СПОСОБ ЗАЩИТЫ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ ОТ СИНХРОННЫХ ОТВЕТНЫХ ПОМЕХ 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 синхронных ответных 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 излучаются 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 их действия происходят ложные обнаружения целей, так как принятые сигналы помех не отличаются по структуре от сигналов, отраженных от реальных целей. Высокая эффективность ответной помехи достигается тем, что постановщик помехи 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 несинхронной импульсной помехи или ведением ложной трассы, в случае синхронной ответной помехи (СОП) с изменяющейся задержкой. Из этого следует, что наиболее эффективна СОП, поскольку формируемая ею ложная цель будет сопровождаться на всех интервалах дальности, в то время как ложные цели, сформированные несинхронной помехой, будут периодически сбрасываться с сопровождения.

Наиболее сложной является задача выделения целей, маскируемых ложными сигналами, при действии СОП в главном луче ДНА, поскольку СОП формирует пространственный пакет сигналов (ПС) (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д. Ширмана, 1970 г., с.275), не отличающийся от пакета отраженных от цели сигналов, что приводит к перегрузке устройств обработки сигнала и сопровождения трасс и практически к невозможности сопровождения реальных целей.

Известны способы защиты от 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. - М.: 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 помех состоит в том, что в случае действия помехи с высоким уровнем мощности они не обеспечивают подавления помехи, 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 СОП. Но исключить перегрузку устройств обработки и сопровождения трасс целей можно и без подавления помехи, если распознать ее пространственные пакеты.

Известен наиболее близкий к предлагаемым способ защиты РЛС от импульсных и синхронных ответных помех (Защита от помех. Максимова Н.В. Сов. Радио, 1976 г., с.140), заключающийся в том, что устанавливают два порога - основной и превышающий его дополнительный. Уровень основного порога устанавливают исходя из допустимой вероятности ложной тревоги от собственных шумов. Принятый сигнал сравнивают с основным и дополнительным порогами. При этом сигналы, одновременно превысившие основной и дополнительный пороги, считают помехой.

Недостаток наиболее близкого способа состоит в низкой эффективности определения признака помехи (там же, строка 18 снизу) на всех интервалах дальности. Дело в том, что на малых дальностях сигналы от целей могут иметь уровень, значительно превышающий дополнительный порог (Фиг.1a, доп. порог А, сигналы 1, 2, 3). При этом они будут приняты за помеху. В то же время, если увеличить дополнительный порог, то все сигналы помехи будут приняты за сигналы от реальных целей (Фиг.1a, доп. порог Б). Кроме того, в пакетах сигналов, образованных СОП в процессе сканирования главного луча диаграммы направленности антенны по угловой координате ε (Фиг.2, ПС2 и ПС4, ε_{нач п} и ε_{кон п}), уровни сигналов 1, 3 в начале и сигналов 2, 4 в конце соответственно ПС 2 и ПС4 могут быть ниже уровня дополнительного порога U_дол и будут определены как сигналы от реальной цели.

Таким образом поставленной задачей (техническим результатом) является формирование признаков синхронной ответной помехи и ее распознавание на всех дальностях.

Задача решается на основе использования свойств сигналов, излученных из одной точки, определения параметров этих свойств по полученным образцам помехи и использование их в качестве признаков синхронной ответной помехи.

Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в способе защиты РЛС от синхронных ответных помех, основанном на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного, согласно изобретению дополнительный порог устанавливают в каждом интервале дальности; из сигналов, превысивших основной порог, формируют пространственные пакеты сигналов (ПС), считают, что ПС сформирован из сигналов синхронной ответной помехи, если один или несколько сигналов ПС превысили дополнительный порог; по такому ПС определяют признаки, по которым обнаруживают аналогичные ПС в зоне действия радиолокационной станции.

Поставленная задача (технический результат) решается также 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 в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют уровень хотя бы одного сигнала в ПС, признанного помехой.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют количество импульсов в ПС, признанного помехой.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют угловые координаты начала и конца ПС.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют разность фаз между сигналами в разнесенных точках приема в пакете, признанном помехой.

Суть работы способа основывается, во-первых, на том, что сигналы синхронной ответной помехи в процессе сканирования главным лучом образуют пакеты сигналов, аналогичные ПС, отраженных от реальных целей. В то же время они имеют свою специфику, связанную с излучением сигналов из одной точки пространства - точки расположения постановщика помех. Это независимость уровня помехи от дальности, на которой формируют ПС. Во-вторых, работа способа основывается на том, что устанавливают два порога - основной, для обнаружения целей, и дополнительный - для обнаружения помехи (Фиг.1в и Фиг.3). Уровень дополнительного порога устанавливают для каждого интервала дальности (Dj) таким, чтобы вероятность превышения этого порога сигналом, отраженным от реальной цели на этой дальности под действием собственных шумов, равнялась допустимой вероятности $$\left(P_{доп}^{п}\right)$$ (Фиг.1в, интервал D_c) принятия этого сигнала за помеху. Влияние собственных шумов на вероятность превышения отраженным от цели сигналом дополнительного порога становится значимой в конце инструментальной дальности в связи с уменьшением уровня сигнала. На начальном участке инструментальной дальности выбор уровня дополнительного порога определяется максимальной ожидаемой отражающей поверхностью цели. При этом влияние собственных шумов пренебрежимо мало.

Принятие помехи за отраженный сигнал имеет высокую вероятность в начале инструментальной дальности, но исключается путем использования признаков помехи следующим образом. Из сигналов, превысивших основной порог, формируют пространственные пакеты сигналов, считают, что ПС сформирован из сигналов синхронной ответной помехи, если один или несколько сигналов ПС превысили дополнительный порог. По такому ПС определяют признаки, по которым обнаруживают аналогичные ПС в зоне действия РЛС. В качестве такого признака используют равенство уровней сигналов в каждом периоде зондирования в каждом ПС уровню соответствующего сигнала ПС, признанного помехой потому, что уровень сигнала помехи на всех дальностях имеет постоянное значение. На диаграмме (Фиг.1в) показано распределение уровней сигналов помехи от дальности в одном угловом направлении. И даже тогда, когда сигналы помехи не превышают дополнительный порог, они признаются помехой, если входят в ПС, в котором хотя бы один сигнал превысил дополнительный порог и поэтому признанный помехой (Фиг.3). По этой же причине в качестве признака помехи используют равенство количества импульсов в ПС на всех интервалах дальностей количеству импульсов в ПС, признанного помехой.

В качестве признака помехи используют также угловые координаты начала ε_нач.п и конца ε_кон.п ПС (Фиг.3). Поскольку сигналы помехи, принятые в одном периоде зондирования, независимо от дальности располагаются на одном угловом направлении, направлении на постановщик помех. Поэтому, если обнаружен хотя бы один ПС, содержащий сигналы, превысившие дополнительный порог, то все ПС, у которых совпадают угловые направления начала ε_нач.п и конца ε_кон.п с этим ПС, независимо от того, превышают они дополнительный порог или нет, считают помехой. Это иллюстрируется диаграммой (Фиг.3). ПС1,сигналы которого не превышают дополнительный порог, но у которого совпадают начало и конец с ПС2 и ПС4, сигналы которых превышают дополнительный порог на дальностях D₂ и D₄, и поэтому признаны помехой, так же считается помехой. Начало и конец ПС3, сформированного отражениями от реальной цели на дальности D₃, не совпадают с началом и концом ПС2 и ПС4, потому что цель занимает в пространстве положение, не зависящее от положения постановщика помех, ее ПС не дублируется по дальности, а ширина ПС от цели (количество импульсов в пакете, превысивших основной порог), как правило, меньше, чем у ПС помехи, благодаря ее большему уровню. (Фиг.4).

В качестве признака помехи используют также равенство разности фаз между сигналами в разнесенных точках приема, измеренной в каждом отельном периоде зондирования для всех ПС и совпадающей с соответствующей разностью фаз, измеренной с сигналом из пакета, признанного помехой, потому что излучение помехи ведется из одной точки пространства и разность фаз сохраняется постоянной на всех дальностях, а изменяется она только в связи с изменением направления главного луча ДНА и для всех ПС помехи данного углового направления.

Таким образом, решается поставленная задача и достигается технический результат.

Изобретение иллюстрируется диаграммами.

Фиг.1а - диаграмма, поясняющая работу прототипа в одном угловом направлении;

Фиг.1 в, с - диаграмма, поясняющая работу предлагаемого способа в одном угловом направлении;

Фиг.2 - диаграмма, поясняющая работу прототипа при сканировании луча в одной плоскости;

Фиг.3 - диаграмма, поясняющая работу предлагаемого способа при сканировании луча в одной плоскости;

Фиг.4 - диаграмма, иллюстрирующая разницу в количестве импульсов в ПС помехи и полезного сигнала.

На Фиг.1а показана принципиальная возможность в способе прототипе принятия сигнала, отраженного от цели, за помеху в случае установки порога А, и принятия помехи за отраженный от цели сигнал, в случае установки порога с уровнем Б. В этом заключается его главный недостаток. На диаграмме показано лишь одно направление зондирования.

На Фиг.1в показано преимущество предлагаемого способа с изменением дополнительного порога на каждом интервале инструментальной дальности в одном направлении зондирования. Способ гарантирует получение в качестве признака помехи ее уровень в конце инструментальной дальности и снижает вероятность принятия сигнала, отраженного от цели, за помеху в начале инструментальной дальности.

На Фиг.2 показано образование пакетов сигналов и пакетов помех при сканировании главного луча ДНА в одной плоскости в способе - прототипе. Из диаграммы видно, что использование единственного признака помехи (превышение постоянного дополнительного порога) приводит к ошибочному принятию сигналов 1 и 2 в ПС2 и 3, 4 в ПС4 за сигналы, отраженные от цели, а сигналы, отраженные от цели 1-4 в ПС1, за помеху.

На Фиг.3 показана возможность использования двух признаков помехи (превышение дополнительного, изменяющегося от дальности, порога и начала и конца пакетов). Весь пакет признается пакетом помехи, если хотя бы один импульс этого пакета превысил дополнительный порог. При этом начало и конец этого пакета используют как признак пакетов помехи на всех интервалах дальности.

На Фиг.4 показана разница в ширине (количестве импульсов в пакете) при сканировании главного луча ДНА в одной плоскости для пакета сигналов, отраженных от цели (Фиг.4в), и пакета помехи (Фиг.4а). Разница определяется большей мощностью помехи сравнительно с сигналом, отраженным от цели.

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации. Достигаемый технический результат - формирование признаков синхронной ответной помехи и ее распознавание на всех дальностях. Указанный результат достигается тем, что в способе защиты от импульсных и синхронных ответных помех, основанном на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного, дополнительный порог устанавливают в каждом интервале дальности; из сигналов, превысивших основной порог, формируют пространственные пакеты сигналов (ПС), считают, что ПС сформирован из сигналов синхронной ответной помехи, если один или несколько сигналов ПС превысили дополнительный порог; по такому ПС определяют признаки, по которым обнаруживают аналогичные ПС в зоне действия радиолокационной станции. Указанный результат достигается также тем, что уровень дополнительного порога устанавливают исходя из допустимой вероятности принятия отраженного сигнала от реальной цели, находящейся в этом интервале дальности, за помеху, при этом в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют уровень хотя бы одного сигнала в ПС, признанного помехой, кроме того, в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют количество импульсов в ПС, признанного помехой, в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют также угловые координаты начала и конца ПС, а также используют разность фаз между сигналами в разнесенных точках приема в пакете, признанном помехой. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ защиты радиолокационной станции от синхронных ответных помех (СОП), основанный на установке основного порога обнаружения и превышающего его дополнительного, отличающийся тем, что дополнительный порог устанавливают в каждом интервале дальности; из сигналов, превысивших основной порог, формируют пространственные пакеты сигналов (ПС), считают, что ПС сформирован из сигналов СОП, если один или несколько сигналов ПС превысили дополнительный порог; по такому ПС определяют признаки, по которым обнаруживают аналогичные ПС 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 в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют уровень хотя бы одного сигнала в ПС, признанного помехой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют количество импульсов в ПС, признанного помехой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют угловые координаты начала и конца ПС.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве признака ПС, сформированного синхронной ответной помехой, используют разность фаз между сигналами в разнесенных точках приема в пакете, признанном помехой.