СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК G01S7/36 

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных помех.

Большие проблемы работе РЛС создают импульсные помехи со структурой, близкой к структуре зондирующего сигнала. Для постановщика помех импульсная помеха является наиболее энергетически выгодной. Частным случаем импульсных помех являются синхронные ответные помехи (Защита от радиопомех, под ред. М.В. Максимова, М. Сов. Радио, 1976 г., с.60), которые переизлучаются только после приема постановщиком ответной помехи (ПОП) зондирующего сигнала, и импульсные помехи, которые излучают независимо от приема зондирующего сигнала на основе ранее разведанных параметров РЛС. В результате действия импульсных помех происходят ложные обнаружения целей, так как принятые сигналы таких помех не отличаются по структуре от сигналов, отраженных от реальных целей. Высокая эффективность импульсной и, в частности, ответной помехи достигается тем, что постановщик помехи излучает или переизлучает усиленную копию зондирующего сигнала независимо от его уровня. Это при радиолокационном обзоре пространства обеспечивает ее обнаружение не только в главном луче, но и по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), в результате чего создается большое число ложных сигналов (отметок) хаотических или неподвижных, в простейшем случае, либо движущихся с установленной постановщиком помехи скоростью, в случае синхронной ответной помехи (в последнем случае будет формироваться пространственный пакет сигналов). Во всех случаях импульсы помехи воспринимаются как отраженные от целей, поэтому по ним выполняют захват и завязку трассы (С.З. Кузьмин - Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации, с.109) с последующим ее сбросом в случае импульсной помехи. В результате импульсная помеха приводит к перегрузке устройств обработки сигнала и сопровождения трасс целей.

Особенно сложной является задача выделения целей, маскируемых ложными сигналами, при действии импульсной помехи в главном луче ДНА.

Известны способы защиты от импульсных помех, которые обеспечивают подавление помех в главном луче ДНА однопозиционной РЛС за счет применения АРУ, ограничения или компенсации (Теоретические основы радиолокации, под редакцией Я.Д. Ширмана, Сов. Радио, М. 1978 г., с.298-302, 346-347), а также диаграммообразующие (патент RU 2291459 от 01. 2006 г.).

Недостаток известных способов защиты от импульсных помех состоит в том, что в случае действия помехи с высоким уровнем мощности они не обеспечивают ее подавления, поскольку она по своей структуре не отличается от сигналов, отраженных от реальных целей, а по уровню может значительно превосходить уровень этих сигналов.

Таким образом, известные способы защиты РЛС не обеспечивают подавление импульсной помехи. Но исключить перегрузку устройств обработки и сопровождения трасс целей можно и без подавления помехи, если распознать ее импульсы.

Известен наиболее близкий к предлагаемому способ защиты от импульсных помех (Защита от помех, Максимова Н.В., Сов. Радио, 1976 г., с.140), заключающийся в том, что устанавливают два порога - основной для обнаружения сигналов и превышающий его дополнительный для распознавания сигналов помех. Сигналы, превысившие дополнительный порог, используют для селекции помехи (Фиг.1а).

Известно наиболее близкое к предлагаемому устройство для защиты от импульсных помех (см. там же, 14 строка сверху) (Фиг.2), содержащее антенну 1, приемник 2, основное пороговое устройство (ОПУ) 3, дополнительное (ДПУ) 4 и устройство селекции помех (УСП) 5, выход антенны 1 соединен с входом приемника 2, выход которого соединен с входами ОПУ 3 и ДПУ 4, выходы которых соединены соответственно с 1 и 2 входами устройства селекции помехи 5.

Работает известный способ и устройство для защиты от импульсных помех следующим образом: сигнал, принятый антенной 1, усиливается в приемнике 2 и поступает на входы ОПУ 3 и ДПУ 4 соответственно. Уровень порога ОПУ устанавливают исходя из допустимой вероятности ложной тревоги от собственных шумов, а уровень порога ДПУ 4 устанавливают превышающим уровень ОПУ. При этом сигналы, превысившие пороги ОПУ 3 и ДПУ 4, поступают соответственно на 1 и 2 входы УСП 5, и, если они появляются одновременно, то их считают импульсной помехой. При этом селекция сводится к тому, что появление сигнала на втором входе УСП 5 блокирует прохождение сигнала через первый вход, и на выход УСП 5 будут проходить только сигналы, уровень которых меньше уровня порога ДПУ 4.

Недостаток известных наиболее близких способа и устройства для защиты от импульсных помех состоит в их низкой эффективности (см. там же, стр.18 снизу) и в реальных условиях полное устранение помех не обеспечивают во всей зоне действия РЛС. Дело в том что по мере приближения цели с большой отражающей поверхностью отражения от нее могут превысить фиксированный порог ДПУ 4 (Фиг.1а, дополнительный порог А). При этом они будут приниматься за помеху. А если повысить порог ДПУ 4 (Фиг.1а, дополнительный порог Б), то это не обеспечит защиту от помехи.

Таким образом, поставленной задачей (техническим результатом) является формирование признаков импульсной помехи и ее распознавание на всех интервалах дальности.

Задача решается на основе использования свойств сигналов, излученных из одной точки пространства (что обеспечивает постоянство уровня помехи на всех дальностях), определения параметров этих свойств по полученным образцам помехи и использование их в качестве ее признаков.

Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в способе защиты от импульсных помех, основанном на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного порога, согласно изобретению дополнительный порог устанавливают в каждом интервале дальности; по сигналам, превысившим этот порог, определяют признаки помехи, по которым обнаруживают ее в зоне действия РЛС.

Поставленная задача (технический результат) решается так же тем, что уровень дополнительного порога устанавливают исходя из допустимой вероятности принятия отраженного сигнала от реальной цели, находящейся в этом интервале дальности, за помеху.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что уровень дополнительного порога устанавливают исходя из допустимой вероятности принятия помехи за отраженный сигнал от реальной цели.

Поставленная задача (технический результат) решается так же тем, что в качестве признака используют уровень указанных сигналов.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что проверку сигнала с уровнем U_c(D_i), обнаруженного на дальности D_i с уровнем U_c(D_i), если он ниже дополнительного порога на этой дальности U_доп(D_i), осуществляют, путем осмотра зоны на дальности D_j, на которой уровень U_доп(D_j)≤U_c(D_i).

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что в качестве признака используют сдвиг фаз принимаемых в разнесенных в пространстве точках указанных сигналов.

Поставленная задача (технический результат) по первому варианту устройства решается тем, что в устройство защиты от импульсных помех, содержащее антенну, приемник, ОПУ, ДПУ и УПС, выход антенны соединен с входом приемника, выход которого соединен с входами ОПУ и ДПУ, согласно изобретению введены временной регулятор порога (ВРП), синхронизатор и устройство распознавания помех (УРП), выход синхронизатора соединен с входом ВРП, выход которого соединен со вторым входом ДПУ, выходы ОПУ и ДПУ соединены соответственно с первым и вторым входами УРП, выход которого соединен с соответствующими входами УСП.

Поставленная задача (технический результат) по второму варианту устройства решается тем, что в устройство для защиты от импульсных помех, содержащее антенну, приемник и УСП выход антенны соединен со входом приемника, согласно изобретению введены вторая антенна, второй приемник, два основных пороговых устройства с ограничителями (ОПУО), дополнительное пороговое устройство с ограничителем (ДПУО), два фазовых детектора (ФД), ВРП, УРП и синхронизатор, выход второй антенны соединен со входом второго приемника, его выход соединен с входом второго ОПУО, а его выход соединен с первым входом первого ФД, выход первого приемника соединен с входами первого ОПУО и ДПУО соответственно, второй вход первого ФД соединен со вторым выходом первого ОПУО, а его первый выход соединен с первым входом второго ФД, второй вход которого соединен с выходом ДПУО, выход ВРП соединен со вторым входом ДПУО, выходы первого и второго ФД соединены соответственно с первым и вторым входами УРП, выходы которого соединены с соответствующими входами УСП, выход синхронизатора соединен с о вторым входом ВРП.

Суть работы заявляемого устройства для защиты от импульсных помех по первому варианту, реализующему заявленный, способ основывается на том, что на выходе приемника устанавливают два порога (Фиг.1в) в ОПУ для обнаружения целей и в ДПУ - для обнаружения помехи. Уровень порога ДПУ устанавливают для каждого интервала дальности (D_j) таким, чтобы вероятность превышения этого порога сигналом, отраженным от реальной цели на этой дальности, равнялась допустимой вероятности (P_доп) принятия этого сигнала за помеху, или чтобы вероятность принятия помехи за сигнал была бы не выше допустимой, если известен уровень помехи. При этом считают все сигналы, превысившие этот порог помехой, используют их для определения ее признаков и последующей селекции помехи на всех интервалах дальности.

В качестве признака помехи так же используют признак равенства уровней сигналов на всех интервалах дальности уровню сигналов, превысивших дополнительный порог.

Проверяют так же, при необходимости, принадлежность сигнала, принятого на интервале дальности D_I с уровнем U_c ниже дополнительного порога U_доп на этой дальности. Для этого осматривают зону на дальности D_j большей чем текущая инструментальная дальность, на которой U_доп(D_j)≤U_c(D_i), путем увеличения периода следования зондов. При этом, если принимают сигнал U_c(D_j), равный сигналу U_c(D_i), то сигнал U_c(D_i) считают помехой и используют ее признаки для селекции помех на всех интервалах дальности (см. Фиг.1с).

Суть работы заявляемого устройства для защиты от импульсных помех по второму варианту, реализующему заявляемый способ, состоит в том, что сигналы принимают двумя, разнесенными в пространстве антеннами, определяют разность фаз с помощью первого ФД между сигналами на выходах первого и второго ОПУО, кроме того, вычисляют разность фаз с помощью второго ФД между сигналами с выхода второго ОПУО и сигналами с выхода ДПУО. Сигналы с выходов ФД поступают соответственно на первый и второй входы УРП, с выходов которого поступают на соответствующие входы УСП. При этом фиксируют в УРП значение разности фаз на выходе первого ФД на всех интервалах дальности и, если значения разности фаз на выходах первого и второго ФД совпадают, (а это возможно только тогда, когда превышен порог в ДПУО), то это является признаком помехи и ее используют для селекции помехи на всех интервалах дальности. Кроме того признаком помехи служит равенство значений разности фаз на выходе первого ФД для сигналов на всех интервалах дальности, в том случае и тогда, когда нет превышения порога в ДПУО. Ограничители в ОПУО и в ДПУО необходимы для выравнивания сигналов на входах ФД.

Таким образом решается поставленная задача и достигается технический результат.

Изобретение иллюстрируется чертежами:

Фиг.1 - диаграммы, поясняющая работу способа;

Фиг.2 - схема устройства прототипа;

Фиг.3 - схема первого предлагаемого устройства;

Фиг.4 - схема второго предлагаемого устройства.

Рассмотрим более подробно реализуемость предлагаемых устройств. Устройство для защиты от импульсных помех (Фиг.3) по первому варианту включает антенну 1, приемник 2, ОПУ 3 и ДПУ 4, УПС 5, ВРП 6 и ВРУ 7 и синхронизатор 13, выход антенны 1 соединен с входом приемника 2, выход которого соединен с входами ОПУ 3 и ДПУ 4, выход ВРП 7 соединен с входом 2 ДПУ 4, выходы ОПУ 3 и ДПУ 4 соединены с 1 и 2 входами УРП 7, выходы которого соединены с соответствующими входами УСП 5, выход синхронизатора соединен с входом ВРП.

Устройство для защиты от импульсных помех (Фиг.3) по первому варианту работает следующим образом.

Сигнал, принятый антенной 1, усиливается в приемнике 2 и подают на входы ОПУ 3 и ДПУ 4; ВРП 6 по сигналу от синхронизатора 13 изменяет уровень порога ДПУ 4 так, чтобы вероятность превышения его сигналом, отраженным от реальной цели, была в пределах допустимой вероятности (P_доп) на этом интервале дальности принятия полезного сигнала за помеху. Сигналы, превысившие пороги подают на 1 и 2 входы УПР 7, в котором их анализируют и подают на входы УСП 5. Если они превысили пороги одновременно, то их считают помехой. Кроме того, при необходимости, увеличивают период зондирования и проверяют в УРП 7 уровень сигнала 1 (ФИГ.1с), не превысившего порог в ДПУ 4 на дальности D_i, и сравнивают его уровень с уровнем обнаруженного сигнала 2 с таким же уровнем, превысившим порог в ДПУ 4 на дальности D_j, большей текущей инструментальной дальности. При равенстве уровней этих сигналов их считают помехой, запоминают ее признаки и селектируют ее на всех интервалах дальности.

Устройство для защиты от импульсных помех (Фиг.4) по второму варианту включает антенны 1 и 8, приемники 2 и 9, ОПУО 3 и 10 и ДПУО 4, УСП 5, ВРП 6 и ВРУ 7, ФД 11 и 12, синхронизатор 13, выходы антенн 1 и 8 подключены соответственно к входам приемников 2 и 9, выход приемника 2 подключен к входам ОПУО 3 и ДПУО 4, а выход приемника 9 подключен к входу ОПУО 10, выход 1 которого подключен к входу 1 ФД 11, а к его входу 2 подключен выход 2 ОПУО 3, выход 2 ОПУО 10 подключен к входу 1 ФД 12, а выход ДПУО 4 подключен к входу 2 ФД 12, выходы ФД 11 и ФД 12 подключены соответственно к 1 и 2 входам УРП 7, выходы которого соединены с соответствующими входами УСП 5, выход синхронизатора соединен с входом ВРП 6.

Устройство для защиты от импульсных помех по второму варианту (Фиг.4) работает следующим образом. Сигналы принимают антеннами 1 и 8, усиливают соответственно в приемниках 2 и 9 и подают на входы ОПУО 3, ОПУО 10 и ДПУО 4 соответственно. Уровень порога ДПУО 4 устанавливают с помощью ВРП 6, в зависимости от дальности, запуск ВРП 6 осуществляют синхронизатором 13. Сигналы с выхода 1 ОПУО 10 и с выхода 2 ОПУО 3 подают соответственно на 1 и 2 входы ФД 11. Сигналы, превысившие порог в ДПУО 4, считают помехой, их подают на 2 вход ФД 12, на его 1 вход подают сигналы с выхода 2 ОПУО 10. Далее, сигналы с выходов ФД 11 и ФД 12 подают соответственно на 1 и 2 входы УРП 7. В УРП 7 эти сигналы сравнивают между собой и, если они равны или близки между собой, то их принимают в качестве признака помехи и подают на соответствующие входы УСП 5 и селектируют помеху на всех интервалах дальности. Равенство разности фаз на выходе ФД11 на всех интервалах дальности, а также их равенство разности фаз на выходе ФД12, характерно только для сигналов помехи, так как они излучаются из одной точки пространства. Запуск ВРП 6 осуществляют синхронизатором 13.

Таким образом, решается поставленная задача и достигается технический результат.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных помех. Достигаемый технический результат - формирование признаков импульсной помехи и ее распознавание на всех интервалах дальности. Указанный результат решается тем, что в способе защиты от импульсных помех, основанном на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного порога, дополнительный порог устанавливают в каждом интервале дальности; по сигналам, превысившим этот порог, определяют признаки помехи, по которым обнаруживают ее в зоне действия РЛС. Указанный результат по первому варианту устройства решается тем, устройство защиты от импульсных помех содержит антенну, приемник, основное пороговое устройство (ОПУ), дополнительное приемное устройство (ДПУ), устройство селекции помехи (УСП), временной регулятор порога (ВРП), синхронизатор и устройство распознавания помех (УРП), определенным образом соединенные между собой. Указанный результат по второму варианту устройства решается тем, что устройство для защиты от импульсных помех содержит антенну, приемник, УСП, вторую антенну, второй приемник, два основных пороговых устройства с ограничителями (ОПУО), дополнительное пороговое устройство с ограничителем (ДПУО), два фазовых детектора (ФД), ВРП, УРП и синхронизатор, определенным образом соединенные между собой. 2 н. и 6. з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ защиты от импульсных помех, основанный на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного порога для распознавания помехи, отличающийся тем, что дополнительный порог устанавливают в каждом интервале дальности; по сигналам, превысившим этот порог, определяют признаки помехи, по которым обнаруживают ее и селектируют в зоне действия радиолокационной станции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень дополнительного порога устанавливают исходя из допустимой вероятности принятия отраженного сигнала от реальной цели, находящейся в этом интервале дальности, за помеху.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень дополнительного порога устанавливают исходя из допустимой вероятности принятия помехи за отраженный сигнал от реальной цели.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве признака используют уровень указанных сигналов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проверку сигнала с уровнем U_c(D_i), обнаруженного на дальности D_i, если он ниже дополнительного порога на этой дальности U_доп(D_i), осуществляют путем осмотра зоны на дальности D_j, на которой порог U_доп(D_j)≤U_c(D_i).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве признака используют сдвиг фаз, принимаемых в разнесенных в пространстве точках указанных сигналов.

7. Устройство для защиты от импульсных помех, содержащее антенну, приемник, два пороговых устройства - основной (ОПУ) и дополнительный (ДПУ) - и устройство селекции помех (УСП), выход антенны соединен с входом приемника, выход которого соединен с входами ОПУ и ДПУ, отличающееся тем, что введены временной регулятор порога (ВРП), устройство распознавания помех (УРП) и синхронизатор, выход ВРП соединен со вторым входом ДПУ, выходы ОПУ и ДПУ соединены соответственно с первым и вторым входами УРП, а его выходы соединены с соответствующими входами УСП, выход синхронизатора соединен со входом ВРП.

8. Устройство для защиты от импульсных помех, содержащее антенну, приемник и устройство селекции помех (УСП), выход антенны соединен с входом приемника, отличающееся тем, что введены вторая антенна, второй приемник, два основных пороговых устройства с ограничителями (ОПУО), дополнительное пороговое устройство с ограничителем (ДПУО), два фазовых детектора (ФД), устройство для временной регулировки порога (ВРП), устройство распознавания помехи (УРП) и синхронизатор, выход второй антенны соединен с входом второго приемника, его выход соединен с входом второго ОПУО, а его первый выход соединен с первым входом второго ФД, выход первого приемника соединен с входом первого ОПУО и первым входом ДПУО, второй вход второго ФД соединен с выходом первого ОПУО, второй выход второго ОПУО соединен с первым входом первого ФД, второй вход которого соединен с выходом ДПУО, выход ВРП соединен со вторым входом ДПУО, выходы первого и второго ФД соединены соответственно с первым и вторым входами УРП, выходы которого соединены с соответствующими входами УСП, выход синхронизатора соединен со вторым входом ВРП.