СЛЕДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ СБЛИЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01S13/66 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных головках самонаведения (РГС) управляемых ракет для повышения их помехозащищенности в условиях воздействия сигнала помехи типа "антипод".

Известен следящий измеритель скорости сближения, содержащий последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты (УПЧ), смеситель (СМ), узкополосный УПЧ, ограничитель, обнаружитель, частотный детектор (ЧД), управитель и управляемый гетеродин (УГ), выход которого соединен со вторым входом СМ, вход УПЧ соединен с выходом приемного тракта РГС по промежуточной частоте и является входом измерителя скорости сближения.

Недостатком известного следящего измерителя скорости сближения является отсутствие его защищенности от воздействия сигнала помехи типа "антипод".

Наиболее близким к изобретению является следящий измеритель скорости сближения, содержащий последовательно соединенные СМ, УПЧ, ограничитель, ЧД, управитель и УГ, выход которого соединен со вторым входом СМ, первый вход которого соединен с выходом приемника РГС по промежуточной частоте и является входом измерителя скорости сближения [2]
Недостатком данного измерителя является низкая его помехозащищенность при воздействии сигнала помехи типа "антипод", что обусловлено отсутствием возможности его распознавания от сигнала, отраженного от истинной цели, и исключения его захвата на автосопровождение по доплеровской частоте.

Цель изобретения повышение помехозащищенности следящего измерителя скорости сближения за счет распознавания сигнала помехи типа "антипод" и исключения его захвата на автосопровождение по доплеровской частоте.

Указанная цель достигается тем, что в следящий измеритель скорости сближения, содержащий последовательно соединенные СМ, УПЧ, ограничитель, ЧД и управитель, УГ, выход которого соединен со вторым входом СМ, первый вход которого соединен с выходом приемника РГС по промежуточной частоте и является входом следящего измерителя скорости сближения, дополнительно введены анализатор помехи (АП), генератор пилообразного напряжения (ГПН), первый и второй умножитель и логические элементы ИЛИ и НЕ, причем вход АП подключен к выходу соединен с первым входом первого умножителя и входом логического элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом второго умножителя, первый вход которого соединен с выходом ГПН, а его выход с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход первого умножителя соединен с выходом управителя, а его выход со вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом УГ.

Кроме того, АП содержит первый и второй фазовые детекторы (ФД), первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первую и вторую линии задержки (ЛЗ), первый и второй сумматоры, фазовращатель, блок комплексного сопряжения и перемножения сигналов (БКСПС), коррелятор, вычислитель модуля (ВМ), цифровой блок сравнения (ЦВС), запоминающее устройство (ЗУ) и опорный гетеродин (ОГ), причем первые входы первого и второго ФД объединены и являются входом АП, выход ОГ соединен со вторым входом первого ФД непосредственно и через фазовращатель со вторым входом второго ФД, первый и второй входы коррелятора соответственно через первый сумматор, первую ЛЗ и первый АЦП и через второй сумматор, вторую ЛЗ и второй АЦП соединены соответственно с выходами первого и второго ФД, третий и четвертый входы с выходами соответственно первого и второго АЦП, а первый и второй выходы соответственно с первым и вторым входами БКСПС, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго АЦП, а первый и второй выходы со вторыми входами соответственно первого и второго сумматора, первый и второй входы ВМ соединены соответственно с первым и вторым выходами коррелятора, а выход с первым входом ЦБС, второй вход которого соединен с выходом ЗУ, а выход является выходом АП.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются: анализатор помехи, новые связи между известными и новыми признаками, т.е. схема следящего измерителя скорости сближения в целом.

Использование всех новых признаков позволяет повысить помехозащищенность измерителя скорости сближения при воздействии сигнала помехи типа "антипод" за счет распознавания от сигнала, отраженного от истинной цели, и исключения захвата на автосопровождение по доплеровской частоте, путем введения АП, ГПН, двух умножителей и логических элементов НЕ и ИЛИ.

На фиг. 1 представлена блок-схема следящего измерителя скорости сближения; на фиг. 2 блок-схема анализатора помехи; на фиг. 3 - функциональная схема блока комплексного сопряжения и перемножения сигналов; на фиг. 4 функциональная схема коррелятора.

Следящий измеритель скорости сближения содержит (фиг. 1) последовательно соединенные СМ 1, УПЧ 2, ограничитель 3, ЧД и управитель 5, УГ 6, АП 7, ГПН 8, первый 9 и второй 10 умножители, логический элемент ИЛИ 11 и логический элемент НЕ 12, причем выход УГ 6 соединен со вторым входом СМ 1, первый вход которого соединен с выходом приемника РГС по промежуточной частоте и является входом следящего измерителя скорости сближения, вход АП 7 подключен к выходу УПЧ 2, а выход соединен с первым входом первого умножителя 9 и входом логического элемента НЕ 12, выход которого соединен со вторым входом второго умножителя 10, первый вход которого соединен с выходом ГПН 8, а его выход с первым входом логического элемента ИЛИ 11, второй вход первого умножителя 9 соединен с выходом управителя 5, а его выход со вторым входом логического элемента ИЛИ 11, выход которого соединен со входом УГ 6.

Анализатор помехи (фиг. 2) 7 содержит первый 13 и второй 14 ФД, первый 15 и второй 16 АЦП, первую 17 и вторую 18 ЛЗ, первый 19 и второй 20 сумматоры, фазовращатель 21, БКСПС 22, коррелятор 23, ВМ 24, ЦБС 25, ЗУ 26 и ОГ 27, причем первые входы первого 13 и второго 14 ФД объединены и являются входом АП 7, выход ОГ 27 соединен со вторым входом первого ФД 13 непосредственно и через фазовращатель 21 со вторым входом второго ФД 14, первый и второй входы коррелятора 23 соответственно через первый сумматор 19, первую ЛЗ 17 и первый АЦП 15 через второй сумматор 20, вторую ЛЗ 18 и второй АЦП 16 соединен соответственно с выходами первого 13 и второго 14 ФД, третий и четвертый входы с выходами соответственно первого 15 и второго 16 АЦП, а первый и второй выходы соответственно с первым и вторым входами БКСПС 22, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого 15 и второго 16 АЦП, а первый и второй выходы со вторыми входами соответственно первого 19 и второго 20 сумматоров, первый и второй входы ВМ 24 соединены соответственно с первым и вторым выходами коррелятора 23, а выход с первым входом ЦБС 25, второй вход которого соединен с выходом ЗУ 26, а выход является выходом АП 7.

Блок 22 комплексного сопряжения и перемножения сигналов (фиг. 3) содержит первый 28, второй 29, третий 30 и четвертый 31 перемножители, третий сумматор 32 и первый вычитатель 33 и работает в соответствии со следующим алгоритмом
(A + jB)(C jD) (AC + BD) + j (BC AD), (1)
где
A и C действительные части комплексного сигнала соответственно на первом и третьем входах БКСПС 22;
B и D мнимые части комплексного сигнала соответственно на втором и четвертом входах БКСПС 22.

Коррелятор 23 (фиг. 4) содержит пятый 34, шестой 35, седьмой 36 и восьмой 37 перемножители, второй вычитатель 38, четвертый сумматор 39, первый 40 и второй 41 цифровые интеграторы. На выходах второго вычитателя 38 и четвертого сумматора 39 формируются соответственно действительная и мнимая части комплексного сигнала, полученного в соответствии со следующим алгоритмом
(E + jF)(C + jD) (EC FD) + j (FC + ED), (2)
где
E и C действительные части комплексного сигнала соответственно на первом и третьем входах коррелятора 22;
F и D мнимые части комплексного сигнала соответственно на втором и четвертом входах коррелятора 22, которые соответственно в первом 40 и втором 41 Цифровых интеграторах (на их выходах формируется комплексный сигнал A + jB).

BM 24 представляет собой два квадрата, входы которых являются соответственно первым и вторым входами BM 24, сумматор, входы которого соединены с выходами квадратов и вычислитель квадратного корня, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход является выходом BM 24.

Все блоки и устройства измерителя скорости сближения синхронизируются соответствующими сигналами, формируемыми в синхронизаторе (не показано).

Следящий измеритель скорости сближения работает следующим образом (фиг. 1).

Сигнал первой промежуточной частоты f_пр1, смещенный на доплеровскую частоту, характеризующую в общем случае скорость сближения с целью либо с истинной (полезный сигнал F_дс), либо с "мнимой" (сигнал помехи типа "антипод" F_да, который обусловлен отражениями радиолокационного сигнала от земной поверхности), с выхода приемника РГС по промежуточной частоте поступает на первый вход СМ1 вход следящего измерителя скорости сближения. На второй вход СМ1 подается напряжение с выхода УГ 6 с частотой f_уг. На выходе СМ1 формируется напряжение с частотой
f_пр2 f_уг f_пр1 F_дс(а), (3)
которое усиливается в УПЧ 2 и подается на ограничитель 3, устраняющий изменение огибающей напряжения, воздействующего на ЧД 4.

ЧД 4 с переходной частотой f_пр0 формирует напряжение рассогласования, пропорциональное (в первом приближении) разности f_пр2 f_пр0, и, следовательно, зависящее от частоты либо F_дс, либо F_да. Это напряжение поступает на управитель 5, который формирует сигнал, под действием которого меняется частота f_уг УГ 6, которая в следящей системе устанавливается такой, чтобы выполнялось приближенное равенство f_пр2 f_пр0.

Для того чтобы частота УГ 6 зависела только от доплеровской частоты F_дс, обусловленной скоростью сближения с истинной целью, а не "мнимой" (F_да), в предлагаемом техническом решении предлагается осуществить, во-первых, распознавание сигнала помехи "антипод" от сигнала, отраженного от истинной цели и, во-вторых, исключить захват на автосопровождение сигнала помехи типа "антипод".

Распознавание сигнала помехи типа "антипод" от сигнала, отраженного от истинной цели, производится по различию их во времени корреляции (фиг. 2).

Сигнал с выхода УПЧ 2 поступает через вход АП 7 на объединенные первые входы ФД 13 и 14. Опорными сигналами для их работы являются соответственно сигнал с выхода ГО 27 непосредственно и с поворотом на 90 градусов в ФВ 21. С помощью первого 15 и второго 16 АЦП осуществляется преобразование входных аналоговых напряжений на видеочастоте в цифровой код. Эти цифровые коды с выходов соответственно первого 15 и второго 16 АЦП поступают соответственно на входы первой 17 и второй 18 ЛЗ, третьи и четвертые входы БКСПС 22 и коррелятора 23.

Из-за переотражений сигнала от совокупности блестящих точек на земной поверхности (помеха типа "антипод") его ширина спектра будет больше ширины спектра сигнала, отраженного от истинной цели, т.е. время корреляции τ_а сигнала помехи типа "антипод" будет меньше времени корреляции полезного сигнала τ_с. Исходя из этого период задержки Т ЛЗ 17 и 18 в АП 7 выбран из следующего условия
τ_с > T > τ_а. (4)
С выходов первой 17 и второй 18 ЛЗ задержанные на время Т цифровые коды поступают на первые входы соответственно первого 19 и второго 20 сумматора. На их вторые входы поступают соответственно с первого и второго выходов БКСПС 24 цифровые коды результатов комплексного сопряжения и перемножения сигналов (с выходов третьего сумматора 32 и первого вычитателя 33 соответственно фиг. 3). В корреляторе 23 осуществляется операция комплексного перемножения выходных сигналов с АЦП 15, 16 и сумматоров 19, 20 и усреднение полученных результатов в цифровых интеграторах 40 и 41 (фиг. 4). В результате на первом и втором выходах коррелятора 23 будут сформированы квадратурные составляющие коэффициента корреляции входного сигнала, которые подаются соответственно на первый и второй входы БКСПС 23. Кроме того, по квадратурным составляющим коэффициента корреляции в ВМ 24 осуществляется формирование цифрового кода, соответствующего модулю коэффициента корреляции, который будет близок к единице для полезного сигнала, отраженного от истинной цели, и близок к нулю для сигнала помехи типа "антипод" (так как период задержки ЛЗ 19 и 20 выбран из условия (4)). Этот цифровой код поступает на первый вход ЦБС 25, где сравнивается с пороговым значением (близким к единице) с выхода ЗУ 26.

ЦБС 25 работает таким образом, что на его выходе формируется сигнал логической единицы только в том случае, если цифровой код, поступающий на его первый вход, превысит цифровой код порогового значения с выхода ЗУ 26, в противном случае формируется сигнал логического нуля. В результате, если на входе АП 7 присутствует сигнал помехи типа "антипод", то на его выходе сформируется сигнал логического нуля, в противном случае сигнал логической единицы.

Исключение захвата на автосопровождение сигнала помехи типа "антипод" осуществляется следующим образом.

Логический сигнал (ноль если на входе АП 7 присутствует сигнал помехи типа "антипод" и единица если присутствует полезный сигнал) с выхода АП 7 (фиг. 1) поступает на первый вход первого умножителя 9 и после инвертирования в логическом элементе НЕ 12 на второй вход второго умножителя 10. Если в АП 7 будет принято решение о том, что на выходе УПЧ 2 присутствует полезный сигнал (отраженный от истинной цели), то сигнал логической единицы с выхода АП 7 будет разрешающим для прохождения сигнала с выхода управителя 5 через логический элемент ИЛИ 11 на УГ 6, и после его инвертирования с помощью логического элемента НЕ 12 запрещающим для прохождения управляющего пилообразного напряжения с выхода ГПН 8. В результате частота УГ 6 будет изменяться в зависимости от частоты F_дс, а следовательно, будет осуществляться слежение за доплеровской частотой, обусловленной скоростью сближения с истинной целью.

Если в АП 7 будет принято решение о том, что на выходе УПЧ 2 присутствует сигнал помехи типа "антипод", то сигнал логического нуля с выхода АП 7 будет запрещающим для прохождения сигнала с выхода управителя 5 и разрешающим (после его инвертирования в элементе НЕ 12) для прохождения напряжения с выхода ГПН 8 через элемент ИЛИ 11 на УГ 6. В результате его частота будет изменяться не в зависимости от частоты F_да (т.е. контур слежения за частотой F_да в этом случае будет разомкнут), а от управляющего пилообразного напряжения. Последнее будет осуществляться до тех пор, пока в АП 7 не будет принято решение о присутствии на его входе сигнала, обусловленной скоростью сближения с истинной целью.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволяет повысить помехозащищенность следящего измерителя скорости сближения его захвата на автосопровождение по доплеровской частоте.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных головках самонаведения (РГС) управляемых ракет для повышения их помехозащищенности за счет распознавания сигнала помехи типа "антипод" и исключения его захвата на автосопровождение по доплеровской частоте. Следящий измеритель скорости сближения содержит смеситель 1, первый вход которого соединен с выходом приемника РГС по промежуточной частоте и является входом измерителя, усилитель промежуточной частоты 2, ограничитель 3, частотный детектор 4, управитель 5, управляемый гетеродин 6, анализатор помехи 7, генератор пилообразного напряжения 8, двух умножителей 9 и 10, и логических элементов ИЛИ 11 и НЕ 12. Анализатор помехи 7 содержит два фазовых детектора 13 и 14, объединенные первые входы которых являются входом анализатора помехи 7, два аналого-цифровых преобразователя 15 и 16, две линии задержки 17 и 18, два сумматора 19 и 20, фазовращатель 21, блок 22 комплексного сопряжения и перемножения сигналов, коррелятор 23, вычислитель 24 модуля, цифровой блок 25 сравнения, выход которого является выходом анализатора помехи 7, запоминающее устройство 26 и опорный гетеродин 27. 4 ил.

Следящий измеритель скорости сближения, содержащий последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, ограничитель, частотный детектор и управитель, управляемый гетеродин, выход которого соединен с вторым входом смесителя, первый вход которого является выходом сигнала приемника радиолокационной головки самонаведения по промежуточной частоте и является входом следящего измерителя скорости сближения, отличающийся тем, что в него введены генератор пилообразного напряжения, первый и второй умножители, элементы ИЛИ и НЕ и анализатор помехи, содержащий первый и второй фазовые детекторы, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первую и вторую линии задержки, первый и второй сумматоры, фазовращатель, блок комплексного сопряжения и перемножения сигналов, коррелятор, вычислитель модуля, цифровой блок сравнения, запоминающее устройство и опорный гетеродин, причем объединенные первые входы первого и второго фазовых детекторов, являющиеся входом анализатора помехи, соединены с выходом усилителя промежуточной частоты, выход опорного гетеродина соединен с вторым входом первого фазового детектора непосредственно и через фазовращатель с вторым входом второго фазового детектора, первый вход коррелятора соединен через последовательно соединенные первый сумматор, первую линию задержки и первый аналого-цифровой преобразователь с выходом первого фазового детектора, второй вход коррелятора соединен через последовательно соединенные второй сумматор, вторую линию задержки и второй аналого-цифровой преобразователь с выходом второго фазового детектора, третий и четвертый входы коррелятора соединены с выходами соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а первый и второй выходы соответственно с первым и вторым входами блока комплексного сопряжения и перемножения сигналов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а первый и второй выходы с вторыми входами соответственно первого и второго сумматоров, первый и второй входы вычислителя модуля соединены соответственно с первым и вторым выходами коррелятора, а выход с первым входом цифрового блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего устройства, выход цифрового блока сравнения, являющийся выходом анализатора помехи, соединен с первым входом первого умножителя и входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а его выход с первым входом элемента ИЛИ, второй вход первого умножителя соединен с выходом управителя, а его выход с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом управляемого гетеродина.