СПОСОБ РАЗРЕШЕНИЯ ГРУППОВОЙ ЦЕЛИ Российский патент 2013 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в бортовых, наземных и корабельных радиолокационных станциях (РЛС) для разрешения отдельных целей из состава групповой в импульсном объеме.

Известен способ обнаружения групповой цели [патент РФ №2106653 от 10.03.1998 г., МПК G01S 7/292]. В данном способе задача обнаружения групповой цели решается на основе явления взаимного подавления перекрывающихся сигналов при их сжатии после ограничения. Указанный результат достигается тем, что в известном способе обработки радиолокационного сигнала, основанном на весовой обработке принятого колебания и сравнении его с порогом U₀, дополнительно проводят весовую обработку колебания после его ограничения. Решение об обнаружении групповой цели принимают, если уровень сигнала после основной обработки достигает значения U_0i, а после дополнительной - ниже уровня U_дi, соответствующего значению U_0i.

Недостатком способа является то, что для принятия решения об обнаружении групповой цели необходимо наличие дополнительного канала обработки, что усложняет техническую реализацию способа. Кроме того, предусматривается обработка сигнала в режиме с ограничением, который приводит к дополнительным потерям, искажению фазовой структуры принятого сигнала и снижению вероятности обнаружения групповой цели.

Известен способ обнаружения групповой цели [патент США №4536764 от 20.08.85 г., МПК G01S 7/28, 13/52]. Сущность способа заключается в том, что в пределах интервалов, равных длительности зондирующею импульса (дальностных стробов), производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ), в стробе дальности выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют первую доплеровскую частоту f₁ из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают первое подмножество множества смежных доплеровских фильтров R₁ с центром около выбранной первой доплеровской частоты f₁, получают величину первого порога путем перемножения амплитуды сигнала первой доплеровской частоты f₁ с первым множителем, меньшим единицы, в первом подмножестве множества смежных доплеровских фильтров R₁, определяют группы амплитуд сигналов, превысивших первый порог, разделяют полученные группы амплитуд сигналов на кластеры, ширина которых составляет три доплеровских фильтра, подсчитывают количество кластеров для получения первого счета С₁, ослабляют путем бланкирования амплитуды сигналов первой доплеровской частоты f₁ и группы доплеровских частот, расположенных вблизи, определяют вторую доплеровскую частоту f₂, как частоту фильтра jmax2 с максимальной амплитудой сигнала среди неослабленных сигналов из первого подмножества смежных доплеровских фильтров R₁, выбирают второе подмножество множества смежных доплеровских фильтров R₂ с центром около выбранной второй доплеровской частоты f₂, получают величину второго порога путем перемножения амплитуды сигнала второй доплеровской частоты f₂ со вторым множителем, если первый счет С₁ меньше или равен единице, или путем перемножения амплитуды сигнала второй доплеровской частоты f₂ с первым множителем, если первый счет С₁ больше единицы, затем во втором подмножестве множества смежных доплеровских фильтров R₂ определяют группы амплитуд сигналов, превысивших второй порог, разделяют полученные группы амплитуд сигналов на кластеры, ширина которых составляет три доплеровских фильтра, подсчитывают количество кластеров для получения второго счета С₂, вычисляют промежуточный счет в соответствии с математическим выражением

С=С₁-|С₂-C₁|+1,

приравнивают далее окончательный счет к промежуточному счету С, если полученный промежуточный счет С больше или равен единице, либо приравнивают окончательный счет к единице, если полученный промежуточный счет С меньше единицы, принимают решение об обнаружении групповой цели в стробе дальности, если полученный окончательный счет больше единицы.

Недостатком способа является невысокая вероятность обнаружения групповой цели, для которой доплеровские частоты сигналов отдельных целей совпадают. Связано это с тем, что разрешающая способность способа определяется шириной группы смежных доплеровских фильтров, которая принципиально не может быть меньше ширины одного-трех доплеровских фильтров. Таким образом, если доплеровские частоты сигналов отдельных целей из состава групповой цели совпадают, то при выполнении операции бланкирования амплитуд сигналов группы смежных доплеровских частот, информация о том, что цель групповая, может быть потеряна. Это является причиной невысокой вероятности обнаружения групповой цели, доплеровские частоты сигналов которой практически совпадают.

Известен способ обнаружения групповой цели [патент РФ №2298806 (приоритет от 10.10.2005 г.), МПК G01S 13/04, 13/56]. Сущность способа заключается в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного БПФ, вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров, в стробе дальности выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют первую доплеровскую частоту f₁ из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, для всех остальных стробов дальности определяют отношение амплитуды сигнала b_k в фильтре jmax1 k-го строба $$\left|{\dot{U}}_{j\max \mathrm{1,}k}\right|$$ к амплитуде сигнала в фильтре jmax1 строба $$k\max \left|{\dot{U}}_{j\max \mathrm{1,}k\max }\right|$$ :

$$b_k=\frac{\left|{\dot{U}}_{j\max \mathrm{1,}k}\right|}{\left|{\dot{U}}_{j\max \mathrm{1,}k\max }\right|}$$ ,

находят квадратурные составляющие напряжения $${\rho }_k^c$$ , $${\rho }_k^s$$ , равные разностям модулей соответствующих квадратурных составляющих сигнала в фильтре jmax1 k-го строба и произведений найденных отношений амплитуд сигналов b_k на модули соответствующих квадратурных составляющих сигнала в фильтре jmax1 строба kmax:

$${\rho }_k^c=\left|U_{j\max \mathrm{1,}k}^c\right|-b_k\left|U_{j\max \mathrm{1,}k\max }^c\right|,\left(2\right)$$

$${\rho }_k^s=\left|U_{j\max \mathrm{1,}k}^s\right|-b_k\left|U_{j\max \mathrm{1,}k\max }^s\right|,\left(3\right)$$

получают амплитуду напряжения $$\left|{\dot{\rho }}_k\right|$$ , величина которой характеризует состав цели (одиночная или групповая) как

$$\left|{\dot{\rho }}_k\right|=\sqrt{{\left({\rho }_k^c\right)}^2+{\left({\rho }_k^s\right)}^2},\left(4\right)$$

сравнивают полученную амплитуду напряжения $$\left|{\dot{\rho }}_k\right|$$ с амплитудой напряжения η, характеризующей порог обнаружения, который устанавливают, исходя из требуемого значения вероятности ложного обнаружения групповой цели, при превышении порога принимают решение об обнаружении групповой цели в стробе дальности.

Недостатками способа являются невозможность обнаружения групповой цели в стробе дальности, определения количества отдельных целей в составе групповой и их доплеровских частот в случае, когда доплеровские частоты эхосигналов отдельных целей из состава групповой расположены в пределах ширины доплеровского фильтра, а их дальности и угловые координаты совпадают.

Известен также способ обнаружения групповой цели [патент РФ №2293349 (приоритет от 18.05.2005 г.), МПК G01S 13/04, 13/56]. Сущность способа заключается в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, подвергают полученные в результате суммирования N отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму N-точечного БПФ, для всех доплеровских фильтров сигнал в j-м фильтре домножают на величину $$e^{i\pi \frac{N-1}{N}j}$$ , вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров, выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют доплеровскую частоту f₁ из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают подмножество множества смежных доплеровских фильтров R₁ с центром около выбранной доплеровской частоты f₁, для всех фильтров подмножества R₁ вычисляют коэффициент b_j, равный отношению амплитуды сигнала j-го фильтра $$\left|{\dot{U}}_j\right|$$ к найденной максимальной амплитуде сигнала в фильтре $$j\max 1\left|{\dot{U}}_{j\max 1}\right|$$ :

$$b_j=\frac{\left|{\dot{U}}_j\right|}{\left|{\dot{U}}_{j\max 1}\right|},$$

вычисляют величины $${\rho }_j^c$$ , $${\rho }_j^s$$ , равные разностям модулей соответствующих квадратурных составляющих сигнала j-го фильтра и произведений найденных коэффициентов b_j на модули соответствующих квадратурных составляющих сигнала фильтра с максимальной амплитудой:

$${\rho }_j^c=\left|U_j^c\right|-b_j\left|U_{j\max 1}^c\right|$$ ,

$${\rho }_j^s=\left|U_j^s\right|-b_j\left|U_{j\max 1}^s\right|$$ ,

рассчитывают показатель $$\left|{\dot{\rho }}_j\right|$$ как

$$\left|{\dot{\rho }}_j\right|=\sqrt{{\left({\rho }_j^c\right)}^2+{\left({\rho }_j^s\right)}^2}$$ ,

сравнивают полученный показатель $$\left|{\dot{\rho }}_j\right|$$ с порогом обнаружения η, который устанавливают, исходя из требуемого значения вероятности ложного обнаружения групповой цели, при превышении порога хотя бы в одном фильтре принимают решение об обнаружении групповой цели.

Недостатками способа являются невозможность обнаружения эхосигнала групповой цели в доплеровском фильтре, определения количества отдельных целей в составе групповой и их дальностей в случае, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах ширины строба дальности, а их доплеровские частоты и угловые координаты совпадают.

Наиболее близким техническим решением является способ разрешения групповой цели [патент РФ №2379704 (приоритет от 09.06.2008 г.), МПК G01S 13/00], заключающийся в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, дополняют полученную в результате суммирования последовательность N отсчетов нулями до последовательности из М отсчетов, где М=2ⁿ>N (n - целое число), подвергают полученные М отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму М-точечного БПФ, вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе алгоритма БПФ, выбирают множество смежных доплеровских фильтров, определяют доплеровскую частоту f₁ из названного множества смежных доплеровских фильтров, как частоту фильтра jmax1 с максимальной амплитудой сигнала, выбирают подмножество множества смежных доплеровских фильтров R₁ с центром около выбранной доплеровской частоты f₁, составленный из комплексных амплитуд сигналов фильтров подмножества R₁ вектор Z умножают на заранее рассчитываемую обратную автокорреляционную матрицу, сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора Е с пороговыми значениями, которые устанавливают, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, при превышении порога i-м элементом вектора Е принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с частотой Доплера, соответствующей i-му фильтру подмножества R₁.

Недостатком способа-прототипа является невозможность обнаружения эхосигнала групповой цели, количества отдельных целей в составе групповой и их дальностей в случае, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах ширины строба дальности, а их доплеровские частоты и угловые координаты совпадают.

Изобретение решает задачу: обеспечить возможность определения количества, дальностей и доплеровских частот отдельных целей в составе групповой в случае, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах ширины строба дальности, а их доплеровские частоты совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам или в случае, когда доплеровские частоты отдельных целей из состава групповой расположены в пределах ширины доплеровского фильтра, а их дальности совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам.

Решение задачи заключается в том, что после вычисления модуля комплексной огибающей сигнала на выходе алгоритма БПФ выбирают номер строба дальности kmax и номер фильтра jmax, соответствующих максимальной амплитуде сигнала, формируют область анализа с центром (kmax, jmax). составленный из комплексных амплитуд сигналов области анализа вектор Z умножают на заранее рассчитываемую обратную матрицу рассогласования сигналов Q^-1, сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора Е с пороговыми значениями, которые устанавливают, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, при превышении порога i-м элементом вектора Е принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей k-му стробу и радиальной скоростью, соответствующей j-му частотному фильтру.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ разрешения групповой цели, где 1 - фазовый детектор, 2 - фильтр нижних частот, 3 - аналого-цифровой преобразователь, 4 - сумматор, 5 - антенна, 6 - приемник, 7 - гетеродин, 8 - процессор обработки сигналов. На фиг.2 представлена схема, поясняющая последовательность преобразования сигнала в процессоре обработки сигналов 8. На фиг.3-5 приведены диаграммы, демонстрирующие снижение эффективности разрешения групповой цели способом-прототипом в случае, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах строба дальности, их частоты Доплера близки и отсутствует разрешение по угловым координатам. На фиг.3 представлены результаты обработки для ситуации, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах строба дальности, а их частоты Доплера отличаются на четверть ширины фильтра М-точечного БПФ $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,25}$$ , где Δ_f - рассогласование сигналов отдельных целей из состава групповой по частоте Доплера, Δf - ширина доплеровского фильтра. На фиг.4, 5 представлены результаты обработки для ситуаций, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах строба дальности, а их частоты Доплера практически совпадают (отличаются на одну десятую $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,1}$$ и одну двадцатую $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,05}$$ ширины фильтра М-точечного БПФ соответственно). Истинные значения частот Доплера эхосигналов целей на фиг.3-5 обозначены вертикальными стрелками, а их оценки вертикальными линиями.

На фиг.6-8 приведены диаграммы, демонстрирующие возможность определения предлагаемым способом количества, дальностей и частот Доплера отдельных целей в составе групповой в случаях: эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного строба дальности, их доплеровские частоты совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам; эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного доплеровского фильтра, их дальности совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам; эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного строба дальности и доплеровского фильтра и отсутствует разрешение по угловым координатам. На фиг.6а-8а представлена сформированная после корреляционно-фильтровой обработки область анализа, а на фиг.6б-8б результаты обработки сигналов согласно предлагаемому способу, где Δ_d - расстояние между одиночными целями из состава групповой по дальности, ΔD - величина строба дальности. На фиг.6а,б представлены результаты обработки сигналов для ситуации, когда $$\frac{{\Delta }_d}{\Delta D}=\mathrm{0,25}$$ и $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=0$$ , на фиг.7, а, б для ситуации, когда $$\frac{{\Delta }_d}{\Delta D}=0$$ и $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,125}$$ , на фиг.8, а, б для ситуации, когда $$\frac{{\Delta }_d}{\Delta D}=\mathrm{0,3}$$ и $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,125}$$ .

Суть изобретения состоит в следующем. Известно, что отклик на сумму входных воздействий для линейных систем представляет собой суперпозицию откликов на каждое воздействие. То есть отклик схемы корреляционно-фильтровой обработки на смесь эхосигналов отдельных целей из состава групповой есть не что иное, как сумма откликов на эхосигнал каждой отдельной цели. Отклик по дальностным стробам и частотным фильтрам схемы корреляционно-фильтровой обработки на эхосигнал отдельной цели представляет собой смещенную на время запаздывания и частоту Доплера функцию рассогласования зондирующего сигнала, умноженную на комплексную амплитуду эхосигнала.

Проведя обратное линейное преобразование выходного сигнала дальностных стробов и частотных фильтров выбранной области анализа, определяют значения комплексных амплитуд эхосигналов отдельных целей из состава групповой. Времена запаздывания и частотные сдвиги эхосигналов реальных отдельных целей соответствуют определенным стробам дальности и частотным фильтрам системы обработки. В остальных стробах и фильтрах области анализа формируются нули, так как отсутствуют эхосигналы реальных целей с соответствующими дальностями и радиальными скоростями.

При наличии шумов наблюдения в тех дальностных стробах и частотных фильтрах, где отсутствуют реальные эхосигналы, будут получены значения, близкие к нулю. Сравнив модули полученных оценок амплитуд с порогами, установленными, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, оценивают количество, дальности и радиальные скорости отдельных целей из состава групповой. Для получения конкретной зависимости, связывающей амплитуды эхосигналов отдельных целей из состава групповой с выходным сигналом, введем ряд обозначений.

Пусть τ₁, τ₂, τ₃, …, τ_n времена запаздывания и F₁, F₂, F₃, …, F_n частоты Доплера эхосигналов отдельных целей из состава групповой, соответствующие области анализа с центром (kmax, jmax). Допустим, что (τ₂-τ₁=…=τ_n-τ_n-1=Δτ и F₂-F₁=…=F_n-F_n-1=ΔF). Из комплексных амплитуд сигналов на выходе стробов дальности и частотных фильтров, соответствующих области анализа с центром (kmax, jmax), формируется вектор Z=[Z₁ Z₂ … Z_n]^T, Т - оператор транспонирования.

Поставив в соответствие каждой паре строб дальности - частотный фильтр области анализа некоторую амплитуду эхосигнала отдельной цели из состава групповой, то есть, формально предположив, что в обрабатываемом сигнале присутствуют эхосигналы отдельных целей с дальностями и радиальными скоростями, соответствующими области анализа, запишем вектор комплексных амплитуд этих эхосигналов: Е=[Е₁ Е₂ … E_n]^Т. Так как в составе реальной групповой цели может присутствовать разное количество одиночных целей, то отдельные элементы вектора Е в действительности равны нулю.

Если в обрабатываемой реализации присутствует только эхосигнал цели с временем запаздывания τ₁, частотой Доплера F₁ и комплексной амплитудой Е₁, а амплитуды остальных целей равняются нулю (Е₂=Е₃=…=E_n=0), то вектор Z в отсутствие шумов наблюдения принимает вид

Z=[1 q(τ₂-τ₁, F₂-F₁) … q(τ_n-τ₁, F_n-F₁)]^T Е₁=

=[1 q(Δτ, ΔF) … q((n-1)Δτ, (n-1)ΔF)]^T Е₁,

где q(τ, F) - функция рассогласования зондирующего сигнала.

Аналогично, в случае, когда в обрабатываемой реализации присутствуют все n целей, соответствующих области анализа с центром (kmax, jmax), то:

$$Z=\left[\begin{array}{cccc}1& q*\left(\Delta \tau ,\Delta F\right)& \dots & q*\left(\left(n-1\right)\Delta \tau ,\left(n-1\right)\Delta F\right)\\ q\left(\Delta \tau ,\Delta F\right)& 1& \dots & q*\left(\left(n-2\right)\Delta \tau ,\left(n-2\right)\Delta F\right)\\ \dots & \dots & \dots & \dots \\ q\left(\left(n-1\right)\Delta \tau ,\left(n-1\right)\Delta F\right)& q\left(\left(n-2\right)\Delta \tau ,\left(n-2\right)\Delta F\right)& \dots & 1\end{array}\right]E,\left(1\right)$$

В формуле (1) учтен тот факт, что значение функции рассогласования для отрицательного значения аргумента является комплексно сопряженным (оператор (*)).

Обозначив переменной Q матрицу значений функции рассогласования (матрицу рассогласования сигналов):

$$Q=\left[\begin{array}{cccc}1& q*\left(\Delta \tau ,\Delta F\right)& \dots & q*\left(\left(n-1\right)\Delta \tau ,\left(n-1\right)\Delta F\right)\\ q\left(\Delta \tau ,\Delta F\right)& 1& \dots & q*\left(\left(n-2\right)\Delta \tau ,\left(n-2\right)\Delta F\right)\\ \dots & \dots & \dots & \dots \\ q\left(\left(n-1\right)\Delta \tau ,\left(n-1\right)\Delta F\right)& q\left(\left(n-2\right)\Delta \tau ,\left(n-2\right)\Delta F\right)& \dots & 1\end{array}\right],\left(2\right)$$

формулу (1) запишем в виде линейного матричного уравнения с неизвестным вектором Е:

$$QE=Z.\left(3\right)$$

Для нахождения Е из уравнения (3) домножим слева его обе части на матрицу Q^-1, обратную к Q:

$$E=Q^{-1}Z.\left(4\right)$$

При отсутствии шумов наблюдения в результате вычисления Е согласно (4) формируются комплексные амплитуды эхосигналов реальных целей в частотных фильтрах и стробах, соответствующих их радиальным скоростям и дальностям. Остальные элементы вектора Е равняются нулю. В реальных радиолокационных системах присутствуют шумы наблюдения, это означает, что вектор Z в (1) будет несколько искажен, и элементы вектора Е также вычисляются с некоторой погрешностью. Поэтому для принятия решения о количестве и дальностях до отдельных целей из состава групповой необходимо сравнивать модули элементов вектора Е с пороговыми значениями. Последние выбираются, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений.

Потенциальная разрешающая способность РЛС при реализации предлагаемого способа и достаточно высоком отношении сигнал-шум зависит от взаимного отстояния дальностных стробов по времени запаздывания Δτ и отстояния по частоте ΔF точек БПФ, т.е. может быть существенно меньшей классического (рэлеевского) интервала совместного разрешения по дальности и частоте.

Осуществляется предлагаемый способ обработки в импульсно-доплеровской РЛС. Один из вариантов структурной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружения групповой цели, представлен на фиг.1. Принятый антенной 5 сигнал поступает на вход приемника 6. Для обеспечения когерентной обработки сигнал с выхода приемника 6 с помощью двух фазовых детекторов 1, гетеродина 7, фазовращателя на 90° 9 и двух фильтров нижних частот 2 разделяется на квадратурные составляющие. В аналого-цифровых преобразователях 3 производится формирование последовательности цифровых отсчетов квадратурных составляющих сигнала. Далее, в сумматорах 4 осуществляется суммирование цифровых отсчетов квадратурных составляющих сигнала. Суммирование производится в пределах интервалов, равных длительности зондирующего импульса (дальностных стробов).

Вся дальнейшая обработка сигнала происходит в процессоре обработки сигналов 8. На фиг.2 представлена схема, поясняющая последовательность преобразования сигнала в процессоре обработки сигналов 8. Полученные в результате суммирования в каждом стробе последовательности из N отсчетов дополняют нулями до последовательности из М отсчетов, где М=2ⁿ>N (n - целое число), подвергают полученные М отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму М-точечного БПФ в каждом стробе дальности. Затем вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров. Далее выбирают номер строба дальности kmax и номер доплеровского фильтра jmax, соответствующих максимальной амплитуде сигнала, и формируют область анализа с центром (kmax, jmax). Затем из комплексных амплитуд сигналов на выходах стробов и фильтров области анализа составляют вектор Z и умножают его на заранее рассчитанную согласно формуле (2) обратную матрицу рассогласования сигналов Q^-1. Сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора Е с пороговыми значениями, которые устанавливают, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений. При превышении порога i-м элементом вектора Е принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей k-му стробу и радиальной скоростью, соответствующей j-му фильтру.

Подтверждение получения вышеуказанного технического результата при осуществлении предлагаемого способа проводилось с помощью математического моделирования. Моделировались групповая цель, состоящая из двух отдельных целей с различными параметрами их взаимного расположения по дальности и частоте Доплера.

На фиг.3-5 приведены диаграммы, демонстрирующие снижение эффективности разрешения групповой цели способом-прототипом в случае, когда дальности отдельных целей из состава групповой расположены в пределах строба дальности, их частоты Доплера близки и отсутствует разрешение по угловым координатам. Из фиг.3 видно, что если эхосигналы целей находятся в одном стробе дальности и их частоты Доплера различаются на четверть фильтра М-точечного БПФ, способ-прототип хотя и определяет количественный состав групповой цели, но оценки доплеровских частот отдельных целей из состава групповой весьма далеки от их истинных значений. При дальнейшем сближении доплеровских частот эхосигналов отдельных целей из состава групповой на достаточно малую величину (одну десятую $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,1}$$ и одну двадцатую $$\frac{{\Delta }_f}{\Delta f}=\mathrm{0,05}$$ ширины фильтра М-точечного БПФ) в способе-прототипе становится невозможным обнаружение эхосигнала групповой цели, определение количества отдельных целей в составе групповой и их доплеровских частот, что следует из фиг.4 и 5 соответственно.

На фиг.6-8 приведены диаграммы, демонстрирующие возможность определения предлагаемым способом количества, дальностей и частот Доплера отдельных целей в составе групповой в случаях: эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного строба дальности, их доплеровские частоты совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам; эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного доплеровского фильтра, их дальности совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам; эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного строба дальности и доплеровского фильтра и отсутствует разрешение по угловым координатам. Из фиг.6б-8б видно, что сравнение модулей элементов вектора Е с пороговыми значениями в случаях: эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного строба дальности, их доплеровские частоты совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам (см. фиг.6б); эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного доплеровского фильтра, их дальности совпадают и отсутствует разрешение по угловым координатам (см. фиг.7б); эхосигналы отдельных целей из состава групповой находятся в пределах одного строба дальности и доплеровского фильтра и отсутствует разрешение по угловым координатам (см. фиг.8б) обеспечивает возможность определения количества, дальностей и доплеровских частот отдельных целей в составе групповой.

Использование изобретения в бортовых, наземных и корабельных РЛС не потребует изменения их принципов построения, режимов работы, существенных вычислительных затрат и позволит с высокой эффективностью разрешать отдельные цели в группе при отсутствии разрешения по угловым координатам, дальности и радиальной скорости.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в бортовых, наземных и корабельных радиолокационных станциях для разрешения отдельных целей из состава групповой в импульсном объеме. Достигаемый технический результат - определение количества, дальностей и доплеровских частот отдельных целей в составе групповой. Указанный результат достигается за счет того, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервалов (стробов), равных длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, последовательность из N отсчетов дополняют нулями до последовательности из М отсчетов, где M=2ⁿ>N (n - целое число), подвергают полученные М отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму М-точечного быстрого преобразования Фурье (БПФ), вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе доплеровских фильтров, определяют номер строба дальности kmax и номер частотного фильтра jmax, соответствующих максимальной амплитуде сигнала, формируют область анализа с центром (kmax, jmax), составленный из комплексных амплитуд сигналов области анализа вектор Z умножают на заранее рассчитываемую обратную матрицу рассогласования сигналов Q^-1, сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора Е с пороговыми значениями, которые устанавливают, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, при превышении порога i-м элементом вектора Е принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей k-му стробу, и радиальной скоростью, соответствующей j-му частотному фильтру. 8 ил.

Способ разрешения групповой цели, заключающийся в том, что выделяют квадратурные составляющие комплексной огибающей принятого антенной сигнала, в каждой квадратурной составляющей осуществляют преобразование сигнала в цифровую форму, в пределах интервала, равного длительности зондирующего импульса, производят суммирование цифровых отсчетов, дополняют последовательность из N отсчетов нулями до последовательности из М отсчетов, где M=2ⁿ>N (n - целое число), подвергают полученные М отсчетов амплитудному взвешиванию, осуществляют фильтровую обработку по алгоритму М-точечного БПФ, вычисляют модуль комплексной огибающей сигнала на выходе алгоритма БПФ, отличающийся тем, что выбирают номер строба дальности kmax и номер фильтра jmax, соответствующих максимальной амплитуде сигнала, формируют область анализа с центром (kmax, jmax), составленный из комплексных амплитуд сигналов области анализа вектор Z умножают на заранее рассчитываемую обратную матрицу рассогласования сигналов Q ^-1, сравнивают модули элементов полученного в результате умножения вектора Е с пороговыми значениями, которые устанавливают, исходя из требуемых значений вероятностей ложных решений, при превышении порога i-м элементом вектора Е принимают решение о наличии сигнала отдельной цели в составе групповой с дальностью, соответствующей k-му стробу и радиальной скоростью, соответствующей j-му частотному фильтру.