СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ, ИМИТИРУЮЩИХ ЦЕЛЬ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G01S7/36 

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе ответных, помех.

Большие проблемы работе РЛС создают импульсные помехи, имитирующие цель, имеющие структуру, близкую к структуре зондирующего сигнала. Для постановщика помех импульсная помеха является наиболее энергетически выгодной. Частным случаем таких помех являются ответные помехи (Защита от радиопомех. Под ред. М.В. Максимова. М.: Сов. радио, 1976, с. 60), которые излучаются только после приема постановщиком ответной помехи (ПОП) зондирующего сигнала. В более простом варианте при отсутствии у постановщика помех возможности приема зондирующего сигнала он может формировать импульсную помеху, имитирующую цель, на основе ранее разведанных параметров РЛС (например, только несущую частоту). При этом фазовая структура излученных импульсов помехи может не соответствовать фазовой структуре сигнала зонда. Это несоответствие постановщик компенсирует высоким уровнем помехи, в результате чего она пройдет фильтр сжатия и произойдет ложное обнаружение цели. Высокая эффективность импульсной и, в частности, ответной помехи достигается тем, что постановщик помехи излучает 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 во всей зоне обзора создается большое число имитированных (ложных) целей, хаотических или неподвижных, в простейшем случае, либо движущихся с установленной постановщиком помехи скоростью. Во всех случаях ложные цели воспринимаются как реальные, 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 ложных целей, формируемых несинхронной импульсной помехой. В результате импульсная помеха приводит к перегрузке устройств обработки сигнала и сопровождения трасс целей.

Наиболее сложной является задача выделения реальных целей, маскируемых ложными, при действии ответной помехи. Для ПОП ставить ее сложнее, так как нужно постоянно принимать сигналы зонда и ежепериодно излучать их копии, но благодаря полной идентичности фазовой структуры копий реальному зонду отфильтровать их невозможно, а благодаря высокому уровню помехи она забивает РЛС не только в главном луче, но, что особенно важно, вкруговую, по боковым лепесткам ДНА и даже по фону. Вследствие этого один ПОП может подавить РЛС во всей зоне ее действия.

Известны способы защиты от сигналов, имитирующих цель, в том числе и ответных, которые обеспечивают подавление этих сигналов (помех) однопозиционной РЛС за счет применения АРУ, ограничения или компенсации (Теоретические основы радиолокации. Под редакцией Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1978, с. 298-302, 346-347), а также диаграммообразующие (патент RU 2291459 от 01.2006 г.).

Недостаток известных способов защиты от сигналов, имитирующих цель, в том числе и ответных помех, состоит в том, что в случае действия помехи с высоким уровнем мощности они не обеспечивают подавление помехи, поскольку она по уровню может значительно превосходить уровень сигналов от реальных целей.

Таким образом, известные способы защиты РЛС не обеспечивают подавление импульсных и ответных помех, имитирующих цель.

Известен наиболее близкий способ подавления сигналов, имитирующих цель, и обеспечивающий стабилизацию вероятности ложной тревоги (патент RU 2502084) и заключающийся в сжатии сигнала в первом фильтре сжатия после ограничения принятого сигнала, в сравнении уровня сжатого сигнала с первым порогом, сжатии принятого сигнала во втором фильтре сжатия без ограничения принятого сигнала и сравнении уровня сжатого сигнала со вторым порогом, принятии решение об обнаружении цели, если превышены оба порога.

Известно наиболее близкое устройство (патент RU 2502084) (Фиг. 1) для подавления радиолокационных сигналов, имитирующих цель, и стабилизации вероятности ложной тревоги, содержащее приемную антенну 1, канал с ограничением, включающий последовательно соединенный ограничитель 2, первый фильтр сжатия 3 и первое пороговое устройство (ПУ) 4, линейный канал, включающий последовательно соединенные второй фильтр сжатия 5, второе пороговое устройство 6 и схему совпадения «И» 7, выход антенны 1 соединен с входами ограничителя 2 и второго фильтра сжатия 5, выход первого порогового устройства 4 соединен с первым входом схемы совпадения «И» 7, выход которой является выходом устройства.

Способ и устройство работают следующим образом.

Принятые антенной 1 сигналы поступают на входы канала с ограничением и линейного канала. В этих каналах с помощью первого 3 и второго 5 фильтров сжатия происходит сжатие сигналов и сравнение их уровней с уровнями порогов в первом 4 и втором 6 пороговых устройствах. С выхода пороговых устройств 4 и 5 сигналы поступают на 1 и 2 входы схемы совпадения «И» 7. При этом если уровни сжатых сигналов превысили уровни обоих порогов, то это является признаком обнаружения реальной цели и сигнал с выхода схемы совпадения «И» 7 поступает на выход радиолокационного устройства, если же порог превышен только в линейном канале, то сигнал на выходе схемы совпадения «И» 7 не появляется. Так в схеме «И» 7 происходит подавление помехи, фазовая структура которой отличается от структуры сигнала зонда.

Достоинство прототипа состоит в том, что в этом способе обеспечивается подавление помехи, фазовая структура которой отличается от структуры сигнала зонда. При этом сочетание линейного канала и канала с ограничением может устранить эффект подавления сильного сигнала слабым (Справочник по радиолокации под ред. Скольника М., т. 3, с. 180), поскольку уровень порога в канале с ограничением может быть снижен, так как в линейном канале порог устанавливают исходя из заданной вероятности ложной тревоги при действии шумов.

Недостаток способа заключается в том, что он не позволяет подавлять сигналы ответной помехи, принимаемые, в том числе, по боковом лепесткам ДНА, фазовая структура которых полностью идентична структуре зонда.

Поставленной задачей (техническим решением) является подавление сигналов ответной помехи, действующих в области боковых лепестков ДНА.

Задача решается на основе искажения структуры сигналов, излучаемых и (или) принимаемых боковыми лепестками ДНА.

Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в способе подавления радиолокационных сигналов, имитирующих цель, заключающемся в основной весовой обработке и дополнительной после ограничения принимаемого сигнала, согласно изобретению искажают сигнал, излучаемый или (и) принимаемый боковыми лепестками диаграммы направленности (ДН) фазированной антенной решетки (ФАР), принимают решение об обнаружении цели, если сигналы превышают пороги после весовых обработок, или еще и решение об обнаружении сигнала, имитирующего цель, если сигнал превышает порог только после основной весовой обработки.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что искажают сигнал путем модуляции сдвига фаз в фазовращателях ФАР в процессе его излучения или (и) приема.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что искажают сигнал путем его амплитудной модуляции в элементах ФАР в процессе его излучения или (и) приема.

Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в радиолокационном устройстве для подавления радиолокационных сигналов, имитирующих цель, содержащем антенну, канал с ограничением, включающий последовательно соединенные ограничитель, первый фильтр сжатия и первое пороговое устройство, линейный канал, содержащий последовательно соединенные второй фильтр сжатия, второе пороговое устройство и схему совпадения «И», первый вход которой связан с выходом первого порогового устройства, а ее выход является выходом устройства, согласно изобретению в качестве антенны применена фазированная антенная решетка, введены устройство управления параметрами ФАР (УУПФАР), устройство модуляции параметров ФАР (УМПФАР) и устройство синхронизации (УС), выход ФАР соединен с входами ограничителя и второго фильтра сжатия, выход УМПФАР соединен шиной с входами УУПФАР, выход УУПФАР соединен шиной с входами ФАР, выход УС соединен с соответствующими входами синхронизации УМПФАР и УУПФАР.

Способ и устройство работают следующим образом.

В ФАР происходит формирование диаграммы направленности антенны путем формирования фазового распределения в элементах ФАР с помощью УУПФАР. При этом УПМФАР осуществляет модуляцию этого распределения в процессе передачи или (и) приема сигналов. Осуществляя противофазную модуляцию фазового распределения в элементах ФАР, добиваются преимущественной модуляции уровня и (или) фазы боковых лепестков с сохранением фазы в главном луче. Фазовую модуляцию в элементах ФАР можно рассматривать как изменение степени квантования фазы распределения, а это, как известно (Справочник по радиолокации под ред. Скольника, т. 2, с. 169, рис. 26), приводит к значительным изменениям уровня и фазы боковых лепестков ДН и незначительному изменению уровня главного луча ДН ФАР. Постановщик ответных помех, находясь в направлении боковых лепестков, будет принимать и излучать копии сигналов, модулированных по амплитуде и фазе. При этом фазовая структура этих сигналов будет существенно отличаться от фазовой структуры фильтра сжатия. Сигналы ПОП принимают боковыми лепестками и с выхода ФАР подают на входы линейного канала и канала с ограничением. Сжатый сигнал в канале с ограничением может превысить уровень порога только в случае полного согласования фазовой структуры сигнала и фильтра сжатия независимо от уровня излучаемой ПОП помехи. Следовательно, сигналы ответной помехи, имеющие измененную фазовую структуру, порог в канале с ограничением не превысят и на первый вход схемы совпадений «И» не поступят. В линейном канале порог устанавливают на уровне, обеспечивающем заданную вероятность ложной тревоги, обусловленной уровнем шумов, и, следовательно, в случае мощной помехи сжатый сигнал этот порог превысит и поступит на второй вход схемы «И», но на первом ее входе в этот момент сигнал будет отсутствовать и поэтому сигнал на ее выходе не появится (это признак того, что действует помеха). Так в схеме «И» происходит подавление и ответной, и импульсной помехи, принятой по боковым лепесткам. УС синхронизирует работу УМПФАР и УУПФАР.

Таким образом решается поставленная задача и достигается технический результат.

Изобретение иллюстрируется чертежами:

Фиг. 1 - схема прототипа;

Фиг. 2 - схема предлагаемого устройства.

Заявленное устройство включает канал с ограничением, содержащий последовательно соединенные ограничитель 2, фильтр сжатия 3 и первое пороговое устройство 4, линейный канал, содержащий последовательно соединенные фильтр сжатия 5, второе пороговое устройство 6 и схему совпадения «И» 7, устройство модуляции параметрами ФАР 8, устройство управления ФАР 9, фазированную антенную решетку 10 и устройство синхронизации 11, выход УМПФАР 8 шиной соединен с входом УУПФАР 9, выход УУПФАР 9 шиной соединен с ФАР 10, выход ПУ 4 соединен с первым входом «И» 7, выход УС 11 соединен с соответствующими входами синхронизации устройств УМПФАР 8 и УУПФАР 9. Рассмотрим более подробно работу заявленного устройства.

В ФАР 10 происходит формирование ДНА на передачу и на прием путем формирования фазового распределения с помощью УУПФАР 9. УМПФАР 8 осуществляет модуляцию этого распределения в процессе передачи или (и) приема сигналов.

Фазовая модуляция в ФАР 10, как известно, приведет к значительным изменениям уровня боковых лепестков и их фазы и незначительной модуляции уровня главного луча. Осуществляя в ФАР 10 противофазную модуляцию фазового распределения, получают модуляцию уровня и фазы боковых лепестков. Постановщик ответных помех, находясь в зоне боковых лепестков, будет принимать и излучать копии сигналов, модулированных по амплитуде и фазе, что приведет к искажению принятого РЛС сигнала и к его подавлению в фильтре сжатия 3. Сигналы ПОП, принятые боковыми лепестками ДНА, поступают с выхода ФАР 10 в канал с ограничением и линейный канал на вход ограничителя 2 и вход фильтра сжатия 5 соответственно. Сжатый в фильтре 3 сигнал может превысить уровень порога в ПУ 4 только в случае полного согласования фазовой структуры сигнала и фильтра сжатия 3. Следовательно, сигналы ответной помехи, имеющие искаженную фазовую структуру, в канале с ограничением будут ниже порога в ПУ 4. В линейном канале уровень порога ПУ 6 установлен исходя из заданного уровня ложной тревоги при действии шумов и, следовательно, в случае воздействия мощной помехи сжатый сигнал этот уровень превысит. Однако на втором входе схемы совпадения «И» 7 в это время сигнал будет отсутствовать и поэтому на ее выходе сигнал не появится. Так с помощью схемы «И» 7 и УМПФАР 8 осуществляют подавление ответной помехи, принятой боковыми лепестками. Сигналы УС 11 синхронизируют работу УМПФАР 8 и УУПФАР 9.

Таким образом решается поставленная задача и достигается технический результат.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях для защиты от импульсных, в том числе ответных, помех. Достигаемый технический результат - подавление сигналов ответной помехи, действующих в области боковых лепестков диаграммы направленности антенны. Указанный результат достигается тем, что в способе подавления радиолокационных сигналов, имитирующих цель, заключающемся в основной весовой обработке и дополнительной после ограничения принимаемого сигнала, искажают сигнал, излучаемый или (и) принимаемый боковыми лепестками диаграммы направленности фазированной антенной решетки (ФАР), принимают решение об обнаружении цели, если сигналы превышают пороги после весовых обработок, или еще и решение об обнаружении сигнала, имитирующего цель, если сигнал превышает порог только после основной весовой обработки. Указанный технический результат достигается также тем, что в радиолокационном устройстве, содержащем антенну, канал с ограничением, включающий последовательно соединенные ограничитель, первый фильтр сжатия и первое пороговое устройство, линейный канал, содержащий последовательно соединенные второй фильтр сжатия, второе пороговое устройство и схему совпадения «И», первый вход которой связан с выходом первого порогового устройства, а ее выход является выходом устройства, в качестве антенны применена фазированная антенная решетка, используются также устройство управления параметрами ФАР (УУПФАР), устройство модуляции параметров ФАР (УМПФАР) и устройство синхронизации (УС), при этом выход ФАР соединен с входами ограничителя и второго фильтра сжатия, выход УМПФАР соединен шиной с входами УУПФАР, выход УУПФАР соединен шиной с входами ФАР, выход УС соединен с соответствующими входами синхронизации УМПФАР и УУПФАР. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подавления радиолокационных сигналов, имитирующих цель, заключающийся в основной весовой обработке и дополнительной после ограничения принимаемого сигнала, отличающийся тем, что искажают сигнал, излучаемый или (и) принимаемый боковыми лепестками диаграммы направленности фазированной антенной решетки, принимают решение об обнаружении цели, если сигналы превышают пороги после весовых обработок, или еще и решение об обнаружении сигнала, имитирующего цель, если сигнал превысит порог только после основной весовой обработки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что искажают сигнал путем модуляции сдвига фаз в фазовращателях фазированной антенной решетки в процессе его излучения или (и) приема.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что искажают сигнал путем его амплитудной модуляции в элементах фазированной антенной решетки.

4. Радиолокационное устройство для подавления радиолокационных сигналов, имитирующих цель, содержащее антенну, канал с ограничением, включающий последовательно соединенные ограничитель, первый фильтр сжатия и первое пороговое устройство, линейный канал, содержащий последовательно соединенные второй фильтр сжатия, второе пороговое устройство и схему совпадения «И», первый вход которой соединен с выходом первого порогового устройства, а ее выход является выходом устройства, отличающийся тем, что в качестве антенны применена фазированная антенная решетка (ФАР), введены устройство управления параметрами ФАР (УУПФАР), устройство модуляции параметрами ФАР (УМПФАР) и устройство синхронизации (УС), выход ФАР соединен с входами ограничителя и второго фильтра сжатия, выход УМПФАР соединен шиной с входами УУПФАР, выход УУПФАР соединен шиной с входами ФАР, выход УС соединен с соответствующими входами УМПФАР и УУПФАР.