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

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для распознавания воздушных целей различных размеров и конфигурации.

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 2-го умножителя частоты и 1-м входом фазового детектора, выход которого соединен со входом индикатора, а 2-й вход с выходом усилителя промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, 1-й и 2-й входы которого связаны соответственно с выходом второго умножителя частоты и антенного переключателя, а 2-й вход усилителя мощности соединен с выходом импульсного модулятора [1, с.200, рис.7.12 аналог]
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 неподвижных целей на фоне подстилающей поверхности.

Известно также радиолокационное устройство распознавания целей [1, с. 201, рис.7.13 прототип] состоящее из индикатора и приемопередатчика, содержащего генератор, импульсный модулятор (ИМ), усилитель мощности (УМ), антенный переключатель (АП), антенну (А), первый и второй смесители, гетеродин, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и фазовый детектор (ФД). При этом генератор связан своим выходом со 2-м входом 1-го смесителя и 1-м входом УМ, 2-й вход которого связан с выходом ИМ, а выход с А через АП, выход которого связан с 1-м входом 2-го смесителя, 2-й вход которого соединен с выходом 1-го смесителя, а выход связан со входом УПЧ, выход которого подключен ко 2-му входу ФД, выход которого связан с индикатором, а 1-й вход связан с гетеродином, который также связан с 1-м входом 1-го смесителя.

Данное устройство не обеспечивает высокой достоверности распознавания воздушных целей, так как оно не может распознавать неподвижные или малоподвижные цели на фоне местных предметов и метеообразований, а также цели, имеющие одинаковые радиальные составляющие вектора скорости.

Целью изобретения является повышение вероятности правильного распознавания воздушных целей за счет использования высокоинформативного признака распознавания, выражающего скорость изменения фазы огибающей сигнала в пределах отраженного линейно -частотно-модулированного импульса в зависимости от конфигурации цели.

Это достигается тем, что в состав известного устройства [2] дополнительно вводят усилитель высокой частоты (УВЧ), генератор линейно-частотно -модулированного сигнала (ЛЧМС), амплитудный детектор (АД), линию задержки (ЛЗ), двухполупериодный выпрямитель (ДППВ), сумматор и блок идентификации (БИ). При этом выход генератора ЛЧМС соединяют с 1-м входом 1-го смесителя, выход которого связывают с 1-м входом УМ, а 2-й вход со 2-м входом 2-го смесителя, 1-й вход которого подключают к выходу УВЧ, вход которого подключают к выходу АП, выход УПЧ соединяют со входом АД, выход которого связывают одновременно со входом ЛЗ и 2-м входом ФД, 1-й вход которого подключают к выходу ЛЗ, а выход ко входу ДППВ, выход которого соединяют со входом сумматора, выход которого связывают со входом БИ.

Предложенное построение схемы позволяет заявленному устройству повысить качество распознавания воздушных целей за счет анализа величины изменения фазы огибающей отраженного ЛЧМС за промежуток времени, значительно меньший длительности отраженного импульса, в пределах которого анализируется величина данного изменения фазы.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства распознавания воздушных целей.

Устройство состоит из 16 функциональных элементов: ИМ 1, УМ 2, АП 3, А 4, генератора ЛЧМС 5, 1-го смесителя 6, УВЧ 7, УПЧ 8, БИ 9, генератора 10, 2-го смесителя 11, АД 12, сумматора 13, ДППВ 14, ФД 15 и ЛЗ 16. Выход ИМ 1 связан со 2-м входом УМ 2, выход которого связан с вход-выходом А 4 через АП 3, выход которого соединен со входом УВЧ 7, выход которого подключен к 1-му входу 2-го смесителя 11, 2-й вход которого связан одновременно со 2-м входом 1-го смесителя 6 и выходом генератора 10, а выход со входом УПЧ 8, который своим выходом подключен ко входу АД 12, выход которого связан со входом ЛЗ 16 и 2-м входом ФД 15, 1-й вход которого соединен с выходом ЛЗ 16, а выход со входом ДППВ 14, выход которого связан со входом накапливающего сумматора 13, выход которого подключен ко входу БИ 9, причем 1-й вход 1-го смесителя 6 связан с выходом генератора ЛЧМС 5, а выход с 1-м входом УМ 2.

Устройство распознавания работает следующим образом.

Генератор 10 вырабатывает высокочастотные электромагнитные колебания на несущей частоте f_о и подает их на 2-й вход 1-го смесителя 6, на 1-й вход которого поступает сигнал с выхода генератора ЛЧМС 5. генератор ЛЧМС 5 вырабатывает электромагнитные колебания со средней частотой f_пр, изменяющейся периодично от f_пр- Δf_лчм/2 до f_пр+ Δf_лчм/2 где Δf_лчм девиация ЛЧМС. На выходе 1-го смесителя таким образом вырабатывается сигнал с частотой f_o+ f_пр± Δf_лчм/2 который поступает на 1-й вход УМ 2, где усиливается и модулируется по закону, диктуемом управляющим сигналами ИМ 1, которые поступают на 2-й вход УМ 2. С выхода УМ 2 мощные линейно-частотно-модулированные импульсы через АП 3 поступают на вход А 4 и излучаются ею в направлении распознаваемой цели.

Отраженные целью сигналы принимаются А4 и через АП 3 передаются на вход УВЧ 7, где происходит их усиление на высокой частоте. С выхода УВЧ 7 отраженные сигналы поступают на 1-й вход 2-го смесителя 11, 2-й вход которого соединен с выходом генератора 10. В смесителе 11 происходит преобразование частоты отраженных сигналов, так что на его выходе формируется сигнал на частоте f_пр± Δf_лчм/2 который подается на вход УПЧ 8. Являясь широкополосным, УПЧ 8 усиливает и пропускает на свой выход все сигналы, частота которых находится в пределах от f_пр- Δf_лчм/2 до f_пр+ Δf_лчм/2 Эти сигналы поступают на вход АД 12, где производится выделение огибающей отраженного сигнала в пределах одного импульса. С выхода АД 12 сигнал поступает на вход ЛЗ 16 и 2-й вход ФД 15. Известно, что в квазиоптической области отражения радиоволн изрезанность огибающей отраженного ЛЧМС определяется индивидуальными особенностями целей. У целей более крупных размеров и более сложной конфигурации флюктуации амплитуды огибающей наиболее ярко выражены по сравнению с малоразмерными целями. У малоразмерных целей амплитуда огибающей отраженного ЛЧМС изменяется медленнее, то есть время корреляции сигналов таких целей больше. Отсюда очевидно, что за один и тот же интервал времени Δt (сравнимый с длительностью наиболее узкого лепестка огибающей сигнала, отраженного сложной крупноразмерной целью) изменение фазы огибающей у малоразмерной цели будет существенно меньше, чем у крупноразмерной. Этот факт положен в основу работы предлагаемого устройства. Для выделения информации о скорости изменения фазы огибающей ЛЧМС в схеме устройства используется ЛЗ 16. Время задержки ЛЗ 16 выбирается на основе выражения Δt_з = cτ_и/(4L_maxΔf_лчм) где с скорость света; τ_и длительность зондирующего импульса, L_max максимальное расстояние между проекциями участков локального отражения на линию визирования цели на всех назначенных для распознавания цели; с скорость света. Например, если девиация ЛЧМС составляет 100 МГц; длительность импульса τ_и 30 мкс, а L_max 50 м, то время задержки должно составлять Δt_з 0,45 мкс.

Сигнал с выхода АД 12, задержанный в ЛЗ 16 на время Δt_з, поступает на 1-й вход ФД 15. На выходе ФД 15 формируется сигнал, пропорциональный разности фаз огибающей отраженного ЛЧМС в точках, разнесенных по времени на Δt_з Как указывалось выше, для различных целей фаза огибающей за Δt_з изменяется на разную величину. Поэтому и напряжение на выходе ФД 15 в случае пеленгации разных целей будет отличаться. Этот сигнал подается на вход ДППВ 14, где происходит их выпрямление. Таким образом, выходной сигнал ДППВ 14 не зависит от знака изменения фазы огибающей, а характеризует только абсолютное значение такого изменения, т.е. в конечном счете, зависит от скорости изменения фазы огибающей отраженного ЛЧМС.

Поскольку единичное дискретное изменение фазы огибающей малоинформативно и непредставительно, выходные сигналы ДППВ 14 поступают на вход сумматора 13, где интегрируются на заданном интервале времени. Если интегрирование в указанном выше примере производится в течение одного полного отраженного импульса, то усреднение результата будет проводиться по N=30/0,45•65 отсчетам. С выхода сумматора 13 сигнал, равный сумме поступивших на его вход сигналов, подается на вход БИ 9, где сравнивается с набором пороговых сигналов. По результатам такого сравнения определяется класс распознаваемой цели.

Как видно из описания работы устройства, оно способно обеспечить высокую достоверность распознавания воздушных целей, имеющих как разные, так и одинаковые радиальные скорости в свободном пространстве или на фоне подстилающей поверхности в широком диапазоне дальностей, так как признак распознавания является информативным и не зависящим от дальности до цели.

Устройство распознавания воздушных целей. Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в интересах распознавания воздушных целей с помощью РЛС с ЛЧМ -сигналом. Цель изобретения - повысить вероятность правильного радиолокационного распознавания воздушных целей. Поставленная цель достигается тем, что в состав устройства дополнительно вводят усилитель высокой частоты, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, амплитудный детектор, линию задержки, двухполупериодный выпрямитель, сумматор, блок идентификации и изменяют соответствующим образом межблочные связи. За счет этого при распознавании целей используется высокоинформативный признак, выражающий интенсивность изменения фазы огибающей отраженного ЛЧМ -сигнала за промежуток времени, сравнимый с величиной наиболее узкого лепестка огибающей. Использование данного признака повышает достоверность распознавания целей в широком диапазоне дальностей. 1 ил.

Устройство распознавания воздушных целей, содержащее первый смеситель, связанный с его вторым входом своим выходом генератор, второй смеситель, связанный с его выходом своим входом усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, антенну, связанный с ней своим вход-выходом антенный переключатель, связанный с его входом своим выходом усилитель мощности и связанный с его вторым входом своим выходом импульсный модулятор, отличающееся тем, что дополнительно в состав устройства введены генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, линия задержки, двухполупериодный выпрямитель, накапливающий сумматор и блок идентификации, причем выход генератора линейно-частотно-модулированного сигнала соединен с первым входом первого смесителя, выход которого связан с первым входом усилителя мощности, а второй вход также с вторым входом второго смесителя, первый вход которого подключен к выходу усилителя высокой частоты, вход которого связан с выходом антенного переключателя, выход усилителя промежуточной частоты связан с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с входом линии задержки и вторым входом фазового детектора, первый вход которого подключен к выходу линии задержки, а выход к входу двухполупериодного выпрямителя, выход которого связан с входом накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом блока идентификации.