Способ двухэтапного радиолокационного обнаружения цели Российский патент 2017 года по МПК G01S13/04 

Заявляемое техническое решение относится к области радиолокации и может быть использовано для обнаружения цели.

Задача радиолокационной станции (РЛС) состоит в обнаружении цели - факта наличия в осматриваемом направлении и определении ее местоположения (угловые координаты, дальность и тип цели); кроме того, в большинстве случаев важно определить ее скорость для завязки трассы цели и ведения ее сопровождения. Решение этих задач РЛС осуществляют при работе, в основном, в двух режимах: режим поиска новых целей, их распознавание и режим слежения за обнаруженными целями, который следует после обнаружения и завязки трасс целей. Одним из вариантов процесса обнаружения и завязки трассы может быть следующий [С.3. Кузьмин. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М., «Радио и связь», 1986 г., с. 109, 110 рис 3.1]. По двум отметкам, полученным в двух обзорах, вычисляют скорость и направление движения цели, а затем рассчитывают возможное положение отметки на следующий (третий) обзор. После чего завязывают трассу цели и осуществляют ее сопровождение. Осуществление сопровождения трассы цели обеспечивает прогнозирование положения цели, разрешение целей, сохранение информации о типе цели и степени ее опасности, полученной в режиме ее обнаружения. При недостаточной надежности выполнения процесса сопровождения возможен сброс трассы цели, ее потеря, перепутывание трасс целей. В результате необходимо вновь переходить в режим поиска цели, распознавания, завязки трассы и ее сопровождения. Сброс трассы цели возможен при пропуске отметок в стробе нескольких периодов обзора (в зависимости от установленного критерия). Это возможно, если в том числе размер строба установлен без достаточного учета возможных ошибок экстраполяции и измерения координат цели (в том числе дальность и скорость). Для повышения вероятности попадания отметки от цели в строб при следующем обзоре необходимо было бы увеличить размер строба по сравнению с расчетным. Но увеличение размера строба приводит к повышению вероятности попадания в строб ложных отметок или отметок, принадлежащих другим траекториям, следовательно, к ухудшению селектирующей и разрешающей способности операции стробирования [там же, с. 114, строки 13-9 снизу] и, как следствие, к возможному сбросу сопровождения. Минимизация размера строба при обеспечении заданной вероятности попадания отметки при следующем обзоре возможна, в том числе, при увеличении точности измерения дальности и радиальной скорости цели на текущем обзоре.

Но, как известно, в радиолокации действует принцип неопределенности, состоящий в том, что повышение точности определения дальности уменьшает точность определения скорости [Д.Е. Вакман. Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. «Сов. рад.» 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 типа зондирующего сигнала обеспечить разрешение по дальности и по скорости (измерить координаты цели - дальность и скорость).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ двухэтапного 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 (при пониженном пороге обнаружения и повышенной вероятности ложной тревоги). На втором этапе производят проверку превышения увеличенного порога второго этапа при допустимой вероятности ложной тревоги. При обнаружении превышения порога сигналами второго этапа считают цель обнаруженной, а если на первом этапе сигнал не обнаружен, то второй этап исключают.

Преимуществом такого способа обнаружения является повышение достоверности обнаружения целей при допустимой вероятности ложного обнаружения и при минимальных затратах времени на осмотр одного направления за счет того, что в «пустых» направлениях их зондирование исключают.

Недостаток этого способа состоит в том, что он и на втором этапе не позволяет определить движущуюся цель и, следовательно, не происходит селекция целей по степени опасности и определение скорости цели, для определения которой требуются дополнительные затраты времени (как минимум 2-3 периода обзора). Так как не известны ни направление движения, ни скорость этой цели, то ожидаемое местоположение отметки в следующем обзоре будет определяться с большой погрешностью (исходя из максимальных скоростей целей заданного класса). Поэтому в первом обзоре устанавливают строб (строб первичного захвата) с большим допуском.

Таким образом, недостаток известного способа состоит в том, что обнаружение траектории при первичном захвате и завязывании трассы устанавливают строб первичного захвата увеличенного размера [там же, с. 109 рис 3.1], что приводит к отмеченным ранее недостаткам. Определение радиальной скорости, необходимое для прогнозирования положения строба на следующий обзор, происходит в процессе многократного обзора по изменению расстояния до цели.

Таким образом, поставленной задачей (техническим результатом) заявляемого изобретения является сокращение временных затрат на завязывание трасс целей и увеличение надежности сопровождения за счет уменьшения размеров строба первичного захвата, а также возможность обнаружения в первом обзоре особо опасных высокоскоростных целей.

Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в способе двухэтапного радиолокационного обнаружения цели, основанном на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, согласно изобретению на первом этапе разрешают цели по дальности, а на втором - по скорости.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что на первом этапе используют зондирующий сигнал с повышенной разрешающей способностью по дальности, а на втором - по скорости.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что на первом этапе используют широкополосный зондирующий сигнал, а на втором - узкополосный.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что на втором этапе при зондировании используют последовательность сигналов с неоднозначной дальностью или пониженной разрешающей способностью по дальности.

Суть предлагаемого способа заключается в том, что используют свойство функции неопределенности в радиолокации для локализации ее сечения на первом этапе на оси времени и определяют дальность до цели без разрешения ее по скорости, а на втором этапе используют функцию неопределенности, сечение которой локализовано по оси скорости, и при известной дальности определяют скорость цели. С этой целью применяют два вида сигналов: на первом этапе применяют широкополосный сигнал (например, с внутриимпульсной модуляцией), а на втором (при обнаружении цели и определении дальности на первом этапе) применяют протяженный во времени немодулированный сигнал или сигнал с неоднозначностью по дальности (например, излученные в одном периоде несколько импульсов с эквивалентной энергетикой). При этом решается задача сокращения временных затрат на завязывание трасс целей и увеличение надежности сопровождения за счет уменьшения размеров строба первичного захвата, а также возможность обнаружения в первом обзоре особо опасных высокоскоростных целей за счет измерения допплеровской скорости на втором этапе.

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 - сокращение временных затрат на завязывание трасс целей и увеличение надежности сопровождения за счет уменьшения размеров строба первичного захвата, а также возможность обнаружения в первом обзоре особо опасных высокоскоростных целей. Указанный технический результат достигается тем, что в способе двухэтапного радиолокационного обнаружения цели, основанном на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, согласно изобретению на первом этапе разрешают цели по дальности, а на втором - по скорости, при этом на первом этапе используют зондирующий сигнал с повышенной разрешающей способностью по дальности, а на втором - по скорости, причем на первом этапе используют широкополосный зондирующий сигнал, а на втором - узкополосный. Кроме того, на втором этапе при зондировании используют последовательность сигналов с неоднозначной дальностью или пониженной разрешающей способностью по дальности. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ двухэтапного радиолокационного обнаружения цели, основанный на зондировании направления на втором этапе, если на первом обнаружена цель, отличающийся тем, что на первом этапе разрешают цели по дальности, а на втором - по скорости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе используют зондирующий сигнал с повышенной разрешающей способностью по дальности, а на втором - по скорости.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на первом этапе используют широкополосный зондирующий сигнал, а на втором - узкополосный.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на втором этапе при зондировании используют последовательность сигналов с неоднозначной дальностью или пониженной разрешающей способностью по дальности.