Двухэтапный способ радиолокационного обнаружения цели Российский патент 2017 года по МПК G01S13/04 

Заявляемое техническое решение относится к области радиолокации и может быть использовано для сокращения времени обзора.

Задача радиолокационной станции (РЛС) состоит в обнаружении цели-факта наличия цели в осматриваемом направлении и определении ее местоположения (угловые координаты и дальность); кроме того, в большинстве случаев важно определить ее скорость не только для прогнозирования трассы в процессе сопровождения, но и для выделения подвижной цели на фоне пассивных помех.

Как известно, в радиолокации действует принцип неопределенности, заключающийся в том, что повышение точности определения дальности уменьшает точность определения скорости [Д.Е. Вакман. Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. «Сов. радио», 1965 г., с. 65, второй абзац снизу]. Так, например, для точного определения дальности необходимо использовать широкополосные сигналы. При этом сечение тела функции неопределенности такого сигнала локализовано по оси времени (дальности), но «размазано» по оси скорости. В то же время использование протяженных во времени сигналов позволяет с большей точностью определять скорость цели, так как сечение функции неопределенности такого сигнала локализовано по оси скорости и «размазано» по оси времени (дальности) [там же, с. 57, рис. 16], поэтому невозможно за счет использования одного зондирующего сигнала обеспечить разрешение по дальности и по скорости (измерить параметры цели - дальность и скорость).

Аналогичная проблема, в ряде случаев, существует и при измерении угловых координат - азимута и угла места в длинноволновых РЛС. При определении угловой координаты необходимо использовать антенну с узконаправленной диаграммой в соответствующей плоскости.

Известен двухэтапный способ измерения угловых координат, применяемый в комплексе двух РЛС [Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, т. 4, с. 68, М.: «Сов. радио», 1978 г.]. В этом способе одна РЛС имеет широкую диаграмму направленности в угломестной плоскости и узконаправленную в азимутальной, а вторая РЛС имеет широкую диаграмму в азимутальной плоскости и узконаправленную в угломестной. Вторая РЛС выполняет функцию высотомера.

На первом этапе первая РЛС обнаруживает цель и определяет ее азимут и дальность. Эту информацию передают на вторую РЛС, которая на втором этапе в этом азимуте сканирует пространство в угломестной плоскости, обнаруживает цель на дальности, определенной первой РЛС, и определяет ее угол места. Таким образом, в два этапа происходит определение двух угловых координат, а дальность до цели определяется по задержке отраженного от цели сигнала в обеих РЛС. По определенным дальности и углу места цели вычисляют ее высоту.

Этот способ успешно применялся в том случае, когда в осматриваемой зоне небольшое количество тихоходных целей.

В современных условиях предполагается массированный налет высокоскоростных целей. Поэтому были разработаны РЛС с фазированными антенными решетками (ФАР). ФАР в коротковолновых РЛС формирует диаграмму направленности антенны (ДНА) карандашного типа и обеспечивает одновременное определение угловых координат цели.

Однако количество направлений, которые необходимо осматривать такой РЛС, резко возрастает. Возрастает и время, необходимое для осмотра этих направлений, особенно при осмотре больших дальностей (работа с большими периодами повторения зонда).

А в случае необходимости многократного зондирования одного направления, это приводит к увеличению времени наблюдения и возникновению проблемы импульсного «голода» [Справочник по радиолокации, под ред. М. Сколника. Том 4, «Сов. радио», 1978 г., с. 50, 4-й абзац сверху]. Многократное зондирование необходимо для селекции по скорости движущейся цели в пассивных помехах [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Том 3. «Сов. радио», 1979 г., с. 281, РЛС с селекцией движущихся целей]. Причем для исключения слепых скоростей необходимо не менее чем трехкратное зондирование с переменным периодом зондирования [там же, с. 319].

Наиболее близким к заявляемому способу является двухэтапный способ радиолокационного обнаружения цели, основанный на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, при этом принимают решение об обнаружении цели, если принятый сигнал превысил увеличенный порог второго этапа [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Том 1. «Сов. радио», 1976 г., с. 200. Двухэтапный обнаружитель].

Суть работы этого способа состоит в том, что во время первого этапа фиксируются дальности, на которых предположительно могут находиться цели. На втором этапе изменяют уровень порога обнаружения и производят проверку превышения увеличенного порога второго этапа. При превышении порога считают цель обнаруженной, а если на первом этапе сигнал не обнаружен, то второй этап исключается.

Преимуществом такого способа обнаружения является повышение достоверности обнаружения целей при снижении вероятности ложного обнаружения при минимальных затратах времени на осмотр одного направления, за счет того, что в «пустых» направлениях сигналы второго этапа не излучают.

Недостаток этого способа состоит в том, что он теряет свои преимущества при работе в условиях действия интенсивных пассивных помех, когда отсутствуют движущиеся цели, а имеются только отражатели пассивных помех, поскольку вероятность превышения порога первого этапа даже при отсутствии цели близка к 1. Это приводит к тому, что во всех направлениях, в которых действует указанная помеха, в том числе и «пустых», будут использованы сигналы двух этапов (причем как минимум трехкратного излучения для исключения слепых скоростей) [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Том 3. «Сов. радио», 1979 г., с. 319, РЛС с селекцией движущихся целей], что значительно увеличивает временные затраты на осмотр направлений, пораженных пассивной помехой.

Таким образом, поставленной задачей (техническим результатом) заявляемого изобретения является сокращение временных затрат на обнаружение цели в зоне действия пассивных помех.

Цель достигается тем, что затрачивают энергию на определение местоположения цели в зоне действия пассивной помехи только в случае наличия в ней движущейся цели с вероятностью, превышающей пороговое значение.

Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в двухэтапном способе радиолокационного обнаружения, основанном на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, согласно изобретению на первом этапе обнаруживают наличие движущейся цели, используя последовательность сигналов с неоднозначной дальностью, а на втором - определяют ее местоположение.

Суть предлагаемого способа заключается в том, что используют свойство функции неопределенности в радиолокации для локализации ее сечения на первом этапе на оси скоростей и обнаружения в это время движущейся цели без разрешения по дальности, а на втором этапе используют функцию неопределенности, локализованную на оси времени, и определяют дальность. С этой целью, в отличие от прототипа, используют не два уровня порога обнаружения, а применяют два вида сигналов: на первом этапе используют зондирующий сигнал с повышенной разрешающей способностью по скорости, на втором этапе, при обнаружении на первом этапе факта наличия движущейся цели, применяют сигнал с повышенной разрешающей способностью по дальности. При этом решается задача уменьшения времени обнаружения цели в зоне действия пассивных помех за счет исключения второго этапа при осмотре «пустых» направлений (отсутствие движущихся целей).

Таким образом решается поставленная задача и достигается технический результат.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для сокращения времени обзора. Достигаемый технический результат изобретения - сокращение временных затрат на обнаружение цели в зоне действия пассивных помех. Указанный технический результат достигается тем, что в двухэтапном способе радиолокационного обнаружения цели, основанном на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, на первом этапе обнаруживают наличие движущейся цели, используя последовательность сигналов с неоднозначной дальностью, а на втором - определяют ее местоположение.

Двухэтапный способ радиолокационного обнаружения цели, основанный на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, отличающийся тем, что на первом этапе обнаруживают наличие движущейся цели, используя последовательность сигналов с неоднозначной дальностью, а на втором - определяют ее местоположение.