РАДАРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК G01S7/36 

Изобретение относится к радарным установкам для когерентных передачи и приема пачек радарных импульсов, снабженным передающим и приемным устройствами и видеопроцессором для обработки радарных эхо-сигналов.

Радарный аппарат этого типа известен из FR-A 2455288. В этом известном аппарате использован фазовращатель для осуществления хорошо известным способом сдвига фаз радарного импульса несколько раз в продолжении этого импульса. Принятые радарные эхо-импульсы автокоррелируются по транслируемому импульсу, в результате чего достигается увеличение разрешения по дальности и увеличение коэффициента "сигнал/помеха" в сжатом эхо-импульсе.

Данное изобретение не предназначено для сжатия эхо-сигналов, а служит для генерирования ложной информации, вводящей в заблуждение действующую станцию активных ответных радиопомех. Такая станция приспособлена для создания умышленных активных помех с помощью передатчика, который способен воспроизводить копию принятого радарного импульса. С этой целью установка активных ответных радиопомех запоминает первый из принятых в пачке радарный импульс и затем использует этот сохраненный в памяти импульс для генерации пачки смоделированных радарных эхо-сигналов, представляющих симитированную цель. В результате этого видеопроцессор не способен отличить симитированную цель от истинной цели. Путем последующего манипулирования смоделированными радарными импульсами станция активных помех может представить серьезную угрозу для оперативной эффективности радарной установки.

Данное изобретение имеет целью сделать станции активных ответных радиопомех менее эффективными; оно характеризуется тем, что передающее устройство приспособлено для передачи пачек радарных импульсов, причем передающий фазовращатель приспособлен для сдвига фазы индивидуальных передаваемых радарных импульсов пачки на выбранный сдвиг фазы, а приемное устройство снабжено приемным фазовращателем для придания принимаемому эхо радарного импульса сдвига фазы, обратного таковому, выбранному для передаваемого импульса.

Так как выбранный сдвиг фазы полностью аннулируется в принимаемом радарном импульсе, когерентность не затрагивается и общая эффективность радарной установки остается неизменной. С другой стороны принятые моделированные радарные импульсы, полученные из первого импульса пучка, имеют определенную скорость. Использование коррелятора в этом случае неэффективно. Предпочтительный вариант данного изобретения поэтому характеризуется тем, что установка снабжена видеопроцессором с блоком фильтров доплеровских частот для определения скоростей возможных целей, причем сдвиг фаз реализует выбранное распределение импульсов станции активных ответных помех по выходам блока фильтров доплеровских частот.

В первом варианте реализации изобретения сдвиг фаз выбран таким образом, чтобы получить по крайней мере в основном равномерное распределение импульсов станции активных ответных радиопомех по выходам блока фильтров доплеровских частот. Принимаемые сигналы станции радиопомех так сказать распределяются по доплеровскому домену /зоне/, после чего действительная цель может быть найдена посредством пороговой схемы, присоединенной к выходам блока фильтров доплеровских частот.

Во втором варианте реализации данного изобретения сдвиг фаз выбран таким образом, чтобы по крайней мере в основном направить принятый импульс станции активных ответных помех на предварительно выбранный выход блока фильтров доплеровских частот. В таком выборе предпочтение отдается такому фильтру доплеровских частот, который наименее релевантен, например выбирается выход фильтра, который представляет цель, движущуюся от радарной установки.

По-видимому, наиболее предпочтителен вариант реализации данного изобретения, который приспособлен для радарной установки с фазированной антенной решеткой, включающей множество фазированных элементов, каждый из которых снабжен по крайней мере одним фазовращателем. Благодаря этому имеется возможность реализации выбранного сдвига фазы на фазированный антенный элемент посредством по крайней мере одного фазовращателя, а это значительно упрощает конструкции установки. Для транслирования указанный по крайней мере один фазовращатель управляется по требуемому сдвигу фаз, необходимому для функционирования фазированной щетки, увеличенному на выбранный сдвиг фаз, и для приема по сдвигу фаз, необходимому для функционирования фазированной решетки, уменьшенному на выбранный сдвиг фаз.

Далее изобретение описывается более детально со ссылками на чертеж, на котором схематично показана радарная установка в соответствии с данным изобретением.

На чертеже представлена схема радарной установки согласно данному изобретению, в которой пачка радарных импульсов генерируется в передающем устройстве 1 с помощью генератора импульсов 2, причем каждый радарный импульс может быть снабжен сдвигом фазы с помощью фазовращателя 3. После фазовращателя 3 передаваемые импульсы поступают на антенну 6 через радарный передатчик 4 и приемно-передающее устройство 5. Радарные эхо-сигналы, принимаемые антенной 6 через приемно-передающее устройство 5, поступают в приемное устройство 7, которое включает приемник 8, хорошо известного в данной отрасли типа, а также фазовращатель 9.

Выходной сигнал фазовращателя 9 подается на видеопроцессор 10. Оба фазовращателя 3 и 9 управляются блоком управления 11, который сконструирован таким образом, что вращение фазы в фазовращателе 9 всегда обратно /реверсивно/ по отношению к вращению фазы в фазовращателе 3. Если фазовращатели 3, 9 могут, например, контролироваться цифровым способом, то таковой может быть легко осуществлен путем инвертирования /обращения/ цифрового слова, используемого для контроля фазовращателя 3 и подачи этого инвертированного цифрового слова в фазовращатель 9. Данное изобретение может быть также реализовано на основе одного фазовращателя, который может быть присоединен посредством двух переключателей либо к передающему устройству 1, либо к приемному устройству 7. В этом случае также необходим блок управления 11 для такого управления фазовращателем, чтобы в соответствии с принципом данного изобретения был скомпенсирован сдвиг фазы, возникающий во время передачи. Это от импульса к импульсу изменение фазы передаваемого сигнала и обратное изменение фазы принимаемого эхо-сигнала ни положительно, ни отрицательно не сказывается на функционировании радарной установки как таковой. Иная ситуация возникает, когда станция активных ответных радиопомех запоминает первый импульс в пачке и затем использует этот импульс для генерирования эхо-сигнала, представляющего ложную /симитированную/ цель. В этом случае фазовращатель 9 выдает индивидуальные импульсы в пачке с известным сдвигом фазы. В видеопроцессоре 10, который, как обычно, совмещает радарные эхо-сигналы пачки от цели, легко установить, что пачка импульсов, принадлежащая симитированной цели, обладает известной модуляцией. Можно подходящим способом коррелировать для каждой принимаемой пачки фазу индивидуальных импульсов с известной фазой, налагаемой фазовращателем 9. Если сдвиг фазы, осуществляемой фазовращателем 9, ограничен до инверсии /или нет/ фазы принимаемых радарных импульсов, видеопроцессор 10 может быть дополнен цифровым коррелятором общеизвестного в данной отрасли типа, что сводит к минимуму количество необходимого оборудования.

Разведывательная станция активных ответных радиопомех ретранслирует первый импульс в пачке с фазой, изменяющейся от импульса к импульсу, с целью имитировать цель, имеющую данную скорость. Коррелятор не сложной конструкции в этом случае не будет способен идентифицировать симитированную цель. В этой ситуации целесообразно использовать блок фильтров доплеровских частот, который в современных радарных системах обычно интегрируется с видеопроцессором 10. Две операции должны быть использованы для сведения к минимуму отрицательного эффекта, связанного с воздействием станции активных ответных радиопомех на радарную установку. Первая операция предусматривает равномерное распределение симитированных радарных импульсов по выходам блоков фильтров доплеровских частот. Как хорошо известно в данной области техники, выходы блока фильтров доплеровских частот присоединены к пороговой цепи, чьи пороговые величины выбраны так, чтобы ограничить количество ложных тревог. Увеличение принятого сигнала на всех выходах блока фильтров доплеровских частот одновременно приводит к интегральному увеличению пороговых величин. В результате радарная установка делается несколько менее чувствительной, но зато исключается возможность появления сигнала ложной цели на выходе видеопроцессора. Наиболее эффективный способ распространения имитированных радарных импульсов это придание последовательно транслируемым радарным импульсам псевдобеспорядочной выбранной фазы. Действие таких пучков импульсов, имеющих псевдохаотичную фазовую модуляцию, может быть легко смоделировано для определенного типа блоков фильтров доплеровских частот. Преимущества этого способа в том, что фазовая модуляция, производимая станцией активных ответных радиопомех, не сказывается существенно на равномерности распределения имитированных радарных импульсов по различным выходам блока фильтров доплеровских частот. Если рассматривать возможность применения только двухфазных кодов, то наиболее подходящими являются коды Баркера или подобные им коды, так как коды Баркера ограничены по длине, которая соответствует ширине пучка.

Другой способ заключается в направлении имитированных радарных импульсов к выбранному выходу блока фильтров доплеровских частот. Этот выход выбирается таким, чтобы цель, содержащаяся в нем, имела сравнительно небольшое значение; к такого рода целям относятся, например, цели с нулевой скоростью. Это разумеется, не даст какого либо результата, так как при неиспользуемых фазовращателях 3, 9 станция активных ответных радиопомех будет действовать без препятствий. Лучшей альтернативой является выбор такого выхода, который соответствует отрицательной скорости цели, т.е. цели, которая движется от радарной установки. Такая цель не представляет серьезной угрозы. Если блок фильтров доплеровских частот служит для измерения скоростей в диапазоне от -V_max до +V_max, причем V_max, например, 900 м/с, возможно выбрать фазовую модуляцию, осуществляемую фазовращателем 3, такую, что цель, имитируемая станцией активных ответных радиопомех без доплеровской скорости, поступала на выход фильтра со скоростью, соответствующей V_max/2, т.е. 450 м/с. Таким образом, обеспечивается, что все имитируемые цели, имеющие имитированную доплеровскую скорость в диапазоне от -V_max/2 до +V_max/2, оказываются в диапазоне отрицательных величин скорости, т.е. в таком диапазоне, который не представляет серьезной угрозы. Очевидно, что упомянутый эффект достигается с помощью фазовой модуляции, которая увеличивается на 90 градусов на передаваемый импульс, в результате чего принятые имитированные импульсы будут уменьшены на 90 градусов как смодулированные фазовращателем 9.

В случае радарной установки с фазированной решеткой, снабженной множеством фазированных модулей, можно утверждать, что радарная установка, схематично представленная на чертеже за исключением видеопроцессора 10 может быть с успехом присоединена к каждому модулю, причем процессор 10 в устройстве с фазированной антенной решеткой будет служить для всех модулей. Кроме того, модули могут быть снабжены лишь одним фазовращателем, используемым как для передачи так и для приема, причем это не отразится на эффективности работы радарной установки при условии, что этот единственный фазовращатель должным образом регулируется во время трансляции и приема.

По аналогии с приведенным выше описанием фазовращатель 3 осуществляет выборочный сдвиг фазы в транслируемых радарных импульсах. Следует заметить, однако, что настоящее назначение фазовращателя 3 это формирование радиолокационного луча и управление им. Однако этот радиолокационный луч не изменяется, если выбранный сдвиг фазы прилагается ко всем фазовращателям 3. Это может быть достаточно просто реализовано в компьютере, управляющем радиолокационным лучом, не показанным здесь, который заменяет блок управления 11. Такой компьютер представляет собой стандартный элемент в фазированной антенной решетке. Указанный сдвиг фаз может быть также уничтожен после приема путем вычитания выбранной фазы из настройки фазовращателя 9, рассчитанной для каждого модуля компьютером управления радиолокационным лучом.

Радарная установка снабжена передающим устройством, имеющим передающий фазовращатель для придания каждому передаваемому импульсу в пачке выбранного сдвига фазы, приемным устройством, имеющим приемный фазовращатель для ликвидации выбранного сдвига фазы после приема. Технический результат заключается в обеспечении надежного радарного транслирования и позволяет "обмануть" действующую установку активных ответных радиопомех. 2 c. и 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Радарная установка для когерентных передачи и приема радарных импульсов, содержащая передающее устройство, имеющее передающий фазовращатель и приспособленное для передачи пачек радарных импульсов приемное устройство, видеопроцессор для обработки принимаемых эхо-сигналов, отличающаяся тем, что приемное устройство снабжено приемным фазовращателем, причем оба фазовращателя управляются блоком управления так, что передающий фазовращатель приспособлен для сдвига фаз индивидуально передаваемых радарных импульсов в пачке на выбранный сдвиг фазы, а приемный фазовращатель придает принимаемому эхо радарного сигнала сдвиг фазы, обратный выбранному для передаваемого радарного импульса. 2. Радарная установка для когерентных передачи и приема радарных импульсов, содержащая передающее устройство, приемное устройство, видеопроцессор для обработки принимаемых это сигналов и фазовращатель, отличающаяся тем, что установка снабжена блоком управления фазовращателем и двумя переключателями для присоединения фазовращателя либо к передающему устройству во время передачи, либо к приемному устройству во время приема, при этом блок управления управляет фазовращателем таким образом, чтобы был скомпенсирован сдвиг фазы, возникающий во время передачи. 3. Радарная установка по п. 1, отличающаяся тем, что видеопроцессор снабжен коррелятором для корреляции фазы радарных импульсов в принимаемой пачке по фазе в передаваемой пачке для генерации сигнала, который указывает, работает или нет станция активных ответных радиопомех. 4. Радарная установка по п. 1, отличающаяся тем, что видеопроцессор снабжен блоком фильтров доплеровских частот для определения скоростей возможных целей с возможностью реализации с помощью сдвига фаз селективного распределения импульсов, полученных от станции активных ответных радиопомех по выходам фильтров доплеровских частот. 5. Радарная установка по п.2, отличающаяся тем, что видеопроцессор снабжен коррелятором для корреляции фазы радарных импульсов в принимаемой пачке по фазе в передаваемой пачке для генерации сигнала, который указывает, работает или нет станция активных ответных радиопомех. 6. Радарная установка по п.2, отличающаяся тем, что видеопроцессор снабжен блоком фильтров доплеровских частот для определения скоростей возможных целей с возможностью реализации с помощью сдвига фаз селективного распределения импульсов, полученных из станции активных ответных радиопомех по выходам фильтров доплеровских частот.