СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБЗОРА ЗОНЫ ПРОСТРАНСТВА Российский патент 2010 года по МПК G01S13/00 

Заявляемое техническое решение относится к области радиолокации и может быть использовано в обзорных радиолокационных станциях (РЛС) с последовательным обзором зоны пространства игольчатым лучом.

Известен способ радиолокационного обзора зоны пространства, заключающийся в ее зондировании сигналами РЛС с широким лучом, охватывающим весь сектор в угломестной плоскости, и приеме сигналов таким же широким лучом (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана. - М.: Сов. радио, 1970, с.242, п.2; рис.5.21, б). Недостаток этого способа состоит в низкой точности измерения угловых координат и в низкой разрешающей способности по угловым координатам, что определяется увеличенными размерами луча.

Известен способ радиолокационного обзора зоны пространства, заключающийся в зондировании угловых направлений сигналами РЛС при пошаговом перемещении игольчатого луча антенны в пространстве (там же, стр.242, п.3, рис.5.21в). Преимущество этого способа состоит в высокой точности измерения угловых координат, в высокой разрешающей способности по угловым координатам.

Количество разрешаемых угловых направлений, которые осматривает при этом обзорная РЛС, определяется в виде:

где ΔB, ΔE - размеры осматриваемой области пространства по азимуту и углу места соответственно;

Δβ, Δε - размер луча по азимуту и по углу места соответственно на уровне пересечения диаграмм направленности антенны при положении луча в соседних угловых направлениях, как правило, равным 0,7.

Если период обзора осматриваемой зоны пространства равен T, а частота излучения зондирующих сигналов F, то среднее количество зондирующих сигналов, приходящихся на одно угловое направление, равно:

Для современной обзорной РЛС S-диапазона входящие в (2) параметры могут иметь следующие значения: F=400 Гц, T≤10 c, ΔB=360°, ΔE=60-80°, Δβ, Δε≤2°, при этом из (2) следует n_з≤0,75, т.е. число зондирующих сигналов меньше, чем число угловых направлений, которые следует осматривать. Положение еще более ухудшается, когда обнаруженные цели требуется сопровождать, поскольку при этом необходимо тратить зондирующие сигналы еще и на стробы захвата и сопровождения, и дефицит времени, отводимого на обзор зоны пространства, еще более увеличивается (Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1986, с.208, нижний абз. - с.209, 2-й абз.). Если в зоне пространства действуют пассивные помехи, то в направлениях, где применяются средства защиты от них (череспериодная компенсация сигналов), на осмотр углового направления требуется число зондирующих сигналов также больше одного.

Таким образом, для современных обзорных РЛС S-диапазона с игольчатым лучом существует проблема недостатка времени на обзор зоны пространства, когда РЛС не может излучать каждый период обзора в каждое угловое направление хотя бы один зондирующий сигнал (проблема «импульсного голода»). В этом состоит главный недостаток рассматриваемого способа обзора пространства.

Известен способ обзора пространства в условиях дефицита зондирующих сигналов, основанный на установке различных приоритетов в обслуживании различных зон (там же). В частности, иногда высший приоритет присваивают зоне, для которой требуются минимальные относительные затраты энергии, или приоритет связывают с важностью цели, которая может появиться в зоне, с ее скоростью и т.д. При этом возможно выделение буферной (неприоритетной) зоны, в которой дальность уменьшают до величины, обеспечивающей баланс отводимой и затрачиваемой энергии (там же). Таким же способом можно сократить число направлений, подлежащих осмотру, исключив из осмотра угловые направления, вероятность наличия целей в которых мала. Для минимизации вероятности пропуска цели целесообразно связывать приоритет в обслуживании углового направления с вероятностью появления в ней цели.

Недостаток этого способа состоит в том, что в реальных условиях работы трудно определить вероятность наличия цели в каждом угловом направлении зоны пространства, для этого необходимо иметь априорную информацию.

Итак, из приведенного выше следует, что проблема «импульсного голода» возникает, главным образом, из-за того, что РЛС с игольчатым лучом должна осматривать большое количество угловых направлений за ограниченный промежуток времени и сопровождать при этом цели. В то же время современные обзорные РЛС S-диапазона используются в условиях, когда в контролируемом пространстве может одновременно находиться не более нескольких сотен целей. Это означает, что для рассмотренного выше примера из M≥5000 разрешаемых угловых направлений лишь в малой их доле содержатся цели, а остальные направления являются «пустыми», т.е. не содержащими целей.

Наиболее близкий способ радиолокационного обзора зоны пространства включает принятие решения об обнаружении цели, если уровень принятого сигнала превысил порог обнаружения, осмотр зоны последовательно за n (где n>1) периодов обзора (n-витковый обзор), осматривая на каждом периоде n-ю часть зоны и поочередно пропуская осмотр других ее направлений (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича: М.: Сов. радио, 1978, рис.6.1 на с.185 и с.186). При этом направления, содержащие обнаруженные цели, осматриваются в процессе сопровождения, т.е. без пропуска.

Преимущество наиболее близкого способа состоит в том, что число угловых направлений зоны пространства, которые нужно осмотреть за один период обзора, сокращается до n раз, следовательно, во столько же раз может быть увеличено число зондирований в одно направление.

Недостаток же способа состоит в том, что интервал времени между последовательными обращениями к угловому направлению, не содержащему цели, в процессе обзора может увеличиться до n раз (если имеется цель, то угловое направление осматривается в процессе сопровождения). Это может привести к значительному уменьшению дальности обнаружения целей, появляющихся в угловых направлениях зоны в начальные периоды пропуска их осмотра. Так, например, если цель входит в область зоны, осмотр угловых направлений которой пропускается n периодов подряд, то цель в течение этих n периодов не будет обнаружена, и дальность ее первого обнаружения уменьшится на расстояние, которое она пройдет за время пропуска осмотра этих направлений.

Решаемой задачей (техническим результатом) является увеличение дальности обнаружения целей, появляющихся в зоне пространства в интервале времени между последовательными осмотрами угловых направлений.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе радиолокационного обзора зоны пространства, включающем последовательный осмотр угловых направлений, поочередный пропуск осмотра угловых направлений на каждом периоде обзора, принятие решения об обнаружении цели, если уровень принятого сигнала превысил порог обнаружения, согласно изобретению по сигналу, превысившему дополнительный порог, но не превысившему порог обнаружения, формируют строб обзора на следующий период, в котором входящие в него угловые направления осматривают без пропуска.

Указанный технический результат достигается также тем, что дополнительный порог устанавливают исходя из допустимой вероятности ошибочного осмотра угловых направлений, подлежащих пропуску.

Указанный технический результат достигается также тем, что угловые размеры строба обзора устанавливают исходя из учета максимально возможного углового перемещения целей.

Указанный технический результат достигается также тем, что пропуск в зондировании угловых направлений выполняют в одном из двух соседних угловых направлений поочередно от периода к периоду.

Суть заявляемого технического решения состоит в следующем.

В заявляемом способе вводится дополнительный порог, более низкий, чем порог обнаружения. Дополнительный порог устанавливают исходя из допустимой вероятности ошибочного осмотра угловых направлений, подлежащих пропуску. Если принятый сигнал при осмотре направления не превысил основной порог обнаружения, но превысил дополнительный, то следует предположить, что это отраженный сигнал от еще не обнаруженной цели, и по мере ее приближения к РЛС она может быть обнаружена, когда сигнал превысит порог обнаружения. Угловые направления с таким сигналом не должны пропускаться при обзоре, и по ним на следующем периоде обзора устанавливают строб обзора, в котором входящие в него угловые направления осматривают без пропуска. В результате сигналы не будут пропущены при обзоре, и в случае превышения порога обнаружения цель будет обнаружена без потери дальности. Строб обзора формируют с угловыми размерами, учитывающими максимально возможное угловое перемещение цели за период обзора (аналогично стробу первичного захвата цели на сопровождение (Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1986, с.109)).

Одним из возможных вариантов последовательного обзора зоны пространства является обзор по угломестным столбцам и строкам угловых направлений с череспериодным пропуском их осмотра. Так, например, в i-ом периоде обзора в угломестных столбцах с нечетными номерами зондируют угловые направления с нечетными номерами, в угломестных столбцах с четными номерами зондируют угловые направления с четными номерами, а в (i+1)-ом периоде обзора - наоборот. В этом случае зондируемые и незондируемые (пропущенные) угловые направления располагаются в шахматном порядке. Целесообразно такой обзор выполнять при частичном перекрытии луча в соседних угловых направлениях, так как в этом случае при прохождении цели в неосматриваемом угловом направлении она может быть обнаружена при пониженном пороге при зондировании соседних угловых направлений, а зондирование пропущенного углового направления будет выполняться в последующих периодах обзора без пропусков. Уровень дополнительного порога может изменяться автоматически: для увеличения числа пропущенных угловых направлений - увеличиваться, для уменьшения - уменьшаться.

Таким образом достигается заявляемый технический результат.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в обзорных радиолокационных станциях (РЛС) с последовательным обзором зоны пространства игольчатым лучом. Достигаемым техническим результатом является увеличение дальности обнаружения целей, появляющихся в зоне пространства в интервале времени между последовательными осмотрами угловых направлений. В способе радиолокационного обзора зоны пространства, в котором последовательный осмотр угловых направлений осуществляется с поочередным пропуском, принятый сигнал сравнивают также с дополнительным порогом. Если дополнительный порог превышен, но не превышен порог обнаружения, формируется строб обзора на следующий период, в котором входящие в него угловые направления осматривают без пропуска. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ радиолокационного обзора зоны пространства, включающий последовательный осмотр угловых направлений, поочередный пропуск осмотра угловых направлений на каждом периоде обзора, принятие решения об обнаружении цели, если уровень принятого сигнала превысил порог обнаружения, отличающийся тем, что по сигналу, превысившему дополнительный порог, но не превысившему порог обнаружения, формируют строб обзора на следующий период, в котором входящие в него угловые направления осматривают без пропуска.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный порог устанавливают исходя из допустимой вероятности ошибочного осмотра угловых направлений, подлежащих пропуску.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что угловые размеры строба обзора устанавливают исходя из учета максимально возможного углового перемещения целей.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропуск в зондировании угловых направлений выполняют в одном из двух соседних угловых направлений поочередно от периода к периоду.