Способ опознавания целей (варианты) Российский патент 2017 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к радиолокации, конкретно к способам опознавания целей в групповой цели, состоящей из боеголовок (БГ) и ложных целей (ЛЦ), с помощью двух традиционных радиолокационных однопозиционных станций (РЛС) по одновременно измеренным амплитудным диаграммам отраженных сигналов или выборкам из них.

Известен способ распознавания воздушных ложных целей при двухпозиционном зондировании (патент РФ №2225624 на изобретение) по измеренным динамическим РЛХ целей, заключающийся в том, что с помощью основной радиолокационной станции - РЛС1 излучают импульсные сигналы в направлении цели, принимают в течение интервала времени Δt отраженные от цели сигналы, по которым определяют радиолокационные координаты цели. За время Δt запоминают амплитуды импульсных сигналов и точное время прихода каждого отраженного импульсного сигнала. Создают двумерный массив данных M1, элементами которого являются значения амплитуд и точного времени прихода каждого отраженного импульса сигнала. Задаются определенным уровнем изменения амплитуды отраженного сигнала, для нахождения интервала времени, в течение которого амплитуда U отраженного сигнала изменится на величину ΔU. Из массива M1 выбирают элемент с номером n, содержащий максимальное значение амплитуды, которое принимают за начало отсчета. Последовательно изменяют номер элемента на единицу и находят номер k такого элемента массива, в котором записана амплитуда, отличающаяся от Un с номером n на величину ΔU. Вычисляют величину изменения ракурса локации ΔY, приводящую к изменению амплитуды на ΔU. Вычисленную величину изменения ракурса ΔY сравнивают с пороговым значением Y_пор, и в случае превышения величиной ΔY порогового значения Y_пор принимают решение о наличии ЛЦ, в противном случае принимают предварительное решение о наличии реальной цели. Одновременно с излучением основной РЛС1 используют излучение дополнительной РЛС2, синхронизованной по времени с РЛС1. По данным, полученным с РЛС2, принимают предварительное решение о наличии или отсутствии ЛЦ. Для принятия окончательного решения производят сравнение амплитуд отраженных сигналов, полученных с двух разнесенных РЛС. При различии амплитуд отраженных сигналов на двух РЛС принимается окончательное решение о наличии ЛЦ.

Способ распознавание целей не может быть применен для опознавания БГ и ЛЦ в боевом порядке групповой цели, состоящей из нескольких БГ и ЛЦ.

Общие признаки аналога и изобретения - облучение целей сигналами двух РЛС и измерение динамических радиолокационных характеристик (РЛХ) - амплитуд отраженных от целей сигналов.

Известен способ распознавания воздушных ложных целей при двухпозиционном зондировании (патент РФ на изобретение №2348053), принятый за прототип изобретения, по измеренным динамическим РЛХ целей, заключающийся в том, что с помощью основной РЛС1 излучают импульсные сигналы в направлении воздушной цели, синхронизированной по времени с дополнительной РЛС2 когерентно-импульсной радиолокационной станцией, которые имеют одинаковые периоды повторения. С помощью РЛС1 и РЛС2 принимают в течение интервала времени Δt отраженные от цели сигналы. За время Δt запоминают амплитуды импульсных сигналов и точное время прихода каждого отраженного импульсного сигнала. Создают два двумерных массива данных M1 и М2, элементами которых являются значения амплитуд и точного времени прихода каждого отраженного импульса. Задаются определенным уровнем изменения амплитуды отраженного сигнала, для нахождения интервала времени, в течение которого амплитуда отраженного сигнала изменится на величину ΔU. Из массивов M1 и М2 выбирают элементы с номерами n, содержащие максимальные значения амплитуд, которые принимают за начало отсчета. В качестве фактора изменения ракурса локации цели принимают случайные рысканья ее планера в полете в турбулентной атмосфере, выбирают интервал времени больше времени формирования лепестка диаграммы отражения. На первом этапе распознавании цели найденные интервал времени сравнивают с пороговым значением и, в случае превышения его величины, принимают предварительное решение о наличии ЛЦ, на втором этапе распознавания, после заполнения параметрами отраженных сигналов массивов M1 и М2, принимают окончательное решение о наличии цели по средним значениям сигналов в массивах.

Способ распознавания целей не может быть применен для опознавания БГ и ЛЦ в боевом порядке групповой цели, состоящей из нескольких БГ и ЛЦ.

Общие признаки прототипа и изобретения - облучение целей сигналами двух РЛС и измерение динамических РЛХ - амплитуд отраженных от целей сигналов.

Технический результат изобретения - опознание БГ и ЛЦ в групповой цели, состоящей из нескольких БГ и ЛЦ.

Изобретение поясняется фиг. 1.

На фиг. 1 представлены графики амплитудных диаграмм отраженных сигналов от БГ (сплошная кривая) и ЛЦ (пунктирная кривая) при углах визирования с носа ±25°.

Предпосылки изобретения, известные факты

Отношение средних значений амплитуд сигналов, отраженных от боеголовки и ложной цели, представленных на диаграммах фиг.1, равно 0,83 (10,8/13), разница потенциалов двух традиционных РЛС значительно больше, что свидетельствует о малой вероятности опознания БГ и ЛЦ по амплитудам отраженных сигналов.

Коэффициент корреляции амплитуд отраженных сигналов от двух одинаковых ложных целей в статике равен единице. В динамике, на траектории полета ложные цели движутся вокруг центра масс одинаково, поэтому и в этом случае их коэффициент корреляции амплитуд отраженных сигналов будет равен единице.

Коэффициент корреляции амплитуд сигналов, отраженных от боеголовки и ложной цели, мал, т.к. они не могут быть изготовлены идентичными и их движения вокруг центра масс на траектории полета разные, поэтому вероятность их опознания мала. Этот факт подтверждается диаграммами амплитуд отраженных от БГ и ЛЦ сигналов, представленных на фиг. 1, коэффициент корреляции сигналов, отраженных от БГ и ЛЦ, даже в статике равен нулю.

Коэффициент корреляции амплитуд сигналов, отраженных от двух боеголовок, равен единице, боеголовки идентичны и движутся одинаково вокруг центра масс на траектории полета. Однако вероятность их одновременного измерения чрезвычайно мала и рассчитывается по сочетаниям S из М по L:

S=M!/L!(L-М)!,

где L - общее количество боеголовок и ложных целей в группе целей;

М - количество одновременно обнаруживаемых боеголовок в группе целей.

Так, например, в группе целей, состоящей из двух боеголовок (М=2) и 6 ложных целей (L=8), вероятность их одновременного обнаружения равна S=1/14500000, практически равна нулю.

На траектории БГ прецессирует, совершает движение вокруг оси прецессии, при которой она описывает круговую коническую поверхность с углом при вершине в пределах ±(20°÷30°), поэтому амплитудные диаграммы отраженных сигналов от целей в переднем секторе углов должны измеряться в пределах не меньше этого угла.

Первый вариант исполнения изобретения

Способ опознания целей в группе целей, состоящей из боеголовок и ложных целей, состоит в том, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизованных по времени измерения двух целей, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования с носа целей не меньше ±(20°÷30°), после чего рассчитывают на ЭВМ для каждой измеренной пары целей коэффициент корреляции K(Xi,Yi) отраженных сигналов от целей в паре по формуле:

где Xi и Yi - значения амплитуд в диаграммах отражения сигналов в функции одинаковых углов измерения целей в паре опознаваемых целей;

и - математические ожидания значений амплитудных диаграмм пары измеренных целей;

Σ - знак суммы от i=1 до i=n, где n - количество отсчетов значений амплитуд в измеренных диаграммах.

При этом рассчитывают коэффициент корреляции К1,2 отраженных сигналов от первой и второй целей первой пары, при его значении в пределах 0,85±0,15 первая и вторая цели ложные, т.к. они идентичны и на траектории полета движутся вокруг центра масс одинаково.

После чего измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из опознанной ложной цели и неопознанной третьей цели. Рассчитывают коэффициент корреляции КЛ,3 сигналов, отраженных от ложной и третьей целей второй пары. При значении КЛ,3 меньше 0,2 третья цель - первая боеголовка, т.к. боеголовка и ложная цель не могут быть изготовлены идентичными и их движения на траектории полета относительно центра масс разные.

После чего аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной цели и неопознанной цели, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе.

Технический результат изобретения достигнут, опознаны боеголовки и ложные цели в группе целей, состоящей из нескольких боеголовок и ложных целей.

Второй вариант исполнения изобретения

Способ опознания целей в группе целей, состоящей из боеголовок и ложных целей, состоит в том, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизованных по времени измерения двух целей, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования с носа целей не меньше ±(20°÷30°), после чего рассчитывают для каждой измеренной пары целей коэффициент корреляции К(Xi,Yi) отраженных сигналов от целей в паре по формуле:

где Xi и Yi - значения амплитуд в диаграммах отражения сигналов в функции одинаковых углов измерения пары опознаваемых целей;

и - математические ожидания значений амплитудных диаграмм пары измеренных целей;

Σ - знак суммы от i=1 до i=n, где n - количество отсчетов значений амплитуд в измеренных диаграммах.

При этом рассчитывают коэффициент корреляции К1,2 отраженных сигналов от первой и второй целей первой пары, при его значении меньше 0,2 цели в паре не опознаны, но одна из них боеголовка, а другая ложная цель.

Для опознания боеголовки измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из первой измеренной цели и неопознанной N-й цели, при которой значение коэффициента корреляции КN,2 находится в пределах 0,85±0,15 и соответствует ложным целями.

После чего измеряют N+1-ю пару целей, состоящую из опознанной ложной цели и одной из неопознанных целей, и рассчитывают их коэффициент корреляции KЛ,(N+1) отраженных сигналов от N+1-й пары целей, при его значении меньше 0,2 N+1 цель - вторая боеголовка.

Аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной и неопознанной цели, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе целей.

Технический результат изобретения достигнут, опознаны боеголовки и ложные цели в групповой цели, состоящей из нескольких боеголовок и ложных целей.

Отличительные признаки формулы изобретения по первому варианту исполнения изобретения

Опознания целей в группе целей, состоящей из боеголовок и ложных целей, состоит в том, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизованных по времени измерения двух целей, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования с носа целей не меньше ±(20°÷30°), после чего рассчитывают для каждой измеренной пары целей коэффициент корреляции К(Xi,Yi) отраженных сигналов от целей в паре по формуле:

где Xi и Yi - значения амплитуд в диаграммах отражения сигналов в функции одинаковых углов измерения целей в паре опознаваемых целей;

и - математические ожидания значений амплитудных диаграмм пары измеренных целей;

Σ - знак суммы от i=1 до i=n, где n - количество отсчетов значений амплитуд в измеренных диаграммах.

Рассчитывают коэффициент корреляции К1,2 отраженных сигналов от первой и второй целей первой пары, при его значении в пределах 0,85±0,15 первая и вторая цели ложные. После чего измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из опознанной ложной цели и неопознанной третьей цели. Рассчитывают коэффициент корреляции КЛ,3 сигналов, отраженных от ложной и третьей целей второй пары. При значении КЛ,3 меньше 0,2 третья цель - первая боеголовка.

После чего аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной цели и неопознанной цели, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе.

Отличительные признаки формулы изобретения по второму варианту исполнения изобретения

Опознания целей в группе целей, состоящей из боеголовок и ложных целей, состоит в том, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизованных по времени измерения двух целей, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования с носа целей не меньше ±(20°÷30°), после чего рассчитывают для каждой измеренной пары целей коэффициент корреляции К(Xi,Yi) отраженных сигналов от целей в паре по формуле:

где Xi и Yi - значения амплитуд в диаграммах отражения сигналов в функции одинаковых углов измерения целей в паре опознаваемых целей;

и - математические ожидания значений амплитудных диаграмм пары измеренных целей;

Σ - знак суммы от i=1 до i=n, где n - количество отсчетов значений амплитуд в измеренных диаграммах,

Рассчитывают коэффициент корреляции К1,2 отраженных сигналов от первой и второй целей первой пары, при его значении меньше 0,2 цели в паре не опознаны, в паре находятся боеголовка и ложная цель.

После чего измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из первой измеренной цели и неопознанной N-й цели, при измерении которой значение коэффициента корреляции КN,2 находится в пределах 0,85±0,15, эти цели ложные.

После чего измеряют N+1-ю пару целей, состоящую из опознанной ложной цели и одной из неопознанных целей, и рассчитывают их коэффициент корреляции КЛ,(N+1) отраженных сигналов от N+1-й пары целей и при его значении меньше 0,2 N+1-я цель - вторая боеголовка.

Аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной и неопознанной цели, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе целей.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для опознавания целей в группе целей. Достигаемый технический результат - опознавание цели в группе целей, состоящей из нескольких боеголовок и ложных целей. Указанный результат достигается за счет того, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизированных по времени измерения, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования не меньше 20°-30°, и рассчитывают в каждой паре целей коэффициенты корреляции пар отраженных от них сигналов. При значении коэффициента корреляции К1,2 отраженных от первой и второй целей сигналов первой пары в пределах 0,85±0,15 считают, что опознаны две ложные цели. После этого измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из опознанной ложной цели и неопознанной третьей цели. При значении коэффициента корреляции КЛ,3 меньше 0,5 считают, что третья цель - опознанная боеголовка. Аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной цели и еще неопознанной, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе целей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ опознания целей в группе целей, состоящей из боеголовок и ложных целей, заключающийся в том, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизованных по времени измерения двух целей, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования с носа целей не меньше ±(20°÷30°), после чего рассчитывают для каждой измеренной пары целей коэффициент корреляции К(Xi,Yi) отраженных сигналов от целей в паре по формуле:

где Xi и Yi - значения амплитуд в диаграммах отражения сигналов в функции одинаковых углов измерения целей в паре опознаваемых целей;

и - математические ожидания значений амплитудных диаграмм пары измеренных целей;

∑ - знак суммы от i=1 до i=n, где n - количество отсчетов значений амплитуд в измеренных диаграммах,

при этом рассчитывают коэффициент корреляции К1,2 отраженных сигналов от первой и второй целей первой пары, при его значении в пределах 0,85±0,15 первая и вторая цели ложные, после чего измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из опознанной ложной цели и неопознанной третьей цели, рассчитывают коэффициент корреляции КЛ,3 сигналов, отраженных от ложной и третьей целей второй пары, при его значении меньше 0,2 третья цель - первая боеголовка, после чего аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной цели и неопознанной цели, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе.

2. Способ опознания целей в группе целей, состоящей из боеголовок и ложных целей, состоит в том, что с помощью двух типовых однопозиционных радиолокационных станций, синхронизованных по времени измерения двух целей, последовательно измеряют амплитудные диаграммы сигналов, отраженных от пар разных целей в группе в одинаковом диапазоне углов визирования с носа целей не меньше ±(20°÷30°), после чего рассчитывают для каждой измеренной пары целей коэффициент корреляции К(Xi,Yi) отраженных сигналов от целей в паре по формуле:

где Xi и Yi - значения амплитуд в диаграммах отражения сигналов в функции одинаковых углов измерения целей в паре опознаваемых целей;

и - математические ожидания значений амплитудных диаграмм пары измеренных целей;

∑ - знак суммы от i=1 до i=n, где n - количество отсчетов значений амплитуд в измеренных диаграммах,

при этом рассчитывают коэффициент корреляции К1,2 отраженных сигналов от первой и второй целей первой пары, при его значении меньше 0,2 цели в паре не опознаны, в паре находятся боеголовка и ложная цель, после чего измеряют амплитудные диаграммы второй пары целей, состоящей из первой измеренной цели и неопознанной N-й цели, при измерении которой значение коэффициента корреляции KN,2 находится в пределах 0,85±0,15, эти цели ложные, после чего измеряют N+1-ю пару целей, состоящую из опознанной ложной цели и одной из неопознанных целей, и рассчитывают их коэффициент корреляции КЛ,(N+1) отраженных сигналов от N+1-й пары целей и при его значении меньше 0,2 N+1-я цель - вторая боеголовка, аналогично производят измерение других пар целей, составленных из опознанной ложной и неопознанной цели, до тех пор, пока не будут попарно измерены и опознаны все цели в группе целей.