СПОСОБ СТРОБОВОГО ОТОЖДЕСТВЛЕНИЯ СИГНАЛОВ С ИСТОЧНИКАМИ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ В МНОГОЦЕЛЕВОЙ ОБСТАНОВКЕ Российский патент 2015 года по МПК G01S5/06 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для повышения точности определения местоположения (МП) и других параметров наземных источников радиоизлучений (ИРИ) с помощью систем радиотехнической разведки (СРТР).

Ожидаемая высокая насыщенность районов военных действий ИРИ различного назначения создает сложную (многоцелевую) радиоэлектронную обстановку и предопределяет для СРТР принципиальную необходимость решения следующих задач:

- идентификации ИРИ по типам, экземплярам и тактическому назначению;

- сопровождения обнаруженных ИРИ по всем значимым информационным параметрам: несущей частоте, периоду повторения (интервалу следования) и длительности импульсов, ширине спектра сигналов, местоположению и др.

Актуальность решения этих задач обусловлена, в частности, необходимостью оценки угроз с ранжированием ИРИ по степени важности и выдачи команд целеуказания, например, противорадиолокационным ракетам для поражения наиболее опасных целей. При этом следует подчеркнуть, что успешность решения этих задач в многоцелевой обстановке во многом зависит от способности СРТР отождествлять принятые сигналы с конкретными экземплярами ИРИ, что и предопределяет потенциальные возможности их достоверного сопровождения.

Здесь под отождествлением сигналов понимается процесс взаимно однозначного установления принадлежности принятых сигналов к конкретным экземплярам ИРИ в условиях многоцелевой обстановки. Процесс правильного отождествления сигналов не вызывает существенных затруднений, если сигналы, принимаемые от различных ИРИ, имеют устойчивые различия численных значений радиотехнических параметров. В противном случае, когда в зоне наблюдения находится несколько однотипных ИРИ, то вероятность ошибочного отождествления их сигналов резко возрастает.

В [1, 2] представлены способы отождествления, применяемые в бортовых пеленгационных системах для обработки измеренных азимутов ИРИ. Среди них наиболее часто применяется на практике так называемый «площадной» способ, который рассматривается в качестве прототипа.

«Площадной» способ отождествления азимутальных пеленгов поясняется фиг. 1. Предполагается, что в точках x₁, x₂, x₃, … производится измерение пеленгов, например, α₁, β₁, α₂, β₂, α₃, β₃ … на ИРИ «А» и ИРИ «В» соответственно. При этом точки пересечения пеленгов, измеренных в различных точках на один и тот же ИРИ, группируются в пределах небольших областей, которые называются доверительными областями (ДО) и с заданной доверительной вероятностью Р_дов включают в себя точки истинного МП ИРИ. Точки пересечения пеленгов, измеренных на разные ИРИ, распределены по сравнительно большой площади и плотно не группируются. Пеленги, пересекающиеся в пределах ДО, отождествляются с тем ИРИ, к которому эта область относится. Точки пересечения пеленгов, находящиеся за пределами ДО, определяют местоположение ложных (несуществующих) ИРИ.

Недостатком «площадного» способа является невозможность обработки других параметров принимаемых сигналов (кроме пеленгов), а также совместной обработки нескольких разнотипных параметров.

Ниже будет предложен более рациональный по критерию «достоверность - вычислительные затраты» способ отождествления принятых сигналов с конкретными экземплярами обнаруженных (сопровождаемых) ИРИ в многоцелевой обстановке, основанный на использовании многомерных стробов (доверительных областей) по измеряемым фазовым координатам (параметрам). При этом будет полагаться, что выполняются следующие условия:

1) СРТР предназначена для оценки n координат состояния ИРИ, объединенных в вектор

каждого из N источников радиоизлучения при наличии соответствующих измерений

2) сигналы ИРИ поступают на СРТР в общем случае не одновременно, а результаты измерений определяются моделью

где k - номер дискрета времени, ξ_j,i(k) - центрированные некоррелированные гауссовские шумы с известной дисперсией D_иj,i(k) в k-й момент времени;

3) оценки $${\widehat{X}}_{j,i}\left(k\right)$$ координат состояния всех обнаруженных ИРИ являются известными и получены на k-й момент времени по результатам предыдущих измерений.

В процессе разработки предлагаемого способа отождествления необходимо решить две задачи:

1) определить размеры стробов, гарантирующих требуемую достоверность отождествления;

2) сформулировать правило принятия решения о принадлежности полученных измерений конкретным ИРИ.

При решении этих задач будет полагаться, что за время, равное Δt (k)=t_k-t_k-1, координаты (1) состояния ИРИ изменяются по закону

где $${\dot{X}}_{j,i}\left(k-1\right)$$ - скорость изменения оцениваемого параметра.

Тогда с учетом (3) и (4) приращение измерений и его дисперсия за интервал Δt (k) будут определяться выражениями соответственно [3]

где - дисперсия скорости изменения параметров [3].

Здесь следует отметить, что численные значения могут определяться по правилу вытекающему из соотношения Для большинства параметров наземных (морских) неподвижных (малоподвижных) ИРИ, не зависящих от перемещений самолета-носителя СРТР, можно полагать

Поскольку процесс (3) является гауссовским, то все приращения (5) должны с вероятностью 0,997 укладываться в диапазон

При этом размер строба ΔX_иj,i(k)_max для j-го ИРИ по i-й измеренной фазовой координате должен удовлетворять условию

где K=1…2 обеспечивает выполнение условия (8) с заранее заданной вероятностью Р=0,68…0,95, a D_иj,i(k) - дисперсия шумов измерений ΔX_иj,i(k)_max.

Выражение (8) определяет размеры строба для каждого j-го ИРИ по каждой i-й фазовой координате, а также предопределяет использование следующего правила принятия решения об отождествлении. Если все измерения X_ин,i(k), принадлежащие в k-й момент времени неизвестному экземпляру ИРИ, удовлетворяют условию

то принимается решение об их отождествлении с фазовыми координатами j-го ИРИ. При этом результат отождествления представляется в виде вектора X_иj*(k)=X_ин. Здесь X_иj*(k)=[X_иj*,1(k), X_иj*,2(k), …, X_иj*i(k), …, X_иj*,i(k)], а X_ин(k)=[X_ин,1(k), X_ин,2(k), …, X_ин,i(k), …, X_ин,i(k)], где j* - индекс ИРИ, с которым отождествлен измеренный вектор параметров X_ин(k). Если условие (9) не выполняется хотя бы по одной из n координат, то проверяется выполнение этого условия для следующего экземпляра сопровождаемого ИРИ в соответствии с выражением

и так далее для всех обнаруженных (сопровождаемых) ИРИ. Если условия (9), (10) не выполняются ни для одного из обнаруженных (сопровождаемых) экземпляров ИРИ, то принимается решение об обнаружении нового ИРИ, т.е. j*=N+1.

На фиг. 2 представлена упрощенная структурная схема одного из возможных вариантов системы, реализующей предлагаемый способ стробового отождествления пеленгов ИРИ в многоцелевой обстановке. Система включает в себя n-канальный измеритель параметров принимаемых сигналов (И) 3, устройство сравнения (УС) 4, а также бортовую вычислительную систему (БВС) 5. Принимаемые сигналы поступают на измеритель И, формирующий в каждый k-й момент времени результаты X_ин,i(k), которые подаются на УС, а также в БВС, вычисляющую в соответствии с (8) размеры стробов ΔX_иj,i(k)_max. При этом информация о местоположении СРТР и скорости ее движения поступает от навигационной системы, а значения $${\widehat{X}}_{j,i}\left(k\right)$$ - от системы формирования оценок координат состояния ИРИ. Координаты МП и оценки координат состояния также подаются на УС, которая реализует алгоритм, определяемый выражениями (9), (10). По результатам сравнения принимается решение о принадлежности принятых сигналов соответствующим j*-м ИРИ либо об обнаружении новых ИРИ cj*=N+1.

Реализация описанного выше способа позволит повысить достоверность отождествления сигналов в многоцелевой обстановке и тем самым обеспечит качественное определение местоположения обнаруживаемых ИРИ и их надежное сопровождение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мельников Ю.П. Воздушная радиотехническая разведка (методы оценки эффективности). М.: Радиотехника, 2005.

2. Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. М.: Радиотехника, 2008.

3. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-ое изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1982.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для повышения точности определения местоположения и других параметров наземных источников радиоизлучений (ИРИ) с помощью систем радиотехнической разведки (СРТР). Достигаемый технический результат - повышение достоверности отождествления сигналов в многоцелевой обстановке. Указанный результат достигается за счет того, что СРТР вычисляет оценки $${\widehat{X}}_{j,i}\left(k\right)$$ координат состояния обнаруженных и сопровождаемых ИРИ, на основании которых производится отождествление результатов измерения координат X_ин,i(k), полученных в k-й момент времени, с соответствующим ИРИ, при этом для каждой координаты состояния каждого обнаруженного и сопровождаемого ИРИ определяется интервал значений, зависящий от дисперсий измерения величин X_иj,i(k), дисперсий скорости изменения координат состояния $${\dot{X}}_{j,i}\left(k\right)$$ , а также от коэффициента пропорциональности K, значение которого выбирается в диапазоне от 1 до 2. Совокупность интервалов по всем координатам состояния каждого ИРИ образует многомерный строб, при попадании в который результат измерения вектора состояния X_ин(k) в k-й момент времени отождествляется, например, с конкретным ИРИ. Если измеренный вектор X_ин(k) не попал в пределы ни одного из стробов j-го ИРИ, где $$j=\overline{\mathrm{1,}N}$$ , то принимается решение об обнаружении нового ИРИ с индексом N+1. 2 ил.

Способ стробового отождествления сигналов с источниками радиоизлучения (ИРИ) в многоцелевой обстановке, заключающийся в том, что система радиотехнической разведки вычисляет оценки i-x координат состояния j-х обнаруженных и сопровождаемых ИРИ, на основании которых производится отождествление результатов измерения координат состояния X_ин,i(k), полученных в k-й момент времени, с соответствующим ИРИ, отличающийся тем, что для каждой i-й координаты состояния каждого j-го обнаруженного и сопровождаемого ИРИ определяется интервал значений

где ΔX_иj,i(k)_max - размер строба для j-го ИРИ по i-й измеренной координате состояния;
K - коэффициент пропорциональности, значение которого выбирается в диапазоне от 1 до 2, обеспечивающее выполнение (1) с заранее заданной вероятностью;
- дисперсия скорости изменения координат состояния
Δt(k)=t_k-t_k-1 - дискрет времени;
D_иj,i(k) - дисперсия измерения величины X_иj,i(k);
а также совокупность интервалов по всем координатам состояния каждого ИРИ образует многомерный строб, при попадании в который результат измерения вектора состояния Х_ин(k) в k-й момент времени отождествляется с конкретным ИРИ, при этом, если измеренный вектор Х_ин(k) не попал в пределы ни одного из стробов j-го ИРИ, где то принимается решение об обнаружении нового ИРИ с индексом N+1.