СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2003 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при разработке перспективных РЛС или при их модернизации.

Для обеспечения контроля воздушного пространства необходимо обнаруживать объект с высокой вероятностью на границе контролируемого пространства, измерять его координаты с требуемой точностью и сопровождать его. Процесс сопровождения объекта начинается после обнаружения траектории объекта и заключается в уточнении параметров траектории, экстраполяции ее параметров на момент следующего измерения, выставки стробов и т.д. (Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1986, с. 108, п.3.1; с. 110, 2 абз. [1]).

Известен способ обнаружения и сопровождения объекта с помощью пассивных многопозиционных систем, использующих облучение объектов за счет энергии внешних радиоэлектронных систем (РЭС), например телецентров или даже источников природного характера: молний, солнца, некоторых звезд (Справочник по радиолокации под ред. Сколника М. - М.: Сов. радио, 1978, т.4, с. 213, последний абз., с. 214, 1-3 абз. [2]).

Кроме того, при современном уровне насыщенности территорий радиолокационными станциями каждый воздушный объект с достаточно большой частотой облучается их сигналами. Отраженные объектом сигналы посторонних РЛС могут восприниматься приемными пунктами пассивных систем как шумовые выбросы, поскольку моменты их приема и их параметры будут случайными.

Обнаружение объекта, его траектории и его сопровождение осуществляют за счет приема отраженной объектом энергии внешних источников в разнесенных в пространство точках и совместной обработки сигналов.

Преимущество таких систем состоит в том, что для их функционирования не требуется затрат энергии на облучение объекта, а недостаток в том, что для их реализации необходимо иметь несколько разнесенных приемных позиций с обеспечением системы связи между ними.

Кроме того, системы перестают функционировать при прекращении излучений внешними источниками.

Наиболее распространенный способ обнаружения и сопровождения объекта основан на использовании активной РЛС. Как правило, для этого используют РЛС с игольчатой формой диаграммы направленности антенны в S-диапазоне, например РAT-31S ("Радиоэлектроника за рубежом", 1980, 17, с.23 [3]). Недостаток этого способа состоит в том, что при игольчатом луче концентрация энергии при осмотре каждого направления недостаточна для обнаружения малозаметных объектов, поскольку за короткий период обзора (единицы секунд) требуется осмотреть контролируемое пространство, состоящее из тысяч направлений. Это снижает надежность обнаружения объекта. Увеличить ее можно за счет увеличения потенциала РЛС. Для мобильных РЛС это не представляется возможным.

Наиболее близким техническим решением является способ обнаружения и сопровождения объекта, основанный на адаптивном обзоре контролируемого пространства радиолокационной станцией (РЛС), заключающийся в том, что "в зависимости от результатов предшествующих этапов обзора изменяется либо очередность (порядок), либо время просмотра различных элементов рабочей зоны, либо энергия сигналов, излучаемых при просмотре различных элементов" (Теоретические основы радиолокации под ред. Дулевича В.Е. - М.: Сов. радио, 1978, с. 184, 3 абз. [4]), а при сопровождении объекта также используются результаты предшествующих этапов обзора. Примером реализации этого способа является техническое решение, в котором для контроля воздушного пространства осуществляют обзор контролируемого пространства с помощью РЛС с малым уровнем мощности сигнала. При обнаружении отраженного сигнала в осматриваемое направление излучают сигнал увеличенной мощности, обнаруживают с более высокой надежностью объект и измеряют его координаты (RU 2065175 C1, М. кл. G 01 S 13/95 [5]).

Недостатки этого способа состоят в следующем:
- при отсутствии априорных данных о возможности появления объекта в осматриваемом направлении или необнаружении его на предшествующем этапе просмотра, например при пониженном пороге обнаружения сигнала надежность его обнаружения не может быть увеличена;
- при сопровождении объекта этот способ не дает выигрыша по сравнению с распространенным способом, поскольку затраты энергии РЛС будут определяться сигналом увеличенной мощности.

Заявленное изобретение направлено на увеличение надежности обнаружения объекта и снижение затрат энергии РЛС на его сопровождение.

Задача решается за счет увеличения энергии излучения РЛС в направлениях, в которых объект при установленном уровне энергии излучения не обнаружен, но обнаружено излучение внешних радиоэлектронных средств (РЭС) и за счет сокращения времени использования РЛС при сопровождении объекта.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе обнаружения и сопровождения объекта, основанном на адаптивном обзоре контролируемого пространства радиоэлектронной станцией (РЛС), согласно изобретению дополнительно осуществляют прием энергии в диапазоне частот внешних радиоэлектронных средств (РЭС), работающих в контролируемом пространстве, определяют угловые координаты β_i,ε_i направления, в котором обнаружено превышение принятой энергии РЭС порогового уровня, увеличивают энергию излучения РЛС в этом направлении при условии, что объект РЛС не обнаружен, обнаруживают объект и его траекторию с помощью РЛС и ведут его сопровождение; а также согласно изобретению сопровождают объект по угловым координатам β_i,ε_i, измеренным в момент времени t_j на основе приема энергии РЭС, используя данные о координатах, полученные с помощью РЛС в момент времени, ближайший к моменту t_j, в процессе сопровождения уточняют с помощью РЛС координаты объекта, если измеренные его угловые координаты отклонились от экстраполированных больше, чем на допустимую величину; а также согласно изобретению увеличивают пороговый уровень в направлении с угловыми координатами β_i,ε_i, если в этом направлении при увеличенной энергии излучения РЛС объект не обнаружен.

Суть изобретения состоит в следующем.

С помощью РЛС осуществляют адаптивный обзор воздушного пространства. В нормальном режиме работы устанавливают пониженный уровень излучения энергии в каждое осматриваемое направление, позволяющий обнаружить объект с требуемой надежностью на дальности меньшей, чем максимальная. Одновременно с этим с осматриваемого направления дополнительно осуществляют прием энергии в диапазоне внешних РЭС, работающих в контролируемом пространстве, т.е. тех РЭС, которые могут облучать объекты, находящиеся в осматриваемом направлении: энергия телевизионных центров, передатчиков радиосвязи, РЛС. Если уровень энергии РЭС, принятой в направлении с угловыми координатами β_i,ε_i, превысил пороговый уровень, то это может означать появление объекта, отражающего энергию РЭС, т. е. произойдет обнаружение в пассивном режиме. Уровень энергии может характеризоваться, например, числом превышений в единицу времени принимаемым колебанием порогового уровня. Если объект в направлении с угловыми координатами β_i,ε_i с помощью РЛС при пониженном уровне излучения энергии не обнаружен, то в этом направлении увеличивают энергию излучения РЛС до величины, обеспечивающей обнаружение объекта, но в пределах максимально возможного значения. Увеличить энергию излучения РЛС можно за счет либо увеличения энергии сигнала, либо за счет увеличения частоты его излучения, либо за счет замедления скорости перемещения луча антенны, либо за счет совокупности этих мер. Если при увеличенной энергии излучения объект не обнаружен, то принимают решение о ложном обнаружении объекта в пассивном режиме. Для снижения вероятности ложного обнаружения увеличивают пороговый уровень обнаружения энергии РЭС в направлении β_i,ε_i, т.е. выполняют эту операцию аналогично известной операции стабилизации уровня ложной тревоги за счет изменения порога обнаружения сигнала.

Если при увеличении энергии излучения РЛС объект обнаружен, то с помощью РЛС измеряют его координаты.

При этом в качестве угловых координат берут значения β_i,ε_i, измеренные в пассивном режиме, если точность их измерения не ниже, чем с помощью РЛС, если ниже, то их измеряют в активном режиме и вычисляют поправку относительно β_i,ε_i. Кроме того, с помощью РЛС измеряют дальность до объекта и его скорость.

После двух или более периодов обзора, в которых выполняют эти операции, обнаруживают траекторию объекта и ведут его сопровождение в пассивном режиме.

Особенность этого способа сопровождения состоит в том, что в пассивном режиме при наличии одного приемного пункта измерить дальность до объекта и его скорость, которые необходимо знать для экстраполяции параметров траектории объекта, не представляется возможным. Поэтому в предлагаемом техническом решении предусматривается расчет текущего значения дальности на основе измерения дальности и скорости объекта с помощью РЛС, которые проведены вначале при обнаружении траектории, а затем в процессе сопровождения, каждый раз, когда измеренные в пассивном режиме угловые координаты объекта отклонились от экстраполированных больше допустимой величины, т.е. берут данные, подученные РЛС в момент времени, ближайший к моменту времени выполнения экстраполяции. Это оказывается возможным, поскольку экстраполяцию координат проводят в соответствии с гипотезой о равномерном и прямолинейном движении объекта ([1] , с. 122, 3 абз. снизу). Если произошло отклонение измеренных угловых координат от экстраполированных, то это может свидетельствовать об отклонении траектории объекта от прямолинейной или об изменении его скорости. В этом случае уточняют координаты объекта с помощью РЛС и уточненные данные используют для экстраполяции дальности до следующего уточнения координат с помощью РЛС. Если объект не маневрирующий, то РЛС при его сопровождении будут использовать эпизодически (не каждый период обзора), что снизит затраты энергии РЛС на сопровождение и в дополнение к выигрышу, который дает адаптивный режим обзора, позволит увеличить энергию ее излучения для повышения надежности обнаружения объекта.

Изобретение относится к области радиолокации. Достигаемым техническим результатом является увеличение надежности обнаружения объекта и снижение затрат энергии РЛС на его сопровождение. Для этого в известном способе обнаружения и сопровождения объекта, основанном на адаптивном обзоре контролируемого пространства радиолокационной станцией (РЛС), дополнительно осуществляют прием энергии в диапазоне частот внешних радиоэлектронных средств (РЭС), работающих в контролируемом пространстве, определяют угловые координаты β_i,ε_i направления, в котором обнаружено превышение принятой энергии РЭС порогового уровня, увеличивают энергию излучения РЛС в этом направлении при условии, что объект РЛС не был обнаружен, обнаруживают объект и его траекторию с помощью РЛС и ведут его сопровождение; для этого сопровождают объект по угловым координатам β_j,ε_j, измеренным в момент времени t_j на основе приема энергии РЭС, используя данные о координатах, полученные с помощью РЛС в момент времени, ближайший к моменту t_j; в процессе сопровождения уточняют с помощью РЛС координаты объекта, если измеренные его угловые координаты отклонились от экстраполированных больше, чем на допустимую величину; для этого увеличивают пороговый уровень в направлении с угловыми координатами β_i,ε_i, если в этом направлении при увеличенной энергии излучения РЛС объект не обнаружен. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ обнаружения и сопровождения объекта, основанный на адаптивном обзоре контролируемого пространства радиолокационной станцией (РЛС), отличающийся тем, что дополнительно осуществляют прием энергии в диапазоне частот внешних радиоэлектронных средств (РЭС), работающих в контролируемом пространстве, определяют угловые координаты β_i, ε_i направления, в котором обнаружено превышение принятой энергии РЭС порогового уровня, увеличивают энергию излучения РЛС в этом направлении при условии, что объект РЛС не был обнаружен, обнаруживают объект и его траекторию с помощью РЛС и ведут его сопровождение.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сопровождают объект по угловым координатам β_j, ε_j, измеренным в момент времени t_j на основе приема энергии РЭС, используя данные о координатах, полученные с помощью РЛС в момент времени, ближайший к моменту t_j; в процессе сопровождения уточняют с помощью РЛС координаты объекта, если измеренные его угловые координаты отклонились от экстраполированных больше, чем на допустимую величину.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что увеличивают пороговый уровень в направлении с угловыми координатами β_i, ε_i, если в этом направлении при увеличенной энергии излучения РЛС объект не обнаружен.