СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2003 года по МПК G01S13/00 

Описание патента на изобретение RU2211458C2

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в перспективных РЛС для контроля воздушного пространства.

Необходимым условием этого контроля является знание координат всех объектов, находящихся в контролируемом пространстве, с точностью по дальности 20÷30 м, по углу места и азимуту 20'÷40'.

Для этого нужно прежде всего с высокой вероятностью обнаружить объект на границе контролируемой зоны.

Как правило, для выполнения этих функций используют РЛС с игольчатой формой диаграммы направленности антенны.

Требуемую точность измерения дальности при этом обеспечивают за счет применения широкополосных сигналов (Справочник по радиолокации / Под ред. М. Сколника. М.: Сов. радио, т.1, 1976, с.16).

Точность измерения угловых координат обеспечивают путем выбора длины волны сигнала и параметров антенны, исходя из соотношения, определяющего среднеквадратичную ошибку измерения угловой координаты, которое, например, для одноканального метода весовой обработки пачки отраженных сигналов имеет вид (Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1970, с.290):

где q - отношение сигнал-шум;
λ - длина волны РЛС;
d - размер апертуры антенны.

В качестве обзорных РЛС, как правило, используют РЛС S-диапазона (λ=7÷15 см). Типовой обзорной РЛС S-диапазона может служить RAT-31S (Радиоэлектроника за рубежом, 1980, 17, с.23), применяемая в системах управления воздушным движением и ПВО.

Недостаток этого способа состоит в том, что концентрация энергии при осмотре каждого направления недостаточна для обнаружения малозаметных объектов, поскольку за короткий период обзора (единицы секунд) требуется осмотреть контролируемую зону, состоящую из тысяч направлений.

Увеличить концентрацию энергии можно за счет увеличения мощности РЛС. Для мобильных РЛС это не представляется возможным.

Известен способ обнаружения и измерения координат объектов, основанный на пеленгации излучений бортовых радиоэлектронных средств (РЭС) объекта из разнесенных в пространстве точек, на вычислении координат источника излучений триангуляционным методом (Справочник. . . т.4, с.194, 2 абз. сверху и снизу, с.206, 2 абз. сверху).

Этот способ функционирует и по отраженной энергии внешних источников, облучающих объект, в т.ч. источников природного характера (там же, с.213, последний абз. с.214, 3 абз. сверху).

При современном развитии систем управления и контроля воздушным движением концентрация наземных РЛС, такова, что каждый летательный аппарат (ЛА) (далее объект), постоянно облучается этими РЛС. Поэтому любой объект является источником излучений независимо от того, работают его бортовые РЭС или нет. С помощью разнесенных в пространстве приемных пунктов по излучениям объекта он может быть обнаружен и измерены его координаты: дальность - D, азимут - β, угол места - ε. При этом уровень энергии облучения объекта близкорасположенными РЛС может быть достаточным для обнаружения переотраженной объектом энергии в достаточно удаленных приемных пунктах. Поскольку сигналы РЛС в приемных пунктах в общем случае неизвестны, то переотражения могут обнаруживаться как шумовые, превышающие установленный порог. Например, факт приема переотраженной объектом энергии на приемном пункте может быть обнаружен по возрастанию числа шумовых выбросов в единицу времени, превышающих установленный порог.

Преимущество такого способа состоит в том, что при этом не требуется затрачивать энергию на облучение объекта. Недостаток - в том, что для его реализации необходимо иметь несколько разнесенных позиций для пеленгации с обеспечением связи между ними. Такой способ трудно реализовать в мобильных РЛС. Кроме того, при таком способе обнаруженные объекты будут потеряны при перерыве процесса облучения объекта.

Наиболее близким техническим решением является способ радиолокационного обнаружения и измерения координат объектов, основанный на использовании в качестве обзорной - длинноволновой РЛС (РЛСд), которая осуществляет обзор пространства, обнаруживает объекты, измеряет их координаты и передает данные сопровождения на коротковолновую РЛС (РЛСк). РЛСк после обнаружения по этим данным объекта осуществляет его сопровождение с более высокой точностью измерения угловых координат (Interavia, 1987, IV, р.331-33).

Эффективность способа основана на том, что современные ЛА имеют в длинноволновом диапазоне эффективную поверхность рассеяния (ЭПР) значительно выше, чем в коротковолновом диапазоне. Так, например, в УВЧ-диапазоне (λ=30 см-1 м, Справочник... т.1, 1976, с.21) ЭПР в 7 раз выше, чем в S-диапазоне, а для перспективных ЛА эта разница составляет 100 раз (БИНТИ 4692291, ТАСС 12.11.86). Но при этом из-за больших значений (см. выше) точность измерения азимута с помощью РЛСд недостаточна, а угол места, как правило, длинноволновой РЛС не измеряется. Поэтому в способе-прототипе предусмотрено, что после обнаружения объекта, измерения его координат и сопровождения с достигаемыми РЛСд точностями, информацию передают РЛСк, которая измеренные РЛСд координаты уточняет и продолжает сопровождать объект. При этом РЛСк осматривает не все пространство, а только те сектора, где РЛСд обнаружила объекты.

Недостаток способа состоит в необходимости иметь еще и РЛСк.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи увеличения точности измерения угловых координат при использовании в качестве обзорной - длинноволновой РЛС.

Эта задача решается на основе дополнительного использования канала приема внешних излучений в более коротковолновом, чем у РЛСд, диапазоне.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе радиолокационного обнаружения и измерения координат объектов, основанном на использовании в качестве обзорной - длинноволновой РЛС (РЛСд), согласно изобретению дополнительно в пространстве, прилегающем к азимутальному направлению на объект β, измеренному РЛС определяют интенсивность излучений (уровень шума) на более высоких, чем у РЛСд, частотах радиоэлектронных средств (РЭС), которые могут облучать объект или излучать с его борта, измеряют угловые координаты βii каждого i-го направления, в котором обнаружено превышение интенсивности излучения установленного порога, вычисляют разность Δβi = |β-βi| и в качестве угловых координат объекта берут координаты j-го направления βjj, для которого разность Δβj не превышает допустимого значения; при обнаружении m направлений с координатами β11;...βmm; для которых разности Δβ1...Δβm не превышают допустимого значения, принимают решение об обнаружении группы неразрешаемых РЛСД объектов с угловыми координатами β11;...βmm; при обнаружении S объектов, разрешаемых РЛСд только по дальности, координаты j-го направления βjj привязывают к дальности r-го объекта, для которого разность Δβ(r)j

наименьшая; при обнаружении в анализируемом направлении повышенного уровня излучений одновременно на нескольких частотах для определения угловых координат берут излучение, обеспечивающее наибольшую точность их измерений.

Суть изобретения состоит в следующем.

Длинноволновая РЛС (РЛСд) осуществляет обзор контролируемого пространства, обнаруживает объект, измеряет дальность и азимут β. Дополнительно в пространстве, прилегающем к азимутальному направлению β измеряют уровень излучений в более коротковолновом диапазоне, чем у РЛСд, наземных или бортовых радиоэлектронных средств. Такими средствами могут быть другие РЛС, бортовые высотомеры телецентры и др., т.е. те средства которые могут облучать обнаруженный объект и сигналы которых он будет отражать.

Время приема на РЛСд отраженных сигналов, точнее их параметры в общем случае могут быть неизвестными, поэтому они будут восприниматься как шумы. Установка порога обнаружения повышенного уровня излучений может быть выполнена различными способами. Наиболее просто его можно установить на основе измерения среднего значения уровня шумов в осматриваемом секторе, т.е. путем усреднения по пространству. Более точно можно установить порог на основе формирования "карты шумов", т.е. усреднения во времени. Для этого в начальный момент времени работы РЛСд измеряют и запоминают уровень шумов в каждом направлении, в результате чего и формируется "карта...", которая будет изменяться при изменении радиолокационной обстановки. Так, при отсутствии объектов сигналы всех РЛС, находящихся под отрицательными углами относительно РЛСд, не будут воздействовать на нее. При появлении объекта в направлении βii "карта шумов" изменится: в этом направлении увеличится уровень шумов за счет приема отраженных от объекта сигналов всех РЛС, облучающих его, и установленный порог обнаружения будет превышен. Максимальный азимутальный размер сектора, в котором вокруг азимута β определяют интенсивность излучений (уровень шумов), целесообразно ограничить азимутальным размером принятой пачки отраженных сигналов РЛСд (собственных сигналов) - ΔА, а угломестный - шириной диаграммы направленности антенны РЛС в угломестной плоскости. Допустимым значением разности Δβi в общем случае может быть величина , поскольку при одноканальном методе весовой обработки пачки отраженных сигналов азимут определяют по ее центру. Однако, если в результате распознавания установлено, что объект одиночной, то это значение может быть ограничено погрешностью измерения РЛСд азимута объекта.

Если в результате анализа уровня излучений в азимутальном секторе размером ΔA обнаружено m направлений с координатами β11;...βmm, для которых при j=1...m, то принимают решение об обнаружении на дальности D группы неразрешаемых РЛСд объектов с угловыми координатами β11;...βmm.

При обнаружении в перекрывающихся азимутальных секторах (т.е. неразрешаемых РЛСд по азимуту) S объектов на дальностях D1,... DS координаты j-го направления берут в качестве угловых координат r-го объекта, обнаруженного на дальности Dr при условии, что разность Δβ(r)j

наименьшая, т.е. Δβ(r)j
<Δβ(l)j
при l=I...S и l≠r.

Если в направлении βjj обнаружен увеличенный уровень излучений одновременно на нескольких частотах, что для определения координат берут частоту, на которой точность измерений выше, т.е. если размеры апертуры антенны (см. выше) для всех анализируемых излучений одинаковы, то берут излучение, для которого величина наименьшая.

Таким образом, за счет того, что угловые координаты обнаруженного РЛСд объекта измеряются в диапазоне более высоких, чем у РЛСд, частотах, обеспечивается измерение угла места и повышение точности измерения азимута объекта при реализуемых размерах антенны.

Похожие патенты RU2211458C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ 1995
  • Беляев Б.Г.
  • Жибинов В.А.
  • Покрас И.С.
RU2099738C1
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ 1995
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
RU2092868C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА 2002
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
RU2218581C2
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, КОМПЛЕКС РЛС ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА И РЛС ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЛЕКСА 1998
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
  • Щекотов Ю.П.
RU2127436C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ МАЛОЗАМЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ 1994
  • Беляев Б.Г.
RU2099737C1
СПОСОБ ОБЗОРА ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИЕЙ С ПЛОСКИМ ЛУЧОМ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ 1996
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
RU2096802C1
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ 1997
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
  • Щекотов Ю.П.
RU2126543C1
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ И РЛС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1998
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
  • Щекотов Ю.П.
RU2149421C1
РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ (ВАРИАНТЫ) И РЛС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1998
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
  • Скоков А.Л.
  • Стародымов П.В.
  • Щекотов Ю.П.
RU2145093C1
СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ 1998
  • Беляев Б.Г.
  • Голубев Г.Н.
  • Жибинов В.А.
  • Щекотов Ю.П.
RU2137152C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в перспективных РЛС для контроля воздушного пространства. Способ радиолокационного обнаружения и измерения координат объектов основан на использовании в качестве обзорной - длинноволновой РЛС (РЛСд), при этом в пространстве, прилегающем к азимутальному направлению на объект β, измеренному РЛСд, определяют интенсивность излучений на более высоких, чем у РЛСд, частотах радиоэлектронных средств (РЭС), которые могут облучать объект или излучать с его борта, измеряют угловые координаты βii каждого i-го направления, в котором обнаружено превышение интенсивности излучений установленного порога, вычисляют разность Δβi = |β-βi| и в качестве угловых координат объекта берут координаты j-го направления β1j, для которого разность Δβi не превышает допустимого значения, при обнаружении m направлений с координатами β11;...βmm, для которых разности Δβ1...Δβm не превышают допустимого значения, принимают решение об обнаружении группы неразрешаемых РЛСд объектов с угловыми координатами β11mm, при обнаружении S объектов, разрешаемых РЛСд только по дальности, координаты j-го направления привязывают к дальности r-го объекта, для которого разность Δβ(r)j

наименьшая. 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 211 458 C2

1. Способ радиолокационного обнаружения и измерения координат объекта, включающий в себя обзор контролируемого пространства, обнаружение объекта, измерение дальности до него и его азимута β, осуществляемые длинноволновой РЛС (РЛСд), отличающийся тем, что дополнительно в пространстве, прилегающем к азимутальному направлению на объект β, определяют интенсивность излучений на более высоких, чем у РЛСд, частотах радиоэлектронных средств, которые могут облучать объект или излучать с его борта, измеряют угловые координаты βii, ...βj, εj; . . . βmm, . . . соответственно i-го, . . . j-го, . . . m-го, . . . направлений, в которых обнаружено превышение интенсивности излучения установленного порога, вычисляют разности Δβi = |β-βi|,...,, . . . Δβj = |β-βj|,...,, . . . Δβm = |β-βm|, . . . и в качестве угловых координат объекта берут азимут βj и угол места εj j-го направления, для которого разность Δβj не превышает допустимого значения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обнаружении m направлений, в которых обнаружено превышение интенсивности излучения установленного порога, с угловыми координатами β11;...βmm, для которых модули разностей между азимутом объекта и их азимутами - Δβ1...Δβm не превышают допустимого значения, принимают решение об обнаружении группы не разрешаемых РЛСд объектов с угловыми координатами β11, . . . βmm. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обнаружении S объектов, разрешаемых РЛСд только по дальности, угловые координаты j-го направления βjj привязывают к дальности r-го объекта, для которого модуль разности между его азимутом и азимутом j-го направления Δβj,r имеет наименьшее значение. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обнаружении в анализируемом направлении повышенной интенсивности излучения одновременно на нескольких частотах для определения угловых координат берут излучение, обеспечивающее наибольшую точность их измерений.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2211458C2

Interavia, 1987, IV, р.331-33
Справочник по радиолокации./Под ред
М.СКОЛНИКА
- М.: Советское радио, 1978, т.4, 194, 206, 213, 214
RU 94038970 А1, 20.07.1996
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МАЛОЗАМЕТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 1991
  • Кучеров Вячеслав Иванович[Tj]
  • Банков Владимир Николаевич[Tj]
  • Пандурин Виктор Александрович[Tj]
  • Гафуров Вадуд Гафурович[Tj]
RU2042957C1
RU 2002276 С1, 30.10.1993
US 4806936, 21.02.1989.

RU 2 211 458 C2

Авторы

Беляев Б.Г.

Голубев Г.Н.

Жибинов В.А.

Даты

2003-08-27Публикация

2000-12-28Подача