Способ искажения радиолокационного изображения в космической радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны Российский патент 2017 года по МПК G01S13/90 G01S7/38 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиоэлектронного подавления космических радиолокационных станций с синтезированной апертурой антенны (PCА).

Известен способ искажения радиолокационного изображения в космической РСА, заключающийся в переотражении падающего на объект радиолокационного сигнала на рабочей частоте космической РСА в направлении, противоположном направлению падения, с помощью уголковых отражателей [см., например, Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.: Советское радио, 1968, с. 321-326; Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, 1989, с. 90-99] или линз Люнеберга [см., например, Теоретические основы радиолокации. / Под ред. Я.Д. Ширмана. - Учебное пособие для вузов. - М.: Советское радио, 1970, с. 80-81].

Однако данный способ эффективно работает лишь в относительно узком секторе углов падения зондирующего сигнала космической РСА и обеспечивает формирование только одиночных отметок ложных целей на радиолокационном изображении (РЛИ). Отсюда следует, что при маскировании заданного объекта (формирования в дополнение к истинной такого количества ложных отметок радиолокационных целей, которое обеспечило бы вероятность правильного обнаружения Р_по маскируемого объекта не выше требуемой Р_потр), наличие конечного числа Q уголковых отражателей или линз Люнеберга ограничивает Р_по величиной , не обязательно меньшей или равной Р_потр.

Известен также способ искажения радиолокационного изображения, заключающийся в приеме, усилении и переизлучении радиолокационного сигнала в направлении космической РСА с сохранением его когерентности калибровочным транспондером [см., например, Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрирование радиолокационных изображений. / Под ред. Л.А. Школьного. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2008, с. 318-320].

Недостатком рассматриваемого способа является то, что он позволяет получить лишь одиночную отметку цели на РЛИ, формируемом космической РСА. При этом ограниченного количества калибровочных транспондеров также может оказаться недостаточно для маскировки изображений реальных объектов, линейные размеры которых превышают соответствующие элементы разрешения космической РСА.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату (прототипом) к заявляемому способу искажения радиолокационного изображения в космической РСА является способ [см., например, Радиоэлектронная борьба. Цифровое запоминание и воспроизведение радиосигналов и электромагнитных волн. / Под ред. А.И. Куприянова. - М.: Вузовская книга, 2009, с. 221-274], основанный на приеме ретранслятором зондирующих импульсов космической РСА s_p(t), где ; P=T_s/T_и; T_s и Т_и - временной интервал синтезирования апертуры антенны и период следования зондирующих импульсов соответственно; t - текущее время, их усилении, переносе несущей частоты импульсов на промежуточную частоту , фильтрации, аналого-цифровом преобразовании с интервалом дискретизации δτ, записи полученной последовательности цифровых отсчетов s_pi=s_p((i-1)δτ), где ; - количество цифровых отсчетов p-го зондирующего импульса; τ_и - длительность импульса, считывании отсчетов s_pi, их цифроаналоговом преобразовании, переносе восстановленного таким образом сигнала с промежуточной частоты на несущую частоту , фильтрации, амплитудно-фазовой модуляции импульсов в интересах изменения времени задержки от импульса к импульсу для уводящих по дальности помех или изменения значения доплеровского сдвига частоты от импульса к импульсу для уводящих по скорости помех, усилении полученных радиолокационных сигналов и их излучении в направлении космической РСА.

Недостатками прототипа являются излучение в ответ на каждый зондирующий импульс космической РСА только одного ретранслированного импульса (одна отметка ложной цели на РЛИ) и отсутствие учета в законе амплитудно-фазовой модуляции изменения текущего расстояния между космической РСА и имитируемым объектом.

Технический результат изобретения выражается в снижении вероятности правильного обнаружения маскируемых объектов космическими РСА.

Технический результат достигается тем, что в известном способе искажения радиолокационного изображения в космической РСА, основанном на приеме ретранслятором зондирующих импульсов космической РСА s_p(t), их усилении, переносе несущей частоты на промежуточную частоту , фильтрации, аналого-цифровом преобразовании с интервалом дискретизации δτ, записи полученной последовательности цифровых отсчетов s_pi=s_p((i-1)δτ), фильтрации и излучении ретранслируемых радиолокационных сигналов в направлении космической РСА, дополнительно задают размеры маскируемой области эллиптической формы, для которой будет сформирована ложная отметка (полуоси эллипса ΔR и ΔL), вектор геоцентрических координат точки земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки x_л=[x_л, y_л, z_л], вычисляют для каждого p-го зондирования текущее расстояние между космической РСА и точкой на земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки R_лp, и расстояние между космической РСА и ретранслятором R_rp, формируют N реализаций функций быстрой ϕ_rn(t) и медленной ϕ_ln(t) фазовой модуляции, распределенных по гауссовским законам с нулевыми математическими ожиданиями m_l=m_r=0, среднеквадратичными отклонениями σ_l=σ_r=π и интервалами корреляции , , где ; Δl и Δr - разрешающие способности КРСА по путевой и наклонной дальностям, в виде ϕ_rni=ϕ_rn((i-1)δτ) и ϕ_lnp=ϕ_ln((p-1)Т_и) соответственно, задают закон модуляции импульсов (модулирующую функцию) в виде последовательности цифровых отсчетов , где - мнимая единица; b_и - скорость линейного изменения частоты в пределах зондирующего импульса; - длительность временной задержки в ретрансляторе; с=3⋅10⁸ м/с - скорость света в свободном пространстве; τ_обр - длительность процесса обработки зондирующего импульса РСА в ретрансляторе; λ - длина волны зондирующего сигнала космической РСА, считывают i-й отсчет р-го зондирующего импульса s_pi через интервал времени τ_обр, формируют N произведений s_piM_pin, суммируют по n полученные произведения, преобразуют последовательность цифровых отсчетов произведений в аналоговый ретранслируемый импульс, переносят его частоту с промежуточной на несущую и усиливают до уровня мощности , где Р_рcа - мощность излучаемого космической РСА зондирующего импульса; G_pca и G - коэффициенты усиления приемопередающих антенн космической РСА и ретранслятора соответственно; R₀ - расстояние между КРСА и ретранслятором в середине интервала синтезирования; - нормированная диаграмма направленности космической РСА по мощности; Δε_p и Δβ_р - рассогласование между осью диаграммы направленности антенны космической РСА и направлением на ретранслятор по углу места и азимуту соответственно; K_r - коэффициент передачи ретранслятора, определяемый как отношение мощности зондирующего импульса космической РСА на входе его приемника к мощности импульса на выходе передатчика; а - амплитуда комплексного коэффициента передачи системы обработки N-канального ретранслятора, определяемая как ; А_л - амплитуда отдельного комплексного ретранслированного импульса на входе системы обработки КРСА, равная ; и q_фп - соответственно дисперсия фона и отношение фон/помеха на РЛИ.

Сущность изобретения заключается в следующем. Радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны формирует отметки объектов на радиолокационном изображении за счет доплеровского сдвига частоты, пропорционального отклонению азимута объекта относительно центра зоны обзора в соответствующем элементе разрешения по дальности [см., например, Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли: Учебное пособие для вузов. / Под ред. Г.С.Кондратенкова. – М.: Радиотехника, 2005, с. 135-159]:

где ϕ(t) - составляющая полной фазы Φ(t) принимаемого радиолокационного сигнала с несущей частотой , изменяющаяся во времени по квадратичному закону; t - текущее время; V - скорость искусственного спутника Земли (носителя космической РСА); θ_н - угол наблюдения, определяемый видом обзора пространства РСА; θ - угол, соответствующий истинному азимутальному положению наблюдаемого объекта относительно центра зоны обзора космической РСА.

Если РСА используется в режиме бокового обзора пространства , то выражение доплеровского сдвига частоты примет вид:

Далее, полагая угол θ малым (таким, что sin θ≈θ), формула (2) может быть переписана в окончательном виде

Тогда преднамеренное изменение доплеровского сдвига частоты путем модуляции зондирующего импульса и ретрансляция полученного импульса в направлении космической РСА позволит дополнительно сформировать ложную отметку на РЛИ с азимутом, отличающимся от азимута наблюдаемого объекта. Необходимый элемент разрешения по дальности может быть выбран путем изменения времени задержки ретранслируемого импульса относительно принятого зондирующего. Таким образом, излучение в направлении космической РСА М ретранслированных импульсов с различными значениями времени задержки и доплеровского сдвига частоты обеспечит формирование на РЛИ М ложных отметок целей.

Однако в реальных условиях всегда будут присутствовать ошибки позиционирования ложных отметок на РЛИ, обусловленные неточностями оценок расстояния до КРСА на каждом зондировании и параметров ЗС (в первую очередь периода следования импульсов). Снизить негативное влияние данного факта можно за счет формирования одной расфокусированной ложной отметки с большими характерными размерами (S_ло>>S_пр, где S_ло и S_пр - площади, занимаемые на РЛИ ложной и истинной отметками радиолокационных целей соответственно). При этом ложная отметка должна иметь двумерное гауссовское распределение средней амплитуды, а ее центр требуется совместить с геометрическим центром отметки прикрываемого объекта (группы объектов).

Подобная ложная отметка создается за счет ретрансляции в направлении КРСА радиолокационного сигнала, фаза которого модулируется по специальному закону. Для этого полная фаза ретранслируемого сигнала наделяется двумя дополнительными составляющими - функциями быстрой ϕ_r(t) и медленной ϕ_l(t) фазовой модуляции.

Функция быстрой фазовой модуляции ϕ_r(t), обеспечивающая эффект размытия ложной отметки по координате наклонной дальности путем внесения неопределенности в текущую фазу ретранслируемого сигнала, является реализацией стационарного центрированного гауссовского случайного процесса со среднеквадратическим отклонением σ_r≥π и интервалом корреляции τ_r на временном отрезке, соответствующем периоду следования импульсов ЗС Т_п.

Функция медленной фазовой модуляции ϕ_l(t), обеспечивающая эффект размытия ложной отметки по координате путевой дальности (азимуту) за счет случайного дополнительного сдвига начальной фазы очередного импульса ретранслируемого сигнала, также является реализацией стационарного центрированного гауссовского случайного процесса со среднеквадратическим отклонением σ_l≥π, интервалом корреляции τ_l и с длительностью, соответствующей времени синтезирования апертуры антенны T_s.

С учетом изложенного, выражение для ретранслированного сигнала можно записать в виде

где - принимаемый ретранслятором аналоговый сигнал КРСА; - аналоговая модулирующая функция.

Когерентное накопление КРСА ретранслируемых радиолокационных сигналов возможно лишь в том случае, если реализации случайных функций ϕ_r(t) и ϕ_l(t) неизменны для каждого зондирования и каждого канала дальности соответственно. Вместе с тем, при когерентном накоплении сигнала (4) сформированная КРСА расфокусированная ложная отметка будет иметь характерную регулярную структуру. Это является демаскирующим признаком для средства ретрансляционных помех, устранение которого можно произвести путем формирования не отдельного, а некоторого количества N ретранслированных импульсов с одинаковым законом изменения временной задержки Δτ_лj, но отличающихся реализацией случайных функций ϕ_rn(t) и ϕ_ln(t). Очевидно, потребуется N каналов обработки, однако для приемлемого скрытия регулярной структуры РЛИ необходимое число каналов невелико и обычно составляет от 8 до 12. С учетом последнего соображения выражение для ретранслированного сигнала примет вид

где - аналоговая модулирующая функция n-го канала.

Учитывая, что для формирования на РЛИ космической РСА ложной отметки с заданными параметрами амплитуда отдельного комплексного ретранслированного импульса должна составлять

каждый импульс, входящий в состав сигнала (5), перед излучением в направлении космической РСА необходимо усилить в ретрансляторе до уровня мощности, определяемого равенством

Кроме того, задержка, изменяемая ретранслятором пропорционально изменению расстояния

обеспечивает совмещение на РЛИ центра ложной отметки с центром отметки маскируемого объекта.

Способ искажения радиолокационного изображения в космической радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 1.

Схема состоит из приемной антенны 1, первого усилителя 2, опорного генератора 3, устройства ввода данных 4, первого смесителя 5, первого запоминающего устройства 6, первого фильтра 7, аналого-цифрового преобразователя 8, устройства управления 9, второго запоминающего устройства 10, блока вычислителей 11, включающего вычислитель расстояний R_rp и R_лp 11.1, вычислитель времени задержки t_зp 11.2, вычислитель отсчетов функций быстрой и медленной фазовой модуляции 11.3, а также вычислитель отсчетов модулирующих функций M_pin 11.4, блока перемножителей 12, сумматора 13, цифроаналогового преобразователя 14, второго смесителя 15, второго фильтра 16, второго усилителя 17 и передающей антенны 18, соединенных, как показано на фиг. 1.

Приемная антенна 1 предназначена для выполнения операции преобразования падающих на нее электромагнитных волн ЗС космической РСА в связанные с линией передачи (фидером) электрические сигналы. Первый усилитель 2 обеспечивает усиление принимаемых зондирующих импульсов космической РСА до уровня, необходимого для работы первого смесителя 5. Опорный генератор 3 вырабатывает сигнал с частотой , требуемый для переноса частоты зондирующих импульсов космической РСА с несущей на промежуточную и обратно. Устройство ввода данных 4 служит для осуществления ручного или автоматического ввода параметров, необходимых для вычисления отсчетов модулирующей функции M_pi (число каналов N, размеры маскируемой области эллиптической формы, для которой будет сформирована ложная отметка (полуоси эллипса ΔR и ΔL), вектор геоцентрических координат точки земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки x_л=[x_л, y_л, z_л], вектор геоцентрических координат космической РСА в момент p-го зондирования x_p=[x_p, y_p, z_p], вектор геоцентрических координат ретранслятора x_r=[x_r, y_r, z_r], параметры функционирования космической РСА - T_s, Т_и, τ_и, λ, b_и, Δr и Δl, параметры функционирования ретранслятора - τ_r, δτ, параметры гауссовских распределений функций быстрой и медленной фазовой модуляции m_r, σ_r и m_l, σ_l). В первом смесителе 5 формируются сигналы суммарной и разностной частот и соответственно. Первое запоминающее устройство 6 хранит в цифровом виде данные о всех введенных параметрах. В первом фильтре 7 выделяется сигнал разностной частоты , соответствующей промежуточной частоте , с требуемой полосой частот . Аналого-цифровой преобразователь 8 необходим для преобразования p-го аналогового импульса, поступающего с выхода первого фильтра 7, в последовательность цифровых отсчетов s_pi с интервалом дискретизации δτ. Устройство управления 9 предназначено для управления процессами записи и считывания цифровых отсчетов s_pi. Во втором запоминающем устройстве 10 хранятся в цифровом виде данные о всех отсчетах р-го зондирующего импульса s_pi. Блок вычислителей 11 необходим для реализации процедур вычисления закона модуляции импульсов (модулирующей функции) в виде последовательности цифровых отсчетов

Блок перемножителей 12 состоит из N перемножителей, в каждом из которых выполняет процедуру умножения i-го отсчета р-го зондирующего импульса и соответствующего отсчета модулирующей функции, т.е. s_piM_pin.

Сумматор 13 служит для формирования цифрового сигнала, представляющего собой сумму всех сигналов с N выходов блока перемножителей 12, т.е. . Цифроаналоговый преобразователь 14 восстанавливает аналоговый сигнал, представляющий собой ретранслируемый импульс, по его цифровым отсчетам . Во втором смесителе 15 формируются сигналы суммарной и разностной частот и соответственно. Второй фильтр 16 выделяет сигнал суммарной частоты , соответствующей несущей частоте , с требуемой полосой частот . Второй усилитель 17 обеспечивает усиление ретранслируемых импульсов до необходимого уровня. Передающая антенна 18 осуществляет преобразование связанных с линией передачи (фидером) электрических сигналов, поступающих с выхода второго усилителя 17, в электромагнитные волны, свободно распространяющиеся в направлении космической РСА.

Схема работает следующим образом. Зондирующий импульс космической РСА на р-м зондировании s_р(t) принимается приемной антенной 1, усиливается первым усилителем 2 и подается на первый вход первого смесителя 5. На второй вход первого смесителя 5 поступает сигнал опорного генератора 3. В результате на выходе первого смесителя 5 формируются сигналы суммарной и разностной частот и соответственно. Далее разностный сигнал промежуточной частоты выделяется первым фильтром 7, имеющим полосу пропускания , и подается на вход аналого-цифрового преобразователя 8, где преобразуется в последовательность цифровых отсчетов s_pi с интервалом дискретизации δτ, т.е. s_pi=s_p((i-1)δτ). Полученные цифровые отсчеты р-го зондирующего импульса s_pi последовательно записываются во второе запоминающее устройство 10 по сигналу записи, поступающему на его второй вход с первого выхода устройства управления 9. Через интервал времени, равный длительности задержки t_зp, на третий вход второго запоминающего устройства 10 со второго выхода устройства управления 9 подается сигнал считывания, в результате чего цифровые отсчеты s_pi последовательно считываются и подаются на первые входы каждого перемножителя блока перемножителей 12. В первое запоминающее устройство 6 с помощью устройства ввода данных 4 заносятся данные о числе каналов N, размерах маскируемой области эллиптической формы, для которой будет сформирована ложная отметка (полуоси эллипса ΔR и ΔL), векторе геоцентрических координат точки земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки х_л=[x_л, y_л, z_л], векторе геоцентрических координат космической РСА в момент р-го зондирования x_p=[х_р, y_р, z_p], векторе геоцентрических координат ретранслятора x_r=[x_r, y_r, z_r], параметрах функционирования космической РСА - T_s, T_и, τ_и, λ, b_и, Δr и Δl, параметрах функционирования ретранслятора - τ_r, δτ, параметрах гауссовских распределений функций быстрой и медленной фазовой модуляции m_r, σ_r и m_l, σ_l. При этом в первом запоминающем устройстве 6, имеющем девятнадцать информационных выходов, формируются сигналы, содержащие информацию: на первом и втором выходах - о временных интервалах T_s и Т_и, на третьем, четвертом и пятом выходах - о векторах х_л, x_р и x_r соответственно, на шестом, седьмом, восьмом, девятом, десятом, одиннадцатом, двенадцатом, тринадцатом, четырнадцатом, пятнадцатом, шестнадцатом, семнадцатом, восемнадцатом и девятнадцатом выходах - о величинах τ_обр, N, τ_и, δτ, Δr, ΔR, Δl, ΔL, m_r, σ_r, m_l, σ_l, b_и и λ. В вычислителе расстояний R_rp и R_лр 11.1 при поступлении на его первый, второй, третий, четвертый и пятый входы сигналов с соответствующих информационных выходов первого запоминающего устройства 6 реализуется выполнение математических процедур

При этом цифровые сигналы, пропорциональные значениям R_rp и R_лр, формируются на первом и втором выходах вычислителя расстояний R_rp и R_лр 11.1 соответственно.

Вычислитель времени задержки t_зp 11.2, при поступлении на его первый, второй и третий входы сигналов с первого, второго и шестого информационных выходов первого запоминающего устройства 6 соответственно, а на четвертый и пятый входы - сигналов с первого и второго выходов вычислителя расстояний R_rp и R_лр 11.1 соответственно, выполняет расчеты в соответствии с выражением (8). Выходной сигнал вычислителя времени задержки t_зp 11.2, пропорциональный (8), подается на вход устройства управления 9.

Вычислитель отсчетов функций быстрой и медленной фазовой модуляции 11.3 рассчитывает интервалы корреляции , и с учетом заданных значений величин m_r, σ_r, m_l, σ_l формирует на своих первом и втором информационных выходах NP отсчетов функции медленной фазовой модуляции ϕ_lnp=ϕ_ln((p-1)T_и) и NN_отсч отсчетов функции быстрой фазовой модуляции ϕ_rni=ϕ_rn((i-1)δτ) соответственно.

Вычислитель отсчетов модулирующих функций M_pin 11.4 при поступлении на его первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы сигналов соответственно с седьмого, девятого, восемнадцатого, девятнадцатого информационных выходов первого запоминающего устройства 6, первого выхода вычислителя расстояний R_rp и R_лp 11.1, первого и второго информационных выходов вычислителя отсчетов функций быстрой и медленной фазовой модуляции 11.3, реализует вычисления согласно (9), в результате чего на его n-м выходе формируется цифровой сигнал, пропорциональный отсчету модулирующей функции M_pin. Далее отсчеты модулирующей функции M_pin подаются на вторые входы n-х перемножителей 12.n блока перемножителей 12, где перемножаются с сигнальным отсчетом s_pi, присутствующим на первых входах всех N перемножителей блока перемножителей 12. В результате на n-м выходе блока перемножителей 12 формируется цифровой сигнал, пропорциональный отсчету произведения s_piM_pin. Цифровые сигналы s_piM_pin поступают на соответствующие входы сумматора 13, котором на выходе формирует цифровой сигнал суммы . В цифроаналоговом преобразователе 14 из отсчетов восстанавливается аналоговый сигнал, представляющий собой p-й ретранслируемый импульс. Этот импульс поступает на первый вход второго смесителя 15. Второй смеситель 15, на второй вход которого подается сигнал опорного генератора 3, формирует на своем выходе сигналы суммарной и разностной частот и соответственно. Суммарный сигнал несущей частоты выделяется вторым фильтром 16, имеющим полосу пропускания , и подается на вход второго усилителя 17, где усиливается до необходимого уровня

Сформированный таким образом ретранслируемый импульс с выхода второго усилителя 17 поступает на вход передающей антенны 18 для излучения в направлении космической РСА.

Об эффективности предлагаемого способа можно судить по фиг. 2. Снижение вероятности правильного обнаружения маскируемых объектов космическими РСА поясняется следующим образом.

Пусть космическая РСА формирует на радиолокационном изображении одну отметку истинной точечной цели. С помощью способа-прототипа на радиолокационном изображении, получаемом в космической РСА, обеспечивается формирование одной ложной отметки точечной цели за счет создания ретранслятором уводящих по дальности или по скорости помех. Простейший подход к определению вероятности правильного обнаружения одной истинной цели в рассматриваемом случае при площади истинной цели S_ц, равной площади ложной цели S_ц=S_лц позволяет получить конкретную величину указанной вероятности, равную для прототипа. В случае же реализации предлагаемого способа искажения радиолокационного изображения в космической РСА при ΔR=Δl=3Δr=3Δl получаем для одной истинной точечной цели .

Таким образом, очевидно, что предложенный способ искажения радиолокационного изображения в космической радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны позволяет снизить вероятность правильного обнаружения цели по сравнению с прототипом с 0,500 до 0,035.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ искажения радиолокационного изображения в космической радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны, отличающийся от известного способа, основанного на приеме ретранслятором зондирующих импульсов космической РСА s_p(t), их усилении, переносе несущей частоты на промежуточную частоту , фильтрации, аналого-цифровом преобразовании с интервалом дискретизации δτ, записи полученной последовательности цифровых отсчетов s_pi=s_p((i-1)δτ), фильтрации и излучении ретранслируемых радиолокационных сигналов в направлении космической РСА тем, что дополнительно задают размеры маскируемой области эллиптической формы, для которой будет сформирована ложная отметка (полуоси эллипса ΔR и ΔL), вектор геоцентрических координат точки земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки х_л=[х_л, y_л, z_л], вычисляют для каждого р-го зондирования текущее расстояние между космической РСА и точкой на земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки R_лр и расстояние между космической РСА и ретранслятором R_rp, формируют N реализаций функций быстрой ϕ_rn(t) и медленной ϕ_ln(t) фазовой модуляции, распределенных по гауссовским законам с нулевыми математическими ожиданиями m_l=m_r=0, среднеквадратичными отклонениями σ_l=σ_r=π и интервалами корреляции , , где ; Δl и Δr - разрешающие способности КРСА по путевой и наклонной дальностям, в виде ϕ_rni=ϕ_rn((i-1)δτ) и ϕ_lnp=ϕ_ln((р-1)T_и) соответственно, задают закон модуляции импульсов (модулирующую функцию) в виде последовательности цифровых отсчетов , где - мнимая единица; b_И - скорость линейного изменения частоты в пределах зондирующего импульса; - длительность временной задержки в ретрансляторе; с=3⋅10⁸ м/с - скорость света в свободном пространстве; τ_обр - длительность процесса обработки зондирующего импульса РСА в ретрансляторе; λ - длина волны зондирующего сигнала космической РСА, считывают i-й отсчет р-го зондирующего импульса s_pi через интервал времени τ_обр, формируют N произведений s_piM_pin, суммируют по n полученные произведения, преобразуют последовательность цифровых отсчетов произведений в аналоговый ретранслируемый импульс, переносят его частоту с промежуточной на несущую и усиливают до уровня мощности , где Р_рса - мощность излучаемого космической РСА зондирующего импульса; G_рcа и G - коэффициенты усиления приемопередающих антенн космической РСА и ретранслятора соответственно; R₀ - расстояние между КРСА и ретранслятором в середине интервала синтезирования; - нормированная диаграмма направленности космической РСА по мощности; Δε_р и Δβ_р - рассогласование между осью диаграммы направленности антенны космической РСА и направлением на ретранслятор по углу места и азимуту соответственно; K_r - коэффициент передачи ретранслятора, определяемый как отношение мощности зондирующего импульса космической РСА на входе его приемника к мощности импульса на выходе передатчика; a - амплитуда комплексного коэффициента передачи системы обработки N-канального ретранслятора, определяемая как ; А_л - амплитуда отдельного комплексного ретранслированного импульса на входе системы обработки КРСА, равная ; и q_фп - соответственно дисперсия фона и отношение фон/помеха на РЛИ.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что способ искажения радиолокационного изображения в космической РСА позволяет снизить вероятность правильного обнаружения зондируемых объектов.

Предлагаемое техническое решение заявляемого способа искажения радиолокационного изображения в космической РСА промышленно применимо, поскольку может быть реализовано на базе стандартных устройств - антенн [см., например, Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. - М.: Связь, 1972; Справочник по радиолокации. / Под ред. М. Сколника, Нью-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах). / Под общей ред. К. Н. Трофимова; Том 2. Радиолокационные антенные устройства. – М.: Сов. радио, 1979], устройств записи и воспроизведения сигналов [см., например, Радиоэлектронная борьба. Цифровое запоминание и воспроизведение радиосигналов и электромагнитных волн. / Под ред. А.И. Куприянова. - М: Вузовская книга, 2009, с. 221-274]. При этом из состава устройств записи и воспроизведения сигналов могут быть заимствованы конструкции, например, приемной и передающей антенн 1 и 18, первого и второго усилителей 2 и 17, опорного генератора 3, первого и второго смесителей 5 и 15, первого и второго фильтров 7 и 16, аналого-цифрового преобразователя 8, устройства управления 9, второго запоминающего устройства 10 и цифроаналогового преобразователя 14.

Для реализации устройства ввода данных 4, первого запоминающего устройства 6, блока вычислителей, блока перемножителей 12 и сумматора 13 могут применяться персональные компьютеры (ПК) [см., например, Симонович С.В. и др. Большая книга персонального компьютера. - М.: ОЛМА Медиа Труп, 2007]. При этом в качестве устройства ввода данных 4 можно использовать стандартную клавиатуру ПК и манипулятор типа «мышь» [см., например, Симонович С.В. и др. Большая книга персонального компьютера. - М.: ОЛМА Медиа Груп, 2007], а первое запоминающее устройство 6, блок вычислителей 11, блок перемножителей 12 и сумматор 13 могут быть реализованы программно. Кроме того, первое запоминающее устройство 6 может быть выполнено также с помощью стандартных оперативных или постоянных запоминающих устройств [Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. / Е.П. Угрюмов. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005, с. 227-343], а блок перемножителей 12 - по схемам матричных умножителей [Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. / Е.П. Угрюмов. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005, с. 132-138].

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиоэлектронного подавления космических радиолокационных станций с синтезированной апертурой антенны (РСА). Достигаемый технический результат - снижение вероятности правильного обнаружения маскируемых объектов космическими РСА. Указанный результат достигается тем, что в способе искажения радиолокационного изображения в космической РСА, основанном на приеме ретранслятором зондирующих импульсов космической РСА s_p(t), их усилении, переносе несущей частоты на промежуточную частоту, фильтрации, аналого-цифровом преобразовании с определенным интервалом дискретизации, записи полученной последовательности цифровых отсчетов, фильтрации и излучении ретранслируемых радиолокационных сигналов в направлении космической РСА, задают размеры маскируемой области эллиптической формы, для которой будет сформирована ложная отметка, вектор геоцентрических координат точки земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки, вычисляют для каждого зондирования текущее расстояние между космической РСА и точкой на земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки, и расстояние между космической РСА и ретранслятором, формируют N реализаций функций быстрой и медленной фазовой модуляции, распределенных по гауссовским законам с нулевыми математическими ожиданиями, среднеквадратичными отклонениями и определенными интервалами корреляции, задают закон модуляции импульсов (модулирующую функцию) в виде последовательности цифровых отсчетов, преобразуют последовательность сформированных цифровых отсчетов в аналоговый ретранслируемый импульс, переносят его частоту с промежуточной на несущую и усиливают до определенного уровня мощности. Сущность изобретения заключается в том, что используемые при формировании ретранслируемых радиолокационных сигналов функции быстрой и медленной модуляции обеспечивают эффекты размытия ложной отметки по координате наклонной и путевой дальностей за счет внесения неопределенности в текущую фазу ретранслируемого сигнала и случайного дополнительного сдвига начальной фазы очередного импульса ретранслируемого сигнала соответственно. 2 ил.

Способ искажения радиолокационного изображения в космической радиолокационной станции с синтезированной апертурой антенны (РСА), заключающийся в приеме ретранслятором зондирующих импульсов космической РСА s_p(t), где ; Р=T_s/Т_и; T_s и Т_и - временной интервал синтезирования апертуры антенны и период следования зондирующих импульсов соответственно; t - текущее время, их усилении, переносе несущей частоты на промежуточную частоту , фильтрации, аналого-цифровом преобразовании с интервалом дискретизации δτ, записи полученной последовательности цифровых отсчетов s_pi=s_p((i-1)δτ), фильтрации и излучении ретранслируемых радиолокационных сигналов в направлении космической РСА, отличающийся тем, что дополнительно задают размеры маскируемой области эллиптической формы, для которой будет сформирована ложная отметка (полуоси эллипса ΔR и ΔL), вектор геоцентрических координат точки земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки х_л=[х_л,y_л,z_л], вычисляют для каждого р-го зондирования текущее расстояние между космической РСА и точкой на земной поверхности, соответствующей положению центра ложной отметки R_лp, и расстояние между космической РСА и ретранслятором R_rp, формируют N реализаций функций быстрой ϕ_rn(t) и медленной ϕ_ln(t) фазовой модуляции, распределенных по гауссовским законам с нулевыми математическими ожиданиями m_l=m_r=0, среднеквадратичными отклонениями σ_l=σ_r=π и интервалами корреляции , , где ; Δl и Δr - разрешающие способности КРСА по путевой и наклонной дальностям, в виде ϕ_rni=ϕ_rn((i-1)δτ) и ϕ_lnp=ϕ_ln((p-1)T_и) соответственно, задают закон модуляции импульсов (модулирующую функцию) в виде последовательности цифровых отсчетов

,

где - мнимая единица; b_и - скорость линейного изменения частоты в пределах зондирующего импульса; - длительность временной задержки в ретрансляторе; с=3⋅10⁸ м/с - скорость света в свободном пространстве; τ_обр - длительность процесса обработки зондирующего импульса РСА в ретрансляторе; λ - длина волны зондирующего сигнала космической РСА, считывают i-й отсчет p-го зондирующего импульса s_pi через интервал времени τ_обр, формируют N произведений s_piM_pin, суммируют по n полученные произведения, преобразуют последовательность цифровых отсчетов произведений в аналоговый ретранслируемый импульс, переносят его частоту с промежуточной на несущую и усиливают до уровня мощности , где Р_рса - мощность излучаемого космической РСА зондирующего импульса; G_pca и G - коэффициенты усиления приемопередающих антенн космической РСА и ретранслятора соответственно; R₀ - расстояние между космической РСА и ретранслятором в середине интервала синтезирования; - нормированная диаграмма направленности космической РСА по мощности; Δε_p и Δβ_р - рассогласование между осью диаграммы направленности антенны космической РСА и направлением на ретранслятор по углу места и азимуту соответственно; K_r - коэффициент передачи ретранслятора, определяемый как отношение мощности зондирующего импульса космической РСА на входе его приемника к мощности импульса на выходе передатчика; а - амплитуда комплексного коэффициента передачи системы обработки N-канального ретранслятора, определяемая как ; А_л - амплитуда отдельного комплексного ретранслированного импульса на входе системы обработки космической РСА, равная ; и q_фп - соответственно дисперсия фона и отношение фон/помеха на радиолокационном изображении.