СПОСОБ ОПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2016 года по МПК G01S13/78 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах опознавания объектов, для линии «земля-земля».

В настоящее время у нас в стране и за рубежом большое внимание уделяется разработке средств опознавания подвижных объектов. Это обусловлено тем, что отсутствие возможности у экипажей боевых машин идентифицировать цели на расстояниях, соответствующих дальности действия оружия, значительно снижало боевую эффективность танков и боевых машин пехоты. Одной из перспективных разработок, является франко-американская система вооружения, способная вести стрельбу с закрытых огневых позиций, осуществляя одновременно поиск и распознавание целей. Составной ее частью является боевая система опознавания на поле боя BCIS (Battlefield Combat Identification System), в задачи которой входит решение вопросов, связанных с идентификацией целей. Система BCIS работает в миллиметровом диапазоне с частотой 38 ГГц. Она является системой опознавания типа «запрос-ответ» и полностью интегрирована с системой управления огнем (СУО) танка, БМП или БМ ПТУР. При обнаружении цели наводчик посылает ей запрос. Сигнал, используемый в системе, модулирован по частоте. Антенна имеет узкую диаграмму направленности (менее 3 градусов), поэтому подавление запросного сигнала маловероятно. При наведении орудия на цель, в момент включения лазерного дальномера, посылается запросный сигнал. Если запросный сигнал объектом принят, он декодируется и проверятся на подлинность. Если сигнал подлинный, объект посылает ответный сигнал. Убедившись в подлинности ответа от запрашиваемого объекта, система BCIS сигнализирует наводчику световой индикацией, отображаемой в окуляре прицела и по внутренней связи. В случае отрицательного ответа на запрос цель определяется как «неизвестная». Весь цикл «запрос - ответ» повторяется 3 раза в секунду. Сигнал запроса системы BCIS посылается каждый раз, когда наводчик делает замер дальности до цели с помощью лазерного дальномера. Дальность действия системы без учета влияния внешних условий и искусственных помех составляет 14 км с вероятностью распознавания 0.97.

Проект стандарта STANAG 4579 «Аппаратура опознавания цели на поле боя» был представлен в штаб НАТО в конце 1999 года. В основу его положена франко-американская разработка с учетом замечаний Германии и Великобритании. Ключевые положения этого стандарта сводятся к тому, что средства опознавания целей на поле боя должны обеспечивать:

- запрос/ответ цели в миллиметровом диапазоне длин волн (33-40 ГГц);

- опознавание цели в реальном масштабе времени;

- функционирование в условиях пыли, тумана, дождя и в лиственной зоне;

- обмен данными и линию передачи цифровых данных;

- гибкость сопряжения с платформой;

- архитектуру, снижающую количество приспособлений и переделок на платформах.

В Российской Федерации выполняется комплексная целевая программа «Опознавание-2020», в рамках которой включены ряд НИОКР, направленных на создание системы государственного опознавания нового поколения, в том числе и на решение проблем опознавания объектов и войск (сил) на поле боя.

Способы и системы опознавания подвижных объектов, описаны, например, в следующих Российских патентах:

Патент №2085046. Система для передачи дискретной информации, опубл. 20.07.1997.

Патент №2191403. Система опознавания «свой-чужой», опубл. 20.10.2002.

Патент №2254596. Система опознавания подвижных объектов, опубл. 20.06.2005 г.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ опознавания объектов «свой-чужой», описанный в патенте №2386144, опубл. 10.04.2010 г.

Способ опознавания, описанный в патенте №2386144, осуществляется следующим образом. Объект, осуществляющий запрос (запросчик), передает закодированный сигнал запроса для опознавания «своего» объекта перед нанесением удара. В состав сигнала запроса включается информация о координатах точки, по которой планируется нанести удар. Так как сигнал запроса передается с помощью ненаправленной антенны, его принимают все радиосредства, работающие на частоте запросчика или в общей с ним локальной сети связи, в которой для передачи-приема сигналов опознавания «свой-чужой» выделен определенный частотно-временной ресурс. Принятый сигнал запроса ими декодируется, и принятые координаты сравниваются с собственными, которые определяются, например, с помощью аппаратуры спутниковой навигационной системы типа ГЛОНАС (НАВСТАР) или с помощью автономных навигационных средств и вводятся в аппаратуру ответчика. Ответный сигнал на сигнал запроса, содержащий персональный идентификационный номер и установленный код принадлежности к «своим» объектам, формируют и передают только те объекты, собственные координаты которых отличаются от принятых в сигнале запроса на величину не более заранее установленной.

В способе опознавания «Свой-Чужой», описанном в прототипе, передаются координаты опознаваемого объекта также для обеспечения скрытности, передаваемая информация кодируется. Это увеличивает длительность сигнала, поэтому увеличивается влияние внутрисистемных помех и снижается энергетическая скрытность сигнала. Если противник запишет ответный сигнал, то его можно использовать для имитации ответа о принадлежности к «своим».

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является устранение вышеперечисленных недостатков.

Данная задача решается за счет того, что в заявляемом способе опознавания, использующем запросные и ответные сигналы, а также координаты опознаваемого объекта, согласно изобретению в соответствии с координатной сеткой поле боя разбивают на непересекающиеся квадраты, для каждого квадрата назначают один ответный и один запросный сигналы, которые выбираются из множества ортогональных или квазиортогональных сигналов, при этом для разных квадратов используют разные запросные и ответные сигналы, а количество запросных и ответных сигналов совпадает с количеством квадратов, на объектах по собственным координатам, полученным от навигационного приемника, определяют действующий на данном квадрате запросный и ответный сигналы, для опознавания объекта по его координатам определяют запросный сигнал, который необходимо излучать, и ответный сигнал, который необходимо принять от объекта, при получении запросного сигнала объект излучает ответный сигнал, если принятый запросный сигнал совпадает с запросным сигналом, действующим на квадрате, на котором он расположен, при этом объект опознается как «Свой», если принятый ответный сигнал совпадает с ответным сигналом, назначенным для квадрата на котором расположен объект опознавания.

В предпочтительном варианте выполнения способа в качестве запросных и ответных сигналов выбраны шумоподобные сигналы.

Через установленные промежутки времени для каждого квадрата поля боя назначают новые запросные и ответные сигналы.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является исключение влияния внутрисистемных помех и повышение энергетической скрытности сигнала.

Все объекты, расположенные на поле боя, имеют разные координаты, поэтому для их опознавания используются взаимно ортогональные или квазиортогональные запросные и ответные сигналы. Это позволяет избавиться от внутрисистемных помех, влияние которых можно рассматривать как дополнительный шум. Запросный сигнал не содержит информации о координатах объекта, поэтому он может быть очень коротким. Сигнал малой длительности сложно обнаружить энергетическим приемником. Если противник запишет ответный сигнал, то его невозможно использовать при других координатах объекта.

Рассмотрим реализацию заявляемого способа.

Координаты объекта, полученные от навигационного приемника, взаимно однозначно определяют номер последовательности запросного и ответного сигнала. Для объектов с разными координатами используются разные псевдослучайные последовательности, запросного и ответного сигналов. В соответствии с координатной сеткой поле боя разбивают на квадраты. Каждому квадрату соответствует свой запросный и свой ответный сигналы, для которых используются разные псевдослучайные последовательности. Согласованный фильтр приемника на каждом объекте настраивается на запросный сигнал, определяемый его координатами или номером квадрата. При переходе в другой квадрат согласованный фильтр объекта настраивается на новую последовательность. Для опознавания объекта по его координатам определяют псевдослучайную последовательность для формирования запросного сигнала. После приема запросного сигнала, на который настроен согласованный фильтр, объект формирует ответный сигнал. Ответный сигнал опознаваемого объекта использует псевдослучайную последовательность, определяемую его координатами. После излучения запросного сигнала запросчик ожидает ответный сигнал. Согласованный фильтр приемника запросчика настроен на псевдослучайную последовательность, определяемую координатами запрашиваемого объекта. Если от объекта был принят ответный сигнал, на который настроен согласованный фильтр запросчика, объект опознается как «свой». В противном случае объект считается неизвестным.

В предпочтительном варианте выполнения способа в качестве запросных и ответных сигналов выбраны шумоподобные сигналы. Шумоподобные сигналы, полученные в результате фазовой манипуляции сигнала несущей частоты квазиортогональными псевдослучайными последовательностями, позволяют сформировать запросные и ответные сигналы, близкие по спектру к естественному шуму, обеспечив высокую помехозащищенность и скрытность работы системы опознавания. Методами, описанными в литературе по системам связи с шумоподобными сигналами, можно сформировать большой ансамбль квазиортогональных псевдослучайных последовательностей и использовать данное множество для кодирования координат объектов.

Для обеспечения защиты от подбора сигналов опознавания противником закон, по которому координаты объекта определяют номера последовательностей запросного ответного сигнала, можно изменять через установленные промежутки времени.

Заявляемый способ позволяет:

1. Исключить влияние внутрисистемных помех. Все объекты, расположенные на поле боя, имеют разные координаты и поэтому используют квазиортогональные запросные и ответные сигналы, которые не создают внутрисистемных помех.

2. Обеспечить защиту от имитации ответного сигнала. Если противник узнает структуру модулирующей псевдослучайной последовательности ответного сигнала, например, запишет в память сигнал с близкого расстояния и определит структуру модулирующей псевдослучайной последовательности, данный сигнал невозможно использовать для имитации ответного сигнала при других собственных координатах.

3. Увеличить скрытность. В запросном сигнале не передаются координаты объекта. Поэтому способ позволяет излучать очень короткие сигналы, длительность которых равна одному периоду модулирующей псевдослучайной последовательности.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах опознавания объектов, для линии «земля-земля». Достигаемый технический результат - исключение влияния внутрисистемных помех и повышение энергетической скрытности сигнала. Указанный результат достигается за счет того, что в способе опознавания объектов используют запросные и ответные сигналы, а также координаты опознаваемого объекта. В соответствии с координатной сеткой поле боя разбивают на непересекающиеся квадраты. Для каждого квадрата назначают один ответный и один запросный сигналы, которые выбираются из множества ортогональных или квазиортогональных сигналов. Для разных квадратов используют разные запросные и ответные сигналы, а количество запросных и ответных сигналов совпадает с количеством квадратов. На объектах по собственным координатам, полученным от навигационного приемника, определяют действующий на данном квадрате запросный и ответный сигналы. Для опознавания объекта по его координатам определяют запросный сигнал, который необходимо излучать, и ответный сигнал, который необходимо принять от объекта. При получении запросного сигнала объект излучает ответный сигнал, если принятый запросный сигнал совпадает с запросным сигналом, действующим на квадрате, на котором он расположен. Объект опознается как «Свой», если принятый ответный сигнал совпадает с ответным сигналом, назначенным для квадрата, на котором расположен объект опознавания. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ опознавания объектов, использующий запросные и ответные сигналы, а также координаты опознаваемого объекта, отличающийся тем, что в соответствии с координатной сеткой поле боя разбивают на непересекающиеся квадраты, для каждого квадрата назначают один ответный и один запросный сигналы, которые выбираются из множества ортогональных или квазиортогональных сигналов, при этом для разных квадратов используют разные запросные и ответные сигналы, а количество запросных и ответных сигналов совпадает с количеством квадратов, на объектах по собственным координатам, полученным от навигационного приемника, определяют действующий на данном квадрате запросный и ответный сигналы, для опознавания объекта по его координатам определяют запросный сигнал, который необходимо излучать, и ответный сигнал, который необходимо принять от объекта, при получении запросного сигнала объект излучает ответный сигнал, если принятый запросный сигнал совпадает с запросным сигналом, действующим на квадрате, на котором он расположен, при этом объект опознается как «Свой», если принятый ответный сигнал совпадает с ответным сигналом, назначенным для квадрата, на котором расположен объект опознавания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве запросных и ответных сигналов выбраны шумоподобные сигналы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что через установленные промежутки времени, для каждого квадрата поля боя назначают новые запросные и ответные сигналы.