Способ двухэтапного радиолокационного обзора пространства (варианты) Российский патент 2017 года по МПК G01S13/04 

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для сокращения времени обзора.

Техническая проблема радиолокационной станции (РЛС) состоит в обнаружении цели, а именно факта наличия цели в осматриваемом направлении и определения ее местоположения (угловые координаты и дальность); кроме того, для РЛС с малой дальностью очень важно сохранить высокий темп обзора и при этом выделять высокоскоростные цели.

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. М.,«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 тела 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 высокое разрешение и 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, когда для определения угловой координаты используют антенну с узконаправленной диаграммой в соответствующей плоскости.

Известен способ двухэтапного радиолокационного обзора пространства (в частности, с измерением 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 антенны в угломестной плоскости и узконаправленную - в азимутальной, а вторая РЛС имеет широкую диаграмму направленности антенны в азимутальной плоскости и узконаправленную в угломестной. Вторая РЛС выполняет функцию высотомера. На первом этапе первая РЛС обнаруживает цель и определяет ее азимут. 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 обоих 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 при этом 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. Ред. М. Сколник, т. 4, с. 50 4-й абзац сверху, М., «Сов. Радио», 1978 г.] Многократное зондирование необходимо для селекции по скорости движущейся цели в пассивных помехах [Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, т. 3, с. 281, РЛС с селекцией движущихся целей. М., «Сов. Радио», 1979 г.]. Причем для исключения слепых скоростей необходимо не менее чем трехкратное зондирование [там же, с. 319].

Наиболее близким к заявляемому способу является способ двухэтапного радиолокационного обзора пространства, основанный на измерении дальности и 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. Ред. М. Сколник, т. 1. Двухэтапный обнаружитель, с. 200. М., «Сов. Радио», 1976 г.].

Суть работы этого способа состоит в том, что во время первого этапа фиксируются дальности, на которых предположительно могут находиться цели. На втором этапе повышают 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 двухэтапного радиолокационного обзора пространства является повышение достоверности обнаружения целей при снижении вероятности ложного обнаружения и при минимальных затратах времени на осмотр одного направления, за счет того что в «пустых» направлениях сигналы второго этапа не излучаются.

Недостаток этого способа состоит в том, что он теряет свое преимущество при работе в условиях действия интенсивных пассивных помех, поскольку вероятность превышения порога первого этапа близка к единице. Это приводит к тому, что во всех направлениях, в которых действует эта помеха, в том числе и «пустых», будут использованы сигналы двух этапов (причем как минимум трехкратного излучения зонда для исключения слепых скоростей), что значительно увеличивает временные затраты на осмотр направлений, пораженных пассивной помехой.

Кроме того, способ не предусматривает измерения допплеровской скорости.

Таким образом, решаемой технической проблемой (техническим результатом) заявляемого изобретения по первому варианту является сокращение временных затрат на обзор пространства и измерение допплеровской скорости.

Решение технической проблемы достигается тем, что используют составной сигнал.

Техническая проблема (технический результат) по первому варианту решается тем, что способ двухэтапного радиолокационного обзора пространства, включающий в себя измерение дальности обнаруживаемой цели, отличается тем, что пространство зондируют составным сигналом, состоящим из ограниченного по времени широкополосного сигнала и разнесенных во времени его частей.

Техническая проблема (технический результат) решается также тем, что для разрешения по дальности используют сигнал с внутриимпульсной модуляцией, а для разрешения по допплеровской скорости и ее измерения используют разнесенные по времени его части или части другого широкополосного сигнала.

Техническая проблема (технический результат) по первому варианту решается также тем, что с помощью сигнала для разрешения по дальности устраняют неоднозначность по дальности сигнала для разрешения по скорости.

Техническая проблема (технический результат) по первому варианту решается также тем, что разнос по времени частей сигнала делают апериодичным или случайным.

Техническая проблема (технический результат) заявляемого изобретения по второму варианту состоит, кроме сокращения временных затрат на обзор пространства, еще и в увеличении дальности работы РЛС.

Цель достигается за счет когерентного суммирования всех частей сигнала.

Техническая проблема (технический результат) заявляемого изобретения по второму варианту решается тем, что в способе двухэтапного обзора пространства, включающем измерение дальности обнаруживаемой цели, отличающемся тем, что пространство зондируют составным сигналом, состоящим из ограниченного по времени широкополосного сигнала и разнесенных во времени его частей, определяют допплеровскую скорость, на больших дальностях все части составного сигнала когерентно складывают, а на меньших - проверяют на совпадение.

Суть предлагаемого способа по первому варианту заключается в том, что используют свойство функции неопределенности в радиолокации и для первой части составного сигнала локализуют сечение ее тела по оси времени (дальности), а вторая часть составного сигнала, состоящая из разнесенных по времени частей того же сигнала или любого другого, обеспечивает локализацию сечения тела функции неопределенности на оси скоростей. Появляющаяся при этом неоднозначность по времени исключается по совпадению с частью сигнала, локализованного во времени (по дальности). Первая часть составного сигнала представлена ограниченным по времени широкополосным сигналом (сигналом с внутриимпульсной частотной или фазовой модуляцией). С помощью этого сигнала осуществляется обнаружение цели и определяется дальность до нее.

Вторая часть составного сигнала представлена разнесенными во времени частями широкополосного или любого другого сигнала. С помощью этой части составного сигнала после сжатия получают центральный импульс и боковые лепестки, расположенные на разных дальностях, т.е. появляется неоднозначность по дальности. Эта неоднозначность устраняется с помощью первой части составного сигнала, так как она дает однозначное значение дальности до цели. Для уменьшения уровня лепестков применяют апериодичное или случайное распределение временных интервалов между элементами второй части составного сигнала.

Однозначно выделенный сигнал второй части составного сигнала пропускают через скоростные фильтры [Рязанский государственный радиотехнический университет. Учебное пособие. Методы и устройства обработки сигналов в импульсно-допплеровских радиолокационных станциях, с. 2, рис. 4] и, таким образом, определяют за один период зондирования и допплеровскую скорость цели, и дальность.

Таким образом, решается техническая проблема и достигается технический результат по первому варианту.

Суть предлагаемого способа по второму варианту заключается в том, что при работе на малых дальностях первую часть составного сигнала используют лишь для исключения неоднозначности, а при работе с большими дальностями первая часть составного сигнала когерентно складывается со второй. При этом исключение неоднозначности не требуется, если боковые лепестки сжатой второй части составного сигнала, создающие неоднозначность по дальности, меньше порога обнаружения.

Таким образом решается техническая проблема и достигается технический результат по второму варианту.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для сокращения времени обзора. Достигаемый технический результат - обнаружение цели, а именно обнаружение факта наличия цели в осматриваемом направлении и определение ее местоположения - угловые координаты и дальность; кроме того, для радиолокационных станций с малой дальностью - сохранение высокого темпа обзора и возможность выделения высокоскоростных целей. Технический результат по первому варианту изобретения достигается тем, что в способе двухэтапного радиолокационного обзора пространства, включающего в себя измерение дальности обнаруживаемой цели, пространство зондируют составным сигналом, состоящим из ограниченного по времени широкополосного сигнала и разнесенных во времени его частей, при этом для разрешения по дальности используют сигнал с внутриимпульсной модуляцией, а для разрешения по допплеровской скорости и ее измерения используют разнесенные по времени его части. Технический результат по второму варианту изобретения достигается тем, что в способе двухэтапного обзора пространства, включающем измерение дальности обнаруживаемой цели, пространство зондируют составным сигналом, состоящим из ограниченного по времени широкополосного сигнала и разнесенных во времени его частей, определяют допплеровскую скорость, на больших дальностях все части составного сигнала когерентно складывают, а на меньших - проверяют на совпадение. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

1. Способ двухэтапного радиолокационного обзора пространства, заключающийся в измерении дальности обнаруживаемой цели, отличающийся тем, что пространство зондируют составным сигналом, при этом первая часть составного сигнала представлена ограниченным по времени широкополосным сигналом с внутриимпульсной или фазовой модуляцией, обеспечивающим обнаружение цели и определение дальности до нее, вторая часть составного сигнала представлена разнесенными во времени частями широкополосного сигнала, выделенный сигнал второй части составного сигнала после сжатия используют для определения допплеровской скорости цели, причем дальность до цели и допплеровскую скорость цели определяют за один период зондирования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для разрешения по дальности используют сигнал с внутриимпульсной модуляцией, а для разрешения по допплеровской скорости и ее измерения используют разнесенные по времени его части.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с помощью сигнала для разрешения по дальности устраняют неоднозначность по дальности сигнала для разрешения по скорости.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разнос по времени частей сигнала делают апериодичным или случайным.

5. Способ двухэтапного радиолокационного обзора пространства, заключающийся в измерении дальности обнаруживаемой цели, отличающийся тем, что пространство зондируют составным сигналом, при этом первая часть составного сигнала представлена ограниченным по времени широкополосным сигналом с внутриимпульсной или фазовой модуляцией, обеспечивающим обнаружение цели и определение дальности до нее, вторая часть составного сигнала представлена разнесенными во времени частями широкополосного сигнала, выделенный сигнал второй части составного сигнала после сжатия используют для определения допплеровской скорости цели, причем дальность до цели и допплеровскую скорость цели определяют за один период зондирования, при этом все части составного сигнала при работе на малых дальностях проверяют на совпадение для исключения неоднозначности по дальности, а на больших дальностях когерентно складывают, что устраняет необходимость требования исключения неоднозначности.