СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК G01S13/00 

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства. Необходимым условием обеспечения этого управления и контроля является знание координат всех целей, находящихся в зоне контроля, с точностью 20′-40′ по угловым координатам и 20-30 м по дальности. Кроме того, измеренные координаты цели при первичном обнаружении должны уточняться в процессе ее движения, т.е. цели должны сопровождаться.

Для обеспечения надежного контроля всего пространства создают радиолокационное поле, в т.ч. за счет независимо работающих РЛС дежурного режима, как правило, в диапазоне метровых или дециметровых волн с шириной луча антенны в несколько градусов, что не обеспечивает указанную выше точность измерения угловых координат в режиме обзора пространства при одиночном зондировании углового сектора, содержащего цель. Требуемую же точность измерения угловых координат при этом обеспечивают за счет обработки информации, содержащейся в отраженных сигналах, принимаемых при зондировании нескольких направлений углового сектора, содержащего цель. Чаще всего применяют одноканальный метод весовой обработки пакета отраженных сигналов (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Сов. Радио, 1970, с. 276), разновидностью которого является метод определения центра пакета. Суть метода в том, что отраженные от цели сигналы, принятые при зондировании К соседних направлений вокруг нее, объединяют в единый радиолокационный пакет и угловую координату цели θ₀ определяют как среднее арифметическое значение координат оси антенны, соответствующих началу θ₁ и концу пакета θ_К. Таким образом, точность измерения θ₀ будет определяться точностью измерения θ₁ и θ_К, что, в свою очередь, при достаточных отношениях сигнал/шум определяется, в основном, размером пакета сформированным с дискретностью укладки К лучей вокруг направления на цель: Δθ=θ_i-θ_i-1, при i=2-K (С.З. Кузьмин. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1970, с. 99). Как правило, обзор пространства осуществляют с большей дискретностью (с меньшей плотностью) укладки лучей, но в каждом периоде прохода луча антенны направления на цель переходят в режим ее сопровождения, который предусматривает формирование пакета сигналов при уменьшенной дискретности (с увеличенным уплотнением) укладки лучей, так, что получают K>>1. Для того чтобы минимизировать объем пространства, в котором требуется более плотная укладка, определяют наиболее вероятное положение цели к следующему проходу луча антенны путем экстраполяции координат цели, определяя экстраполяционную точку ее положения. Вокруг экстраполяционной точки устанавливают экстраполяционный строб, в котором и получают пакет сигналов при уплотнении укладки лучей. Это увеличивает затраты энергии РЛС.

Известен способ радиолокационного обнаружения и сопровождения цели, не требующий для точного измерения угловой координаты формирования пакета сигналов (Патент №2099738 RU). Требуемая точность достигается на основе совместного измерения дальностей до цели разнесенными в пространстве коротковолновой и длинноволновой РЛС (угол вычисляют по известным сторонам треугольника). Для этого достаточно принять каждой РЛС в один и тот же момент времени сигнал с одиночного направления вместо зондирования K>>1 направлений вокруг цели. В этом состоит преимущество способа. Недостаток его в том, что для приема сигналов в один и тот же момент времени необходимо сопровождение цели вести одновременно двумя РЛС, кроме того, способ предусматривает использование разнодиапазонных РЛС. По этим причинам известный способ не может быть использован при обзоре пространства независимо работающими РЛС.

Известен способ обзора пространства и сопровождения цели, основанный на объединении радиолокационной информации нескольких разнесенных источников, входящих в радиолокационную систему (третичная обработка информации; С.З. Кузьмин. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Сов. Радио, 1974, с. 405-426). Способ основан на использовании совокупности параметров траекторий цели, прокладываемых несколькими РЛС, входящими в радиолокационную систему. Информация о траектории цели содержит, в том числе, данные о дальности от цели до РЛС и о моменте времени ее измерения. На основе объединения информации проводят усреднение параметров траекторий и формирование объединенной траектории, что повышает ее точность по сравнению с траекторией, прокладываемой каждой РЛС. У способа следующие недостатки:

- требуется объединение РЛС в систему;

- данные объединенной траектории, в том числе, усредненные угловые координаты цели не используют в РЛС, что не устраняет необходимость каждой РЛС формировать пакет сигналов путем увеличения затрат энергии на более плотную укладку лучей в стробе сопровождения для получения требуемой точности определения угловой координаты;

- не полностью используют пространственный разнос РЛС для вычисления угловых координат с повышенной точностью.

Наиболее близкими способами являются способы радиолокационного обзора пространства, описанные в патенте №2400767 RU (п. 1 - для первого варианта, п. 2 - для второго варианта заявляемого технического решения). Способы основаны на обмене разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими РЛС радиолокационной информацией. Реализация способов приводит к возникновению самоорганизующейся локальной сети из независимо работающих РЛС. Обмен информацией осуществляют непосредственно между РЛС (1-й способ) либо через банк данных (2-й способ). Преимущество этих способов состоит в том, что они позволяют сократить затраты энергии каждой из РЛС, вошедших в локальную сеть, на зондирование «пустых» направлений. Недостаток способов в том, что они не используют пространственный разнос РЛС и потому для получения требуемой точности определения угловой координаты также требуется формировать пакет сигналов путем увеличения затрат энергии на более плотную укладку лучей.

Заявляемые изобретения направлены на устранение этого недостатка. Решаемой задачей (техническим результатом) является, таким образом, сокращение затрат энергии РЛС при определении угловой координаты цели с требуемой точностью. Задача решается на основе доступа к информации о параметрах прокладываемых трасс независимо работающими РЛС, установившими взаимные связи непосредственно или через банк данных.

Заявленный технический результат по первому варианту заявляемого технического решения достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на обмене радиолокационной информацией разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими радиолокационными станциями (РЛС), согласно изобретению РЛС с перекрывающимися зонами обзора обмениваются данными о прокладываемой ими трассе цели и результирующую трассу в зоне перекрытия прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.

Заявленный технический результат по второму варианту заявляемого технического решения достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на обмене радиолокационными станциями (РЛС) радиолокационной информацией с банком данных, доступном для независимо работающих разнесенных в контролируемом пространстве РЛС, согласно изобретению РЛС передают в банк данных и получают из него параметры прокладываемых ими трасс цели, на основании этой информации результирующую трассу в зоне перекрытия РЛС прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.

Суть заявляемых способов основывается на следующем. Каждая РЛС, вошедшая в связь с другими РЛС или с банком данных, получит трассу цели, прокладываемую другой РЛС (при этом эти РЛС должны входить в систему единого времени). Это дает возможность за счет экстраполяции получать информацию о дальности от РЛС до цели на момент времени ее использования. Поэтому из двух трасс цели, проложенных двумя РЛС и привязанных к единому времени, может быть извлечена информация о дальностях до цели от точек расположения РЛС, разнесенных на известное расстояние, для любого момента времени в интервале существования трассы. Угловую координату цели в плоскости разноса РЛС в зоне перекрытия РЛС вычисляют как в способе-аналоге по патенту №2099738 RU (из треугольника с известным размером его сторон) и с тем же результатом - по одному принятому сигналу каждой РЛС в момент времени, определенный по трассам за счет экстраполяции. Таким образом, для определения с требуемой точностью угловой координаты в плоскости разноса РЛС достаточно одного принятого отраженного сигнала от цели (вместо формирования пакета сигналов), что позволяет сохранить плотность укладки лучей, установленной для режима обзора, и исключить необходимость увеличения затрат энергии РЛС. Этим достигается заявленный технический результат.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства. Достигаемый технический результат - сокращение затрат энергии РЛС на определение с требуемой точностью угловой координаты цели. Указанный результат по первому варианту заявляемого технического решения достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на обмене радиолокационной информацией разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими РЛС, радиолокационные станции с перекрывающимися зонами обзора обмениваются данными о прокладываемой ими трассе цели и результирующую трассу в зоне перекрытия прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени. Указанный технический результат по второму варианту заявляемого технического решения достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на обмене радиолокационными станциями радиолокационной информацией с банком данных, доступном для независимо работающих разнесенных в контролируемом пространстве РЛС, РЛС передают в банк данных и получают из него параметры прокладываемых ими трасс цели, на основании этой информации результирующую трассу в зоне перекрытия РЛС прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ радиолокационного обзора пространства, основанный на обмене радиолокационной информацией разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими радиолокационными станциями (РЛС), отличающийся тем, что РЛС с перекрывающимися зонами обзора обмениваются данными о прокладываемой ими трассе цели и результирующую трассу в зоне перекрытия прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.

2. Способ радиолокационного обзора пространства, основанный на обмене радиолокационными станциями (РЛС) радиолокационной информацией с банком данных, доступном для независимо работающих разнесенных в контролируемом пространстве РЛС, отличающийся тем, что РЛС передают в банк данных и получают из него параметры прокладываемых ими трасс цели, на основании этой информации результирующую трассу в зоне перекрытия РЛС прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.