства 2 с; время вскрытия численного состава группы разрешаемых целей с заданной достоверностью сократилось в среднем в 1,5 2 раза.

Способ может быть реализован в РЛС с управляемым распределением энергии.

Источники информации:
1. B.H. Brown, L. Ekchian, L.J. Lawdermit. Adaptive Features and Measurement Requirements. "FASCON'80, Res, Arlington, Va, 1980", p. 190-194.

2. Шишов Ю. А. Ворошилов В.А. Многоканальная радиолокация с временным разделением каналов, М. Радио и связь, 1987, 144 с.

3. Раков В.И. Оконечные устройства судовых РЛС. Л. Судостроение, 1986, 307 с.

Использование: в радиолокации, а именно способах вскрытия численного состава группы разрешаемых воздушных целей при радиолокационном наблюдении. Сущность изобретения: целью изобретения является сокращение времени вскрытия численного состава группы в условиях ограниченного энергетического ресурса РЛС и заданного рубежа обнаружения ожидаемого числа целей. Способ основан на уменьшении периода обзора области пространства, в которой предполагается наличие группы целей. Новым является измерение в момент обнаружения хотя бы одной цели отношения сигнал/шум, дальности цели и радиальной скорости, по которым определяют время начала уменьшения периода осмотра пространства в окрестности обнаруженных целей. Затем по полученным данным производят очередной осмотр области пространства, фиксируют число обнаруженных целей и при выполнении условия, характеризующего требуемую достоверность вскрытия численного состава группы, принимают решение о количестве целей. 1 ил.

Способ определения количества разрешаемых воздушных целей в группе, основанный на уменьшении периода осмотра области пространства, в которой предполагается наличие группы целей, отличающийся тем, что в момент обнаружения хотя бы одной цели измеряют отношение сигнал/шум Х_обн, дальность цели d_обн, и радиальную скорость v_r, по которым определяют время начала уменьшения периода осмотра t_нач из соотношения

где t_обн время обнаружения первой цели группы;
T_min минимальный период осмотра области пространства, характеризующий ограничения на допустимые энергетические затраты;
Δt_рез резерв времени для решения задачи вскрытия численного состава группы, определяемый из соотношения
Δt_рез = (d_обн- d_руб)/V_r ,
где d_руб задаваемый рубеж обнаружения ожидаемого числа целей n_ож,
Δt = Δt_рез- k₁• T_обн-(k₂- 1) • T_min ,
где T_обн период осмотра пространства при работе радиолокационной станции (РЛС) в режиме обнаружения целей;
K₁ и K₂ определяют из условия минимизации разности

где L задаваемый коэффициент, характеризующий требуемую достоверность принятия решения о численном составе группы;
P_нк накопленная за K₁ + K₂ осмотров вероятность обнаружения каждой цели группы, определяемая по измеренным Х_обн и d_обн,
и период осмотра области пространства в окрестности обнаруженных целей из соотношения

где t текущее время,
затем производят очередной i-й осмотр области пространства в момент времени
t_осмi t_осмi-1 + T, (6)
фиксируют число обнаруженных целей m₁ и при выполнении условия

где P_нi накопленная вероятность обнаружения каждой цели группы на i-м осмотре, определяемая по измеренным ранее X_обн и d_обн и характеристике обнаружения РЛС,
принимают решение о количестве целей в группе n m₁ и переходят к осмотру области пространства в режиме сопровождения целей, либо вновь определяют период осмотра области пространства из последнего соотношения.