СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ ЗАПРОСНЫХ СИГНАЛОВ И РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ОТВЕТЧИК ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G01S13/78 

Изобретения относятся к вторичной радиолокации, в частности к радиолокационным системам активного запроса-ответа, и могут быть использованы в системах обнаружения, опознавания, сопровождения, обмена информацией подвижных и неподвижных объектов (наземных, морских, воздушных, космических), снабженных радиолокационными ответчиками, например, в системах управления воздушным движением.

Известен способ декодирования запросных сигналов, заключающийся в преобразовании кодированных запросных сигналов в однозначно соответствующие им сигналы, включающий выделение из запросного сигнала, принятого в виде набора импульсов, хаотично-распределенных по временным интервалам посылки установленной длительности, группы импульсов с заданной амплитудно-временной расстановкой, являющихся признаком запроса соответствующего режима выдачи ответного сигнала. (Давыдов П.С. и др. Авиационная радиолокация: Справочник. - М.: Транспорт, 1984, 223 с. - стр.68, 73, фиг.1a). Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком известного способа декодирования запросных сигналов является невысокая вероятность декодирования запросного сигнала, при работе в сложной помеховой обстановке, что приводит к необходимости многократного повторения запросов, что в свою очередь еще более ухудшает помеховую обстановку и вызывает перегрузку декодирующих устройств ответчиков.

Известен радиолокационный ответчик, содержащий устройство для декодирования запросных сигналов, которое включает в себя последовательно соединенные с приемным устройством ответчика аналого-цифровой преобразователь, блок обнаружения импульсов, блок распределения импульсов, многоканальный дешифратор и блок сравнения амплитуд сигналов, последний соединен с шифратором ответчика. (Патент RU №2206103 С2. Устройство для декодирования запросных сигналов. - МПК₇: G01S 13/78. - Бюл. №16, 10.06.2003). Данный аналог принят за прототип.

Недостатком известного радиолокационного ответчика является то, что в пороговых устройствах обнаружения импульсов, запускаемых при превышении амплитудой входного сигнала некоторого порога, смыкание импульса помехи с импульсом запросного сигнала вызывает более раннее срабатывание порогового устройства, вызывающее неправильное определение амплитуды и временного положения импульса запросного сигнала. Например, в условиях воздействия хаотических и внутрисистемных импульсных помех вероятность смыкания импульса помехи и запросного сигнала в более длинный «двухамплитудный» импульс, при расстоянии между импульсами 2 мкс и длительности импульса 0,5 мкс, составляет не менее 0,25.

Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые способ декодирования запросных сигналов и радиолокационный ответчик для его осуществления, является повышение вероятности декодирования запросного сигнала в условиях сложной помеховой обстановки, в том числе и в случае смыкания импульсов помехи и запросного сигнала в более длинные «двухамплитудные» импульсы.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемых технических решений, является обеспечение возможности декодирования принимаемых запросных сигналов из совокупности помех с высокой достоверностью в любой момент времени.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе декодирования запросных сигналов, заключающемся в преобразовании кодированных запросных сигналов в однозначно соответствующие им сигналы, включающем выделение из запросного сигнала, принятого в виде набора импульсов, хаотично распределенных по временным интервалам посылки установленной длительности, группы импульсов с заданной амплитудно-временной расстановкой, согласно предложенному техническому решению перед выделением из запросного сигнала группы импульсов заданной амплитудно-временной расстановкой производят разделение сомкнутых «двухамплитудных» импульсов, образованных из запросного сигнала и помехи, на два разнесенных по времени импульса с различной амплитудой, для чего вычисляют взаимную корреляционную функцию, далее по тексту ВКФ, принятого сигнала и опорного импульса, представляющего собой импульс единичной амплитуды и заданной длительности (меньшей, чем длительность запросных импульсов). Результат вычисления ВКФ принятого сигнала и опорного импульса сравнивают с заданным порогом и, в момент превышения результатом заданного порога, фиксируют значение амплитуды запросного сигнала и формируют импульс определенной длительности с амплитудой, равной зафиксированному значению.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном радиолокационном ответчике, содержащем устройство для декодирования запросных сигналов, которое включает в себя последовательно соединенные с приемным устройством аналого-цифровой преобразователь, блок обнаружения импульсов и многоканальный дешифратор, согласно предложенному техническому решению в блок обнаружения импульсов введены последовательно соединенные вычислитель ВКФ принятого сигнала и опорного импульса, пороговое устройство и формирователь импульсов, при этом вход вычислителя ВКФ и второй вход формирователя импульсов параллельно соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход формирователя импульсов соединен с входом многоканального дешифратора, выход которого является выходом устройства для декодирования запросных сигналов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных способа декодирования запросных сигналов и радиолокационного ответчика для его осуществления, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявляемых технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретений, поскольку способ декодирования запросных сигналов и радиолокационный ответчик для его осуществления предназначены для обеспечения возможности декодирования принимаемого запросного сигнала из совокупности помех с высокой достоверностью в любой момент времени. Заявленные технические решения решают одну и ту же задачу - обеспечение возможности декодирования принимаемого запросного сигнала из совокупности помех с высокой достоверностью в любой момент времени.

На фиг.1 показана совокупность запросных сигналов системы опознавания: а) двухимпульсный запросный код, где P₁ и Р₃ - двухимпульсный запросный код; б) воздействие помехи на запрос, где Р_п - импульс помехи; в) воздействие примкнутой помехи на запросный код, где 1 - амплитудный порог обнаружения импульса; г) результат обнаружения импульсов в случае примкнутого импульса помехи в запросе известным пороговым методом; д) результат вычисления ВКФ принятого сигнала и опорного импульса, где 1 - опорный импульс Р_о единичной амплитуды и заданной длительности, 2 - пороговый уровень величины ВКФ входного сигнала и опорного импульса, соответствующий принятию решения об обнаружении импульса, 3 - результат вычисления ВКФ входного сигнала и опорного импульса; е) результат обнаружения импульсов в случае примкнутого импульса помехи корреляционным методом. На фиг.2 - функциональная схема блока обнаружения импульсов устройства для декодирования запросных сигналов радиолокационного ответчика.

Сущность предложенного способа декодирования запросных сигналов заключается в преобразовании кодированных запросных сигналов в однозначно соответствующие им сигналы в условиях воздействия хаотических и внутрисистемных импульсных помех с вероятностью смыкания импульсов помехи и запросного сигнала в более длинный «двухамплитудный» импульс, в котором амплитуда импульса запросного сигнала Р_з отличается от импульса помехи Р_п (Фиг.1,в). В этом случае сомкнутый «двухамплитудный» импульс, образованный из импульсов запросного сигнала и помехи, разделяют на два разнесенных по времени импульса с различными амплитудами Р_п и Р_з (Фиг.1,е). Для этого вычисляют ВКФ принятого сигнала (Фиг.1,в) и опорного импульса Р_о, отсчеты которого хранятся в памяти вычислителя ВКФ, во всем диапазоне j-го сдвига, соответствующего длительности опорного импульса Р_о, по формуле:

где r₁₂(j) - взаимная корреляция двух последовательностей данных х₁(n) и x₂(n), содержащих по N элементов при j-ом сдвиге.

Результат вычисления сравнивают с заданной амплитудой порогового значения ВКФ принятого сигнала и опорного импульса. В момент превышения результатом вычисления заданного порога фиксируют значение амплитуды импульса запросного сигнала для дальнейшей обработки в дешифраторе. (Фиг.1,е).

Радиолокационный ответчик для осуществления заявляемого способа декодирования запросных сигналов содержит последовательно соединенные с приемным устройством (условно не показано) каналом односторонней связи 1 устройство декодирования запросных сигналов 2, последнее соединено каналом односторонней связи 3 с шифратором ответчика (условно не показан). Устройство декодирования запросных сигналов 2 содержит последовательно соединенные с приемным устройством ответчика каналом односторонней связи 1 аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, блок обнаружения импульсов 5 и многоканальный дешифратор 6, последний соединен каналом односторонней связи 3 с шифратором ответчика. Блок обнаружения импульсов 5 содержит последовательно соединенные вычислитель взаимно корреляционной функции (ВКФ) 7 принятого сигнала и опорного импульса, пороговое устройство 8 и формирователь импульса 9. Вход вычислителя ВКФ 7 и второй вход формирователя импульса 9 параллельно соединены с выходом АЦП 4, а выход формирователя импульса 9 соединен с входом многоканального дешифратора 6, выход последнего является выходом устройства для декодирования запросных сигналов ответчика (Фиг.2).

Пример реализации предложенного способа декодирования запросных сигналов показан на работе предложенного радиолокационного ответчика.

Принятый ответчиком запросный сигнал с выхода приемного устройства поступает по каналу односторонней связи 1 на вход АЦП 4 устройства декодирования запросных сигналов 2. Цифровой код, полученный в виде отсчетов входного сигнала, взятых с необходимой частотой дискретизации, поступает на входы формирователя импульса 9 и вычислителя ВКФ 7 блока обнаружения импульсов 5, в последнем происходит вычисление ВКФ между отсчетами входного сигнала (Фиг.1,в) и отсчетами опорного импульса Р_о, хранящимися в памяти вычислителя ВКФ. Отсчеты результата вычисления ВКФ поступают на пороговое устройство 8, в котором результат вычисления сравнивают с заданным пороговым значением ВКФ и в момент превышения установленного порогового значения формирователь импульса 9 фиксирует по сигналу порогового устройства значение амплитуды запросного сигнала, по которому формирует импульс с амплитудой, равной зафиксированному значению амплитуды входного сигнала, и длительностью, равной расстоянию между отсчетами входного сигнала. С выхода формирователя 9 импульс, имеющий амплитуду, равную амплитуде входного сигнала в момент превышения ВКФ порогового значения, поступает в многоканальный дешифратор 6, последний выделяет заданную амплитудно-временную расстановку импульсов P₁ и Р_з запросного сигнала. С выхода многоканального дешифратора 6 результат декодирования передается для дальнейшей обработки согласно режиму работы ответчика.

Изобретения относятся к вторичной радиолокации. Достигаемый технический результат - обеспечение высокой достоверности декодирования принимаемых запросных сигналов в совокупности с помехами в любой момент времени. Способ заключается в преобразовании кодированных запросных сигналов в однозначно соответствующие им сигналы и включает выделение из запросного сигнала, принятого в виде набора импульсов, хаотично распределенных по временным интервалам посылки установленной длительности, группы импульсов с заданной амплитудно-временной расстановкой, перед выделением из запросного сигнала группы импульсов с заданной амплитудно-временной расстановкой производят разделение сомкнутых «двухамплитудных» импульсов, образованных из запросного сигнала и помехи, на два разнесенных по времени импульса с различной амплитудой, для чего вычисляют взаимнокорреляционную функцию принятого сигнала и опорного импульса, результат вычисления сравнивают с заданным порогом и в момент превышения им заданного порога фиксируют значение амплитуды запросного сигнала и формируют импульс с длительностью, равной расстоянию между отсчетами входного сигнала. Ответчик содержит устройство для декодирования запросных сигналов, включающее в себя последовательно соединенные с приемным устройством аналого-цифровой преобразователь, блок обнаружения импульсов, многоканальный дешифратор, при этом блок обнаружения импульсов содержит вычислитель взаимнокорреляционной функции принятого сигнала и опорного импульса, пороговое устройство и формирователь импульсов. 2 н.п. ф-лы. 2 ил.

1. Способ декодирования запросных сигналов, заключающийся в преобразовании кодированных запросных сигналов в однозначно соответствующие им сигналы, включающий выделение из запросного сигнала, принятого в виде набора импульсов, хаотично распределенных по временным интервалам посылки установленной длительности, группы импульсов с заданной амплитудно-временной расстановкой, отличающийся тем, что перед выделением из запросного сигнала группы импульсов с заданной амплитудно-временной расстановкой производят разделение сомкнутых «двухамплитудных» импульсов, образованных из запросного сигнала и помехи, на два разнесенных по времени импульса с различной амплитудой, для чего вычисляют взаимно корреляционную функцию принятого сигнала и опорного импульса, результат вычисления сравнивают с заданным порогом и в момент превышения им заданного порога фиксируют значение амплитуды запросного сигнала и формируют импульс с длительностью, равной расстоянию между отсчетами входного сигнала.

2. Радиолокационный ответчик, содержащий устройство для декодирования запросных сигналов, которое включает в себя последовательно соединенные с приемным устройством аналого-цифровой преобразователь, блок обнаружения импульсов и многоканальный дешифратор, отличающийся тем, что в блок обнаружения импульсов введены последовательно соединенные вычислитель взаимно корреляционной функции принятого сигнала и опорного импульса, пороговое устройство и формирователь импульсов, при этом вход вычислителя взаимно корреляционной функции и второй вход формирователя импульсов параллельно соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход формирователя импульсов соединен с входом многоканального дешифратора, выход которого является выходом устройства для декодирования запросных сигналов.