СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ ОБЪЕКТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2010 года по МПК G01S13/04 

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для измерения угловых координат объектов.

Известен способ измерения угловой координаты (угла места или азимута ) объекта радиолокационной станцией, включающий излучение зондирующих и прием отраженных от объекта сигналов с помощью антенны с диаграммой направленности антенны (ДНА), главный луч которой имеет известную ширину по измеряемой координате, обнаружение отраженных от объекта сигналов, формирование углового пакета обнаруженных сигналов, в пределах упомянутого пакета измерение и запоминание значений амплитуд обнаруженных сигналов и угловых координат луча, соответствующих обнаруженным сигналам. При этом угловая координата объекта оценивается, исходя из максимума функции правдоподобия, в соответствии с известной формулой (Самсоненко С.В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. Военное издательство Министерства обороны СССР. - М., 1968, стр.254-258)

где i и n - номер и количество положений луча соответственно в угловом пакете обнаруженных сигналов по измеряемой угловой координате объекта;

A_i и - отношение сигнал/шум и его производная по измеряемой угловой координате соответственно для i-го (i=1,…, n) сигнала углового пакета обнаруженных сигналов;

ρ_i - амплитуда i-го сигнала пакета обнаруженных сигналов, нормированная к среднеквадратическому значению шумов приемного тракта РЛС.

Условие (1) многократно проверяется для различных возможных положений объекта по измеряемой угловой координате. Значение угловой координаты в момент выполнения условия (1) принимается за измеренную угловую координату объекта.

В известном техническом решении условие (1) проверяется многократно, поэтому для измерения угловой координаты объекта требуется достаточно большое время. Поскольку в мобильных РЛС существует острый дефицит временных ресурсов, то время, которое может быть выделено на измерение угловых координат объекта, весьма ограничено, вследствие чего условие (1) не может быть выполнено достаточно строго, и точность измерения угловых координат в таких РЛС оказывается низкой.

Поясним используемое далее понятие «двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов».

Сигналы, отраженные от объекта и принятые приемником РЛС, сравниваются с порогом обнаружения. В результате, для каждой дискреты дальности, в каждом положении луча антенны в плоскости угол места (ε)-азимут (β) на выходе порогового устройства присутствует сигнал (сигнал обнаружен), если он превышает уровень порога, сигнал на выходе порогового устройства отсутствует (сигнал пропущен), если принятый сигнал ниже уровня порога. Обнаруженные сигналы образуют угловой пакет, если в плоскости ε-β нет положений луча с пропусками сигналов одновременно по обеим угловым координатам (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М., «Советское радио», 1974, стр.30, рис.1.7). На фиг.1 приведены примеры двумерных угловых пакетов обнаруженных сигналов, отличающиеся размерами и конфигурацией. Положения луча, при которых произошло обнаружение, показаны серым цветом, при положениях луча, обозначенных белым цветом, обнаружений нет. Изображены три вида пакетов: из одного, двух и пяти положений луча.

Наиболее близкий способ измерения угловых координат объекта (угла места и азимута ) радиолокационной станцией с последовательным дискретным перемещением луча в зоне обзора по угломестным столбцам с номерами j (j=1,…, n, где n - количество столбцов в зоне обзора) и азимутальным строкам с номерами i (i=1,…, m, где m - количество строк в зоне обзора) и с известными при каждом положении луча параметрами РЛС, включает излучение зондирующих и прием отраженных от объекта сигналов, обнаружение отраженных от объекта сигналов, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов из положений луча с угловыми координатами (ε_ij, β_ij), в пределах упомянутого пакета измерение и запоминание значений амплитуд обнаруженных сигналов ρ_ij, нормированных к среднеквадратическому значению собственных шумов приемного тракта РЛС, вычисление угловых координат объекта (патент РФ №2325669).

В наиболее близком способе угловые координаты объекта определяются в результате однократного вычисления, то есть достаточно быстро и с высокой точностью, но для случая, когда при обзоре области пространства, по результатам которого сформирован двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов, параметры РЛС от одного положения луча к другому не изменяются. Однако поскольку радиолокационная обстановка в разных областях зоны обзора различна, то в РЛС, как правило, проводится оценка радиолокационной обстановки и по ее результатам осуществляется изменение некоторых параметров РЛС (ширины луча, длительности сигнала, вида обработки сигнала и других). В этом случае применение наиболее близкого способа приводит к ухудшению точности измерения угловых координат объекта.

Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является повышение точности измерения угловых координат объекта при изменяемых в процессе обзора параметрах РЛС.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в способе измерения угловых координат объекта (угла места и азимута ) радиолокационной станцией с последовательным дискретным перемещением луча в зоне обзора по угломестным столбцам с номерами j (j=1,…, n, где n - количество столбцов в зоне обзора) и азимутальным строкам с номерами i (i=1,…, m, где m - количество строк в зоне обзора) и с известными при каждом положении луча параметрами РЛС, включающем излучение зондирующих и прием отраженных от объекта сигналов, обнаружение отраженных от объекта сигналов, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов из положений луча с угловыми координатами (ε_ij, β_ij), в пределах упомянутого пакета измерение и запоминание значений амплитуд обнаруженных сигналов ρ_ij., нормированных к среднеквадратическому значению собственных шумов приемного тракта РЛС, вычисление угловых координат объекта, согласно изобретению для РЛС с параметрами, изменяемыми от одного положения луча к другому, при медленно флюктуирующих сигналах в двумерном угловом пакете обнаруженных сигналов оценивают:

- коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_ij, β_ij) относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете

где Δε_лij, Δε_лММ - ширина луча по углу места по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

Δβ_лij, Δβ_лMM - ширина луча по азимуту по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij)и(ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

ε_Hij, ε_HMM - отклонение луча по углу места от нормали к полотну антенны при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

P_Иij,P_ИММ - импульсная мощность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

Δf_ij, Δf_MM - ширина полосы частот излучаемого сигнала (при использовании сигнала с линейной частотной модуляцией - девиация частоты) при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

τ_ij, τ_MM - длительность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

η_ij, η_MM - суммарное ослабление сигнала в приемо-передающем тракте, при обработке сигналов и при распространении в зоне обзора при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

- диаграмму направленности антенны при положении луча с координатами (ε_ij, β_ij), нормированную к коэффициенту направленного действия антенны в пределах главного лепестка

где Δε_ij и Δβ_ij - отклонения положения луча от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете по углу места и азимуту соответственно;

оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке соответственно от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете

после чего определяют угловые координаты объекта по углу места и азимуту соответственно по формуле

где ε_MM, β_MM - угловые координаты положения луча, соответствующего сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

А_MM - максимальная величина отношения сигнал/шум в пакете.

Указанный технический результат достигается также тем, что:

- оценки отклонения угла места объекта в j-oм столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

где Δε_mj, Δβ_im - отклонение положения луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение положения луча с наибольшей амплитудой в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;

Δε_m±1j, Δβ_im±1 - отклонение по углу места положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение по азимуту положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;

Δε_лmj, Δβ_лim - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой в строке i соответственно;

Δε_лm±1j, Δβ_лim±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i соответственно;

F_mj, F_im - коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в столбце j относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете, и коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в строке i относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта , в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

где Δε_лM±1M, Δβ_лMM±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по столбцу и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по строке соответственно;

- оценки отклонения угла места объекта в j-oм столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в способе измерения угловых координат объекта (угла места и азимута ) радиолокационной станцией с последовательным дискретным перемещением луча в зоне обзора по угломестным столбцам с номерами j (j=1,…, n, где n - количество столбцов в зоне обзора) и азимутальным строкам с номерами i (i=1,…, m, где m - количество строк в зоне обзора) и с известными при каждом положении луча параметрами РЛС, включающий излучение зондирующих и прием отраженных от объекта сигналов, обнаружение отраженных от объекта сигналов, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов из положений луча с угловыми координатами (ε_ij, β_ij), в пределах упомянутого пакета измерение и запоминание значений амплитуд обнаруженных сигналов ρ_ij, нормированных к среднеквадратическому значению собственных шумов приемного тракта РЛС, вычисление угловых координат объекта, согласно изобретению для РЛС с параметрами, изменяемыми от одного положения луча к другому, при быстро флюктуирующих сигналах в двумерном угловом пакете обнаруженных сигналов оценивают:

- коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_ij, β_ij) относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете

где Δε_лij, Δε_лММ - ширина луча по углу места по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

Δβ_лij, Δβ_лМM - ширина луча по азимуту по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

ε_Hij, ε_HMM - отклонение луча по углу места от нормали к полотну антенны при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

P_Иij, P_ИММ - импульсная мощность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

Δf_ij, Δf_MM - ширина полосы частот излучаемого сигнала (при использовании сигнала с линейной частотной модуляцией - девиация частоты) при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

τ_ij, τ_MM - длительность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

η_ij, η_MM - суммарное ослабление сигнала в приемо-передающем тракте, при обработке сигналов и при распространении в зоне обзора при положении луча с координатами соответственно (ε_ij, β_ij) и (ε_MM, β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;

- диаграмму направленности антенны при положении луча с координатами (ε_ij, β_ij), нормированную к коэффициенту направленного действия антенны в пределах главного лепестка

где Δε_ij и Δβ_ij - отклонения положения луча от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете по углу места и азимуту соответственно;

оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке соответственно от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете

A_MM - величина отношения сигнал/шум для сигнала с максимальной амплитудой в упомянутом пакете,

после чего определяют угловые координаты объекта по углу места и азимуту соответственно по формуле

Указанный технический результат достигается также тем, что:

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

где Δε_mj, Δβ_im - отклонение положения луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение положения луча с наибольшей амплитудой в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;

Δε_m±1j, Δβ_im±1 - отклонение по углу места положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение по азимуту положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;

Δε_лmj, Δβ_лim - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой в строке i соответственно;

Δε_лm±1j, Δβ_лim±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i соответственно;

F_mj, F_im - коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в столбце j относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете, и коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в строке i относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакте;

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

где Δε_лM±1M, Δβ_лMM±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по столбцу и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по строке соответственно;

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам

Поясним суть заявляемого способа.

В наиболее близком техническом решении полагается, что параметры РЛС (ширина луча, импульсная мощность излучаемого сигнала, ширина полосы частот излучаемого сигнала, длительность излучаемого сигнала, ослабление сигнала в приемо-передающем тракте) в процессе обзора не изменяются. При определении угловых координат объекта используются все сигналы двумерного углового пакета, сформированного по объекту. За счет этого в прототипе достигается высокая точность измерения угловых координат объекта при однократном вычислении. Однако точность измерения угловых координат объекта ухудшается, если упомянутый угловой пакет формируется в области зоны обзора, в которой параметры РЛС изменяются от одного положения луча к другому.

Указанный недостаток устраняется в заявляемом способе. Для этого введен признак F_ij, определяемый формулой (2), одинаковый для обоих вариантов способа, с помощью которого (на основании патента РФ №2325669) учитываются изменения параметров РЛС от одного положения луча к другому в процессе обзора зоны РЛС.

При этом угловые координаты объекта и в РЛС с параметрами, изменяемыми от одного положения луча к другому при медленно флюктуирующих отраженных сигналах, могут быть определены по данным двумерного углового пакета обнаруженных сигналов в соответствии с формулами (6) и (7) - независимый пункт 1 формулы изобретения (первый вариант), а при быстро флюктуирующих отраженных сигналах - по формулам (18) и (19) - независимый пункт 6 формулы изобретения (второй вариант).

Степень сложности заявляемого способа (зависимые пункты формулы) определяется выражениями для определения оценок отклонения от положения луча с максимальной амплитудой сигнала угла места объекта в каждом столбце пакета ( и азимута объекта в каждой строке пакета , используемых в формулах (6) и (7) для первого варианта способа, в формулах (18) и (19) для второго варианта и определяемых соответственно формулами (4) и (5) - для первого варианта, (16) и (17) - для второго варианта, формулами (8) и (9), (10) и (11), (12) и (13), (14) и (15) - для обоих вариантов.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг.1 - примеры двумерных угловых пакетов обнаруженных сигналов.

Фиг.2 - блок-схема РЛС, реализующей заявляемый способ.

Заявляемый способ измерения угловых координат объекта может быть реализован в РЛС, которая содержит (фиг.2) передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, пороговое устройство 5, синхронизатор 6, блок оценки угловых координат 7, при этом выход передатчика 1 соединен со входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 соединен со входом приемника 4, выход которого соединен со входом порогового устройства 5, выход порогового устройства 5 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки угловых координат 7, который включает запоминающее устройство обнаруженных сигналов 8, блок формирования угловых пакетов 9 и вычислитель 10, причем первый и второй входы запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8 являются первым и вторым входами блока оценки угловых координат 7 соответственно, М_п выходов запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8 соединены с М_п входами блока формирования угловых пакетов 9, М_п выходов которого соединены с М_п входами вычислителя 10, выход которого является выходом блока оценки угловых координат 7 и выходом РЛС, первый и второй выходы синхронизатора 6 соединены с синхровходами передатчика 1 и блока оценки угловых координат 7 соответственно.

Количество выходов запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8, входов и выходов блока формирования угловых пакетов 9 и входов вычислителя 10, т.е. значение М_п, определяются наибольшим количеством сигналов, обнаруженных в окрестности объекта, и наибольшей возможной величиной двумерного углового пакета обнаруженных сигналов по обеим угловым координатам, сформированного по обнаруженным сигналам. Как правило, количество сигналов, обнаруженных в окрестности объекта, больше, чем количество пакетов, сформированных по ним, однако наибольшие значения этих величин, по которым определяется количество входов и выходов указанных устройств, совпадают. Величина М_п для конкретных параметров РЛС (шага перемещения луча при обзоре, мощности зондирующего сигнала, типа обнаруживаемых объектов) может быть определена заранее. Так, например, известно, что в РЛС средней дальности действия для шага перемещения луча антенны порядка 0.5 ширины луча антенны при обнаружении крупных летательных аппаратов формируется двумерный угловой пакет сигналов не более чем из 5 положений луча. Таким образом, для РЛС указанного класса значение М_п равно 5.

Радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.

Передатчик 1 - импульсного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.278).

Антенный переключатель 2 выполнен на циркуляторе (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.146-147).

Антенна 3 - фазированная антенная решетка с электронным сканированием по одной или обеим угловым координатам и с круговым механическим вращением (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2. - М.: «Сов. радио», 1977, с.132-138).

Приемник 4 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.343-344).

Запоминающее устройство обнаруженных сигналов 8 - запоминающее устройство (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т. В. Тарабрина. - М.: «Радио и связь», 1984).

Блок формирования угловых пакетов 9 - вычислитель, реализующий операцию объединения обнаруженных сигналов в двумерный угловой пакет в соответствии с принятым критерием. Критерием объединения обнаруженных сигналов в двумерный угловой пакет может быть, например, следующий: обнаруженный сигнал включается в двумерный угловой пакет, если выполняется условие

где Δε, Δβ - угловое расстояние соответственно по углу места и азимуту, от положения луча, в котором обнаружен сигнал, до ближайшего сигнала пакета;

Δ_ε, Δ_β - шаг перемещения луча по углу места и азимуту соответственно.

Вычислитель 10 - вычислитель, реализующий операцию вычисления угловых координат объекта в соответствии с формулами (6) и (7) при первом варианте способа и в соответствии с формулами (18) и (19) при втором варианте.

Работа РЛС, реализующей заявляемый способ измерения угловых координат объекта, происходит следующим образом. В передатчике 1 по командам синхронизатора 6 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие сигналы, которые в процессе обзора с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные от объекта сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4. С выхода приемника 4 сигналы поступают на вход порогового устройства 5, где сравниваются с порогом, который задается исходя из допустимой вероятности ложных тревог. Сигналы, уровень которых превышает пороговый, проходят на выход порогового устройства 5. Обнаруженные сигналы с выхода порогового устройства 5 и сигналы, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают в блок оценки угловых координат 7. Значения амплитуд обнаруженных сигналов ρ_i,j с соответствующими угловыми координатами луча (ε_i, β_j,) по мере движения луча антенны при обзоре записываются в запоминающее устройство обнаруженных сигналов 8 и хранятся там. По командам с синхронизатора 6 из запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8 извлекаются записанные в них данные и подаются в блок формирования угловых пакетов 9, где осуществляется формирование двумерных угловых пакетов обнаруженных сигналов в соответствии с выбранным критерием (20). Координаты положений луча, которые вошли в состав двумерного углового пакета, и соответствующие им уровни сигналов подаются на вход вычислителя 10, где в соответствии с формулами (6) и (7) или (18) и (19) вычисляются угловые координаты объекта.

Таким образом, в РЛС с изменяемыми в процессе обзора параметрами, реализующей заявляемый способ, точность измерения угловых координат объекта обеспечивается большая, чем в наиболее близком способе, то есть достигается заявляемый технический результат.

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях для измерения угловых координат объектов. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности измерения угловых координат объекта при изменяемых в процессе обзора параметрах радиолокационной станции. Указанный технический результат достигается тем, что в процессе обзора пространства радиолокационной станцией по обнаруженному объекту формируют двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов, содержащий угловые координаты положений луча, в которых произошло обнаружение объекта, и амплитуды обнаруженных сигналов. На основе информации, содержащейся в двумерном угловом пакете обнаруженных сигналов, в результате однократного вычисления получают угловые координаты обнаруженного объекта. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения угловых координат объекта (угла места и азимута ) радиолокационной станцией (РЛС) с последовательным дискретным перемещением луча в зоне обзора по угломестным столбцам с номерами j (j=1,…,n, где n - количество столбцов в зоне обзора) и азимутальным строкам с номерами i(i=1,…, m, где m - количество строк в зоне обзора) и с известными при каждом положении луча параметрами РЛС, включающий излучение зондирующих и прием отраженных от объекта сигналов, обнаружение отраженных от объекта сигналов, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов из положений луча с угловыми координатами (ε_ij,β_ij), в пределах упомянутого пакета, измерение и запоминание значений амплитуд обнаруженных сигналов ρ_ij, нормированных к среднеквадратическому значению собственных шумов приемного тракта РЛС, вычисление угловых координат объекта, отличающийся тем, что для РЛС с параметрами, изменяемыми от одного положения луча к другому, при медленно флюктуирующих сигналах в двумерном угловом пакете обнаруженных сигналов оценивают
коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_ij,β_ij) относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете:

где Δε_лij, Δε_лММ - ширина луча по углу места по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
Δβ_лij, Δβ_лMM - ширина луча по азимуту по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_ММ,β_ММ), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
ε_Нij, ε_НММ - отклонение луча по углу места от нормали к полотну антенны при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_ММ,β_ММ), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
Р_Иij P_ИММ - импульсная мощность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
Δf_ij, Δf_MM - ширина полосы частот излучаемого сигнала (при использовании сигнала с линейной частотной модуляцией - девиация частоты) при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_ММ,β_ММ), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
τ_ij, τ_ММ - длительность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
η_ij, η_MM - суммарное ослабление сигнала в приемопередающем тракте, при обработке сигналов и при распространении в зоне обзора при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
диаграмму направленности антенны при положении луча с координатами (ε_ij,β_ij), нормированную к коэффициенту направленного действия антенны в пределах главного лепестка:

где Δε_ij, и Δβ_ij - отклонения положения луча от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете по углу места и азимуту соответственно;
- оценки отклонения угла места объекта в
j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке соответственно от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете;
после чего определяют угловые координаты объекта по углу места и азимуту соответственно по формуле:


где ε_ММ, β_ММ - угловые координаты положения луча, соответствующего сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
А_ММ - величина отношения сигнал/шум для сигнала с максимальной амплитудой в пакете.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам:


где Δε_mj, Δβ_im - отклонение положения луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение положения луча с наибольшей амплитудой в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;
Δε_m±1j, Δβ_im±1 - отклонение по углу места положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение по азимуту положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;
Δε_лmj, Δβ_лim - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой в строке i соответственно;
Δε_лm±1j, Δβ_лim±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i соответственно;
F_mj, F_im - коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в столбце j относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете, и коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в строке i относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам:


где Δε_лM±1M, Δβ_лММ±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по столбцу и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по строке соответственно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам
,

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам:

6. Способ измерения угловых координат объекта (угла места и азимута ) радиолокационной станцией (РЛС) с последовательным дискретным перемещением луча в зоне обзора по угломестным столбцам с номерами j (j=1,…, n, где n - количество столбцов в зоне обзора) и азимутальным строкам с номерами i (i=1,…, m, где m - количество строк в зоне обзора) и с известными при каждом положении луча параметрами РЛС, включающий излучение зондирующих и прием отраженных от объекта сигналов, обнаружение отраженных от объекта сигналов, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов из положений луча с угловыми координатами (ε_ij,β_ij), в пределах упомянутого пакета измерение и запоминание значений амплитуд обнаруженных сигналов ρ_ij, нормированных к среднеквадратическому значению собственных шумов приемного тракта РЛС, вычисление угловых координат объекта, отличающийся тем, что для РЛС с параметрами, изменяемыми от одного положения луча к другому, при быстро флюктуирующих сигналах в двумерном угловом пакете обнаруженных сигналов оценивают
коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_ij,β_ij) относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете:

где Δε_лij, Δε_лMM - ширина луча по углу места по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (Е_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
Δβ_лij, Δβ_лMM - ширина луча по азимуту по уровню половинной мощности при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
ε_Hij, ε_НММ - отклонение луча по углу места от нормали к полотну антенны при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
Р_Иij, Р_ИММ - импульсная мощность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
Δf_ij, Δf_MM - ширина полосы частот излучаемого сигнала (при использовании сигнала с линейной частотной модуляцией - девиация частоты) при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
τ_ij, τ_MM - длительность излучаемого сигнала при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
η_ij, η_ММ - суммарное ослабление сигнала в приемопередающем тракте, при обработке сигналов и при распространении в зоне обзора при положении луча с координатами соответственно (ε_ij,β_ij) и (ε_MM,β_MM), соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете;
диаграмму направленности антенны при положении луча с координатами (ε_ij,β_ij), нормированную к коэффициенту направленного действия антенны в пределах главного лепестка:

где Δε_ij, и Δβ_ij - отклонения положения луча от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете по углу места и азимуту соответственно

- оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке соответственно от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете;
A_MM - величина отношения сигнал/шум для сигнала с максимальной амплитудой в пакете,
после чего определяют угловые координаты объекта по углу места и азимуту соответственно по формуле

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам


где Δε_mj, Δβ_im - отклонение положения луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение положения луча с наибольшей амплитудой в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;
Δε_m±1j, Δβ_im±1 - отклонение по углу места положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j от положения луча с максимальной амплитудой в пакете и отклонение по азимуту положения луча с наибольшей амплитудой сигнала из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i от положения луча с максимальной амплитудой в пакете соответственно;
Δε_лmj, Δβ_лim - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой в строке i соответственно;
Δε_лm±1j, Δβ_лim±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в столбце j и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в строке i соответственно;
F_mj, F_im - коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в столбце j относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете, и коэффициент, характеризующий изменение параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с наибольшей амплитудой в строке i относительно того же набора параметров РЛС при положении луча с координатами, соответствующими сигналу с максимальной амплитудой в пакете.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам


где Δε_лM±1M, Δβ_лMM±1 - ширина луча по углу места при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по столбцу и ширина луча по азимуту при положении сигнала с наибольшей амплитудой из двух соседних к положению луча с наибольшей амплитудой сигнала в пакете по строке соответственно.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам:

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что оценки отклонения угла места объекта в j-ом столбце и азимута объекта в i-ой строке от положения луча с максимальной амплитудой сигнала в пакете определяют соответственно по формулам: