СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГРУППОВОЙ ВОЗДУШНОЙ ЦЕЛИ Российский патент 2017 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам радиолокационного обнаружения и распознавания радиолокационных объектов, и может быть использовано для идентификации групповой воздушной цели.

Под идентификацией групповой воздушной цели (ГВЦ) (цель, состоящая из нескольких пар или летательных аппаратов (ЛА)) будем понимать установление тождественности наблюдаемой воздушной цели (ВЦ) той или иной гипотезе на основании совпадения характерных признаков путем их сравнения. В качестве гипотез выдвигаются две: ВЦ групповая и ВЦ одиночная. Идентификация ГВЦ является частным случаем распознавания цели.

Известен способ обнаружения воздушной цели, заключающийся в том, что посредством бортовой радиолокационной станции (БРЛС) излучают зондирующий сигнал, представляющий собой импульсный радиолокационный сигнал с высокой частотой повторения импульсов, затем принимают сигнал, отраженный от воздушного объекта, подлежащего обнаружению, сравнивают уровень отраженного сигнала с некоторым заданным пороговым уровнем и на основании этого сравнения принимают решение о наличии или отсутствии ВЦ [Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006 - 1112 с.].

Однако такой способ не позволяет определить количество целей, летящих в сомкнутом боевом порядке и находящихся в одном разрешаемом объеме БРЛС. При использовании такого способа несколько летящих рядом целей воспринимаются как одна, то есть идентификация групповой воздушной цели на этапе обнаружения посредством такого способа, когда элементы этой цели находятся в одном разрешаемом объеме БРЛС, невозможна.

Боевые порядки ЛА образованы парами «ведущий-ведомый». Расстояние между ЛА в паре меньше, чем разрешающая способность существующих БРЛС по дальности. Расстояния между парами ЛА, составляющими боевой порядок, превышают размеры разрешающей способности существующих БРЛС по дальности. Такие ВЦ (несколько пар ЛА) разрешаются существующими БРЛС, однако пары ЛА воспринимаются БРЛС как одиночные ВЦ. Для эффективного противодействия ГВЦ необходимо решать задачу целераспределения, то есть назначения каждой ракете своей цели для атаки. Это в свою очередь требует определения количественного состава группы [Военное искусство в локальных войнах и вооруженных конфликтах. Вторая половина XX - начало XXI века / Под ред. А.С. Рукшина. - М.: Воениздат, 2008. - 764 с.]. Наиболее простым вариантом ГВЦ является пара ЛА, поэтому актуальной является задача определения того, состоит цель из двух ЛА или является одиночной.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату и принятым авторами за прототип является способ радиолокационного разрешения групповой воздушной цели [Афонин И.Е. Способ радиолокационного разрешения групповой воздушной цели / А.В. Баженов, И.Е. Афонин // Информационно-управляющие системы №4 (41). - СПб.: 2009. - 86 с. - С. 68-71], заключающийся в том, что в направлении обнаруженной воздушной цели излучают несколько пачек импульсов немодулированного зондирующего сигнала, принимают сигналы, отраженные от наблюдаемой воздушной цели, состоящей из одного или нескольких объектов, находящихся в одном разрешаемом объеме БРЛС, устанавливают в компараторе пороговое значение оценивемого параметра принимаемого сигнала, в качестве которого выбирают среднее значение амплитуды принятого сигнала за несколько пачек обзора, производят перестройку фазовращателей на некоторый дискрет изменения фазы, вносимый в зондирующий сигнал, излучают в направлении наблюдаемой воздушной цели несколько (N) пачек импульсов зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, принимают отраженные от наблюдаемой воздушной цели сигналы, вычисляют значение оцениваемого параметра, сравнивают вычисленное значение оцениваемого параметра с ранее установленным пороговым значением оцениваемого параметра, принимают решение о наличии в составе наблюдаемой ВЦ одного объекта в случае отсутствия амплитудного скачка при всех возможных сдвигах фазы, вносимых в зондирующий сигнал, двух объектов - в случае, когда отраженный сигнал будет иметь существенно большее значение амплитуды при одном из значений фазового сдвига, внесенного в зондирующий сигнал, чем при отражении от одиночной ВЦ.

Однако при таком способе идентификации в случае, когда элементы такой цели находятся в одном разрешаемом объеме БРЛС, возможна ситуация, когда отраженный сигнал будет иметь существенно большее значение амплитуды, чем при отражении от одиночной ВЦ, более чем при одном из значений фазового сдвига, вносимого в зондирующий сигнал. Это снижает достоверность полученной информации и может привести к неправильной оценке тактической обстановки, заключающейся в принятии неправильного решения об идентификации ГВЦ.

Задачей предлагаемого изобретения является предотвращение неправильной оценки тактической обстановки, заключающейся в принятии неправильного решения об идентификации ГВЦ.

Технический результат заявленного изобретения состоит в повышении достоверности полученной информации для принятия решения об идентификации групповой воздушной цели на этапе обнаружения целей посредством бортовой радиолокационной станции (БРЛС) в случае, когда элементы такой цели находятся в одном разрешаемом объеме БРЛС.

Технический результат достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что в направлении ранее обнаруженной воздушной цели излучают несколько пачек импульсов немодулированного зондирующего сигнала, принимают сигналы, отраженные от наблюдаемой воздушной цели, устанавливают пороговое значение оценивемого параметра принимаемого сигнала, производят перестройку фазовращателей на некоторый дискрет изменения фазы, вносимый в зондирующий сигнал, излучают в направлении наблюдаемой воздушной цели несколько пачек импульсов зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, принимают отраженные от наблюдаемой воздушной цели сигналы, вычисляют значение оцениваемого параметра, сравнивают вычисленное значение оцениваемого параметра с ранее установленным пороговым значением оцениваемого параметра, принимают решение о наличии в составе наблюдаемой воздушной цели одного или двух объектов, при этом дополнительно для принятия решения об идентификации групповой воздушной цели вводят пороговое значение оцениваемого параметра исходя из условия:

где h - пороговое значение оцениваемого параметра,

m_ΔS - вычисленная оценка математического ожидания разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за некоторое количество пачек импульсов,

σ - несмещенная оценка среднеквадратического отклонения амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, относительно среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за некоторое количество пачек импульсов, при этом вычисленная оценка математического ожидания разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за некоторое количество пачек импульсов определяется по формуле:

где N - количество пачек импульсов зондирующего сигнала,

ΔS_i - разность амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за N пачек импульсов,

а разность амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за N пачек импульсов определяется по формуле:

где S_i - амплитуда принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала,

S₀ - среднее значение амплитуды принимаемого сигнала, отраженного от наблюдаемой воздушной цели, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, за N пачек импульсов,

при этом несмещенная оценка среднеквадратического отклонения амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов сигнала, отраженного от наблюдаемой воздушной цели, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, относительно среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за N пачек импульсов определяется по формуле:

вводят в качестве оцениваемого параметра среднее значение модуля разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за N пачек импульсов, определяемого по формуле:

где q - оцениваемый параметр,

- амплитуда принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией,

- среднее значение амплитуды принимаемого сигнала, отраженного от наблюдаемой воздушной цели, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, за N пачек импульсов;

вычисляют пороговое значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала по формуле (1):

h=m_ΔS+3⋅σ,

вычисляют значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала по формуле (5):

;

принимают решение о том, что воздушная цель является групповой (А_ГВЦ=1) при выполнении условия: оцениваемый параметр больше порогового значения оцениваемого параметра, одиночной (А_ГВЦ=0) - при выполнении условия: оцениваемый параметр меньше или равен пороговому значению оцениваемого параметра:

Заявляемый способ идентификации групповой воздушной цели реализуется следующим образом.

Вводят пороговое значение оцениваемого параметра, исходя из условия: h=m_ΔS+3⋅σ, вводят в качестве оцениваемого параметра среднее значение модуля разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой ВЦ сигнала, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой ВЦ сигнала за N пачек импульсов, определяемого по формуле ; излучают в направлении обнаруженной ВЦ несколько пачек импульсов немодулированного зондирующего сигнала; принимают сигналы, отраженные от наблюдаемой ВЦ; вычисляют по формуле h=m_ΔS+3⋅σ, и устанавливают в компараторе пороговое значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала; производят перестройку фазовращателей на некоторый дискрет изменения фазы, вносимый в зондирующий сигнал. Перестройкой фазовращателя осуществляется фазовая манипуляция зондирующего сигнала, которая производится таким образом, что в каждой пачке импульсов длительность отдельного импульса разбивается на элементарные временные интервалы (дискреты). Каждый четный элементарный дискрет импульса в пределах всей пачки импульсов приобретает дискрет изменения фазы (приращение) δϕ. При переходе от пачки к пачке импульсов зондирующего сигнала значение дискрета изменения фазы (приращения) δϕ изменяется по линейно нарастающему закону от 0 до 2π. Затем излучают в направлении наблюдаемой ВЦ несколько пачек импульсов зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией; принимают отраженные от наблюдаемой ВЦ сигналы; вычисляют значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала по формуле ; сравнивают вычисленное по формуле h=m_ΔS+3⋅σ, значение оцениваемого параметра с ранее установленным в соответствии с формулой пороговым значением оцениваемого параметра; принимают решение о том, что ВЦ является групповой (А_ГВЦ=1) при выполнении условия: оцениваемый параметр больше порогового значения оцениваемого параметра, одиночной (А_ГВЦ=0) - при выполнении условия: оцениваемый параметр меньше или равен пороговому значению оцениваемого параметра: .

Предлагаемый способ позволяет идентифицировать ГВЦ, то есть распознать количество объектов в обнаруженной ВЦ в случае, когда элементы такой цели находятся в одном разрешаемом объеме БРЛС, а отраженный сигнал имеет существенно большее значение амплитуды, чем при отражении от одиночной ВЦ, более чем при одном из значений фазового сдвига, вносимого в зондирующий сигнал, при этом неправильная оценка тактической обстановки, заключающаяся в принятии неправильного решения об идентификации ГВЦ, исключена.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам радиолокационного обнаружения и распознавания радиолокационных объектов, и может быть использовано для идентификации групповой воздушной цели (ГВЦ). Достигаемый технический результат - повышение достоверности полученной информации для принятия решения об идентификации групповой воздушной цели на этапе обнаружения целей посредством бортовой радиолокационной станции (БРЛС) в случае, когда элементы такой цели находятся в одном разрешаемом объеме БРЛС. Указанный результат достигается за счет того, что в направлении обнаруженной воздушной цели излучают несколько пачек импульсов немодулированного зондирующего сигнала, принимают сигналы, отраженные от наблюдаемой воздушной цели (ВЦ), устанавливают в компараторе пороговое значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала, производят перестройку фазовращателей на некоторый дискрет изменения фазы, вносимый в зондирующий сигнал, излучают в направлении наблюдаемой воздушной цели несколько пачек импульсов зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, принимают отраженные от наблюдаемой воздушной цели сигналы, вычисляют значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала, сравнивают вычисленное значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала с ранее установленным пороговым значением оцениваемого параметра, принимают решение о наличии в составе наблюдаемой воздушной цели одного или двух объектов, при этом для принятия решения об идентификации групповой воздушной цели вводят пороговое значение оцениваемого параметра, исходя из определенных условий, что позволяет идентифицировать групповые воздушные цели, находящиеся в одном разрешающем объеме БРЛС, то есть распознать количество объектов в ранее обнаруженной ВЦ в случае, когда элементы такой цели находятся в одном разрешаемом объеме БРЛС, а отраженный сигнал имеет существенно большее значение амплитуды, чем при отражении от одиночной ВЦ, более чем при одном из значений фазового сдвига, вносимого в зондирующий сигнал, при этом неправильная оценка тактической обстановки, заключающаяся в принятии неправильного решения об идентификации ГВЦ, исключена.

Способ идентификации групповой воздушной цели, заключающийся в том, что в направлении обнаруженной воздушной цели излучают несколько пачек импульсов немодулированного зондирующего сигнала, принимают сигналы, отраженные от наблюдаемой воздушной цели, устанавливают в компараторе пороговое значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала, производят перестройку фазовращателей на некоторый дискрет изменения фазы, вносимый в зондирующий сигнал, излучают в направлении наблюдаемой воздушной цели несколько пачек импульсов зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, принимают отраженные от наблюдаемой воздушной цели сигналы, вычисляют значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала, сравнивают вычисленное значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала с ранее установленным пороговым значением оцениваемого параметра, принимают решение о наличии в составе наблюдаемой воздушной цели одного или двух объектов, отличающийся тем, что для принятия решения об идентификации групповой воздушной цели вводят пороговое значение оцениваемого параметра исходя из условия:

h=m_ΔS+3⋅σ,

где h - пороговое значение оцениваемого параметра,

m_ΔS - вычисленная оценка математического ожидания разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за некоторое количество пачек импульсов,

σ - несмещенная оценка среднеквадратического отклонения амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, относительно среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за некоторое количество пачек импульсов,

при этом вычисленная оценка математического ожидания разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за некоторое количество пачек импульсов определяется по формуле:

где N - количество пачек импульсов зондирующего сигнала,

ΔS_i - разность амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за N пачек импульсов,

а разность амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, и среднего значения амплитуды этого сигнала за N пачек импульсов определяется по формуле:

ΔS_i=|S_i-S₀|,

где S_i - амплитуда принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении немодулированного зондирующего сигнала,

S₀ - среднее значение амплитуды принимаемого сигнала, отраженного от наблюдаемой воздушной цели, при излучении немодулированного зондирующего сигнала, за N пачек импульсов,

при этом несмещенная оценка среднеквадратического отклонения амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов сигнала, отраженного от наблюдаемой воздушной цели, при излучении немодулированного зондирующего сигнала,

относительно среднего значения амплитуды этого сигнала за N пачек импульсов определяется по формуле:

вводят в качестве оцениваемого параметра среднее значение модуля разности амплитуды принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, и среднего значения амплитуды отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала за N пачек импульсов, определяемого по формуле:

где q - оцениваемый параметр,

- амплитуда принимаемого в i-ой пачке импульсов отраженного от наблюдаемой воздушной цели сигнала, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией,

- среднее значение амплитуды принимаемого сигнала, отраженного от наблюдаемой воздушной цели, при излучении зондирующего сигнала с фазовой манипуляцией, за N пачек импульсов;

вычисляют пороговое значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала по формуле:

h=m_ΔS+3⋅σ,

вычисляют значение оцениваемого параметра принимаемого сигнала по формуле:

принимают решение о том, что воздушная цель является групповой (А_ГВЦ=1) при выполнении условия: оцениваемый параметр больше порогового значения оцениваемого параметра, одиночной (А_ГВЦ=0) - при выполнении условия: оцениваемый параметр меньше или равен пороговому значению оцениваемого параметра: