СПОСОБ ОТОЖДЕСТВЛЕНИЯ ПЕЛЕНГОВ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ ПО ИХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ДВУХПОЗИЦИОННЫМИ ПАССИВНЫМИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ Российский патент 2018 года по МПК G01S3/72 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предлагаемое изобретение относится к способу третичной обработки радиолокационной информации, использующей пассивные пространственно-разнесенные радиоэлектронные станции (РЭС), которые измеряют только азимутальное направление прихода сигнала (пеленга). Достигаемый технический результат - возможность отождествления пеленгов источников радиоизлучений (ИРИ) по их радиотехническим характеристикам с использованием двухпозиционных РЭС.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны способы отождествления пеленгов ИРИ в многопозиционных системах пассивной локации по патентам РФ №96116768 от 1996 г. и №98106642 от 1998 г. В первом из них предлагается оценивать разность времени прихода сигналов в разнесенные приемные позиции. На основании полученных данных рассчитывается значение функции, учитывающей погрешность измерения задержек времени, и полученное значение сравнивается с пороговым уровнем, установленным по таблице хи-квадрат. В зависимости от полученного результата принимается решение об отождествлении целей.

Во втором изобретении для каждой пары пеленгов вычисляется их разность. Для полученной разности рассчитывается квадратичная форма, учитывающая корреляционную матрицу замеров. Полученная величина сравнивается с пороговым уровнем, также определенным по таблице квантилей хи-квадрат распределения, и принимается решение об отождествлении целей.

Недостатком данных способов являются временные задержки и оценка их погрешностей измерений. Учет этих величин в пространственно-разнесенных станциях достаточно сложен и должен быть необходимым образом синхронизован. Также разностнодальномерный метод, определяющий данные способы отождествления, весьма затруднителен в применении, поскольку дальности до целей априори неизвестны.

Достаточно близким к предложенным выше изобретениям является способ, известный по патенту РФ №2350977 от 2006 г. Необходимый результат отождествления целей достигается за счет корреляционной обработки сигналов. Сущность этого изобретения заключается в оценке положений максимумов взаимной корреляционной функции аддитивной смеси наблюдаемых сигналов. Недостатком данного способа является сложность его реализации.

Известен способ отождествления источников радиоизлучений по патенту РФ №2557784 от 2014 г. Технический результат в данном изобретении достигается за счет того, что вычисляется оценки координат состояния обнаруженных и сопровождаемых ИРИ, на основании которых производится отождествление результатов измерения координат.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ, известный по патенту РФ №2253126 от 2004 г. Согласно данному способу задача отождествления пеленгов ИРИ решается следующим образом. На основании измеренных в каждой из двух приемных позиций значений пеленгов ИРИ и собственных координат приемных позиций находят высоту ИРИ по отношению к каждой из приемных позиций. Разность полученных высот сравнивают с пороговым уровнем, выбранным на основании дисперсии ошибок определения пеленгов ИРИ. По результатам сравнения принимают решение об отождествлении объектов. В данном случае высота ИРИ над поверхностью земли является инвариантом по отношению к измеряемым позициям.

Для всех рассмотренных изобретений существует общий недостаток: отождествление ИРИ происходит за счет использования особенностей взаимного расположения объектов относительно друг друга. Полученные результаты ограничены областью геометрических координат приемных позиций и наблюдаемых ими объектов, а также погрешностями измерений. Оценка угловых координат приводит к возможности неверного отождествления, поскольку с увеличением дальности до ИРИ возрастает погрешность определения местоположения наблюдаемого объекта.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание способа отождествления пеленгов источников радиоизлучений (ИРИ), принятых двухпозиционной пассивной РЭС, одна из которых является головной, а вторая вспомогательной. Полученная в результате отождествления пара пеленгов используется для решения триангуляционной задачи определения дальности до объекта. Тем самым достигается возможность по определению координат ИРИ.

В отличие от активных радиолокационных комплексов пассивные РЭС способны выдавать только угловое положение ИРИ (пеленг) и его радиотехнические характеристики (несущая частота, длительность импульсов, период их следования, вид модуляции). В современных пассивных комплексах используется триангуляционный метод расчета дальности до ИРИ и, следовательно, определения координаты объекта. Он основан на использовании двух пространственно-разнесенных пассивных РЭС на заданном расстоянии друг от друга, называемой базой. По угловым координатам, измеренным двумя РЭС, и базе определяются координаты ИРИ.

В случае обнаружения двумя РЭС одних и тех же ИРИ первоначальной задачей является отождествление этих ИРИ, поскольку на пересечении пеленгов могут возникать отметки целей на ложных позициях (фиг. 1).

Под отождествлением целей понимается процесс установления принадлежности ИРИ, обнаруженной РЭС1 на i-пеленге, j пеленгу РЭС2. При этом полагается, что РЭС1 является головной станцией, которой осуществляется обработка сигналов и отождествление пеленгов, а РЭС2 - вспомогательная станция. Полученные отметки целей РЭС2 по каналу радиосвязи передает в РЭС1, где осуществляется процесс отождествления. В результате отождествленная ИРИ появляется пара пеленгов (ε_i;β_j):

ε_i∈(ε₁,ε₂…ε_N) - произвольный пеленг РЭС1,

β_j∈(β₁,β₂…β_N) - произвольный пеленг РЭС2.

Полученная отождествленная пара пеленгов позволяет установить местоположение наблюдаемого объекта триангуляционным методом.

Если обе станции обнаруживают равное количество ИРИ - N, то общее число позиций, на которых они могут быть обнаружены - N². Отождествление пеленгов ИРИ может проходить последовательных перебором i пеленга РЭС1 со всеми пеленгами β_N РЭС2. В этом случае вероятность их отождествления будет равна . В ином случае все пеленги РЭС1 (ε_l,ε₂…ε_N) могут случайным образом сопоставляться с пеленгами РЭС2 (β₁,β₂…β_N), образуя тем самым N пар. Вероятность отождествления пеленгов в этом случае будет подчиняться распределению Пуассона

В данном выражении λ=1.

Процесс перебора (или сопоставления) продолжается до тех пор, пока не отождествятся все ИРИ, то есть сформируется N пар пеленгов (ε_i;β_j).

Сущность изобретения заключается в создании способа, позволяющего по сигнальным признакам ИРИ, отождествить пеленги наблюдаемого объекта с помощью двух пространственно-разнесенных радиоэлектронных средств. Иными словами обеспечить возможность обработки принимаемого сигнала в едином информационном поле.

Согласно предлагаемому способу каждая из двух РЭС обнаруживает ИРИ и принимает излучаемый им радиосигнал на своей позиции. На выходе приемника РЭС1 формируется формуляр цели (Фиг. 2), который содержит оценку пеленга i - цели (ε_i) и радиотехнические характеристики ИРИ, полученные на n-интервалах времени: выборку несущей частоты радиосигнала (f₁…f_n), выборку длительности импульсов (τ₁…τ_n), выборку периода следования импульсов (T₁…T_n).

Таким же образом формируется формуляр цели на выходе приемника РЭС2, содержащий оценку пеленга j - цели (β_j) и аналогичные радиотехнические характеристики на m-интервалах времени (Фиг. 3).

Данный формуляр с выхода РЭС2 по радиолинии передается на приемную позицию, где располагается РЭС1. На пункте РЭС1 осуществляется обработка двух формуляров ИРИ и принимается решение об их отождествлении. Формально, количество временных интервалов, содержащихся в обоих формулярах РЭС1 и РЭС2, может быть различным (m≠n).

Для осуществления отождествления выбирается одна из радиотехнических характеристик - например, несущая частота. С помощью нее обеспечивается сличение формуляров ИРИ от РЭС1 и РЭС2.

Для каждой из РЭС рассчитывают среднее значение несущей частоты за заданное количество интервалов измерений:

- среднее значение несущей частоты РЭС1;

- среднее значение несущей частоты РЭС2.

После этого вычисляют дисперсии для каждого из РЭС по выражениям:

- дисперсия значений несущей частоты РЭС1;

- дисперсия значений несущей частоты РЭС2.

Затем рассчитывают значение порогового уровня:

, где

Значением этого выражения является число, которое сравнивается с пороговым уровнем, выбранным из таблицы квантилей двухстороннего t-критерия Стьюдента и не превышающим 5%. По результатам сравнения выдается сообщение о двух возможных вариантах действий.

Первый вариант предусматривает условие, при котором обнаруженный объект с пеленгами (ε_i;β_j), полученными от двух РЭС, не отождествляется. Это означает, что цель является ложной. На основании этого можно утверждать, что на наблюдаемой позиции отсутствует ИРИ и в дальнейшем не следует определять его координаты расположения.

Второй вариант предполагает, что заявленный объект отождествляется, то есть РЭС1 обнаружило ИРИ, имеющий пеленг (ε_i), а РЭС2 обнаружило тот же самый ИРИ на пеленге β_j в общей для них обоих системе координат. Таким образом, по известным пеленгам и известной базе (расстояние между станциями) РЭС можно триангуляционным методом рассчитать дальность до ИРИ, тем самым определить его координаты.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется структурной схемой способа отождествления пеленгов источника радиоизлучений, представленной в Фиг. 4.

Обозначения на структурной схеме (Фиг. 4):

1 и 2 - устройства формирования формуляров РЭС1 и РЭС2, содержащие выборки радиотехнических параметров (несущая частота, длительность импульсов, период их следования) и оценку пеленга, на котором обнаружен наблюдаемый объект.

3 - блок оценки статистических характеристик, где производится расчет средних значений (математическое ожидание) и дисперсий по принятым выборкам радиотехнических параметров для каждого формуляра ИРИ;

4 - устройство сличения формуляров, осуществляющий поочередное отождествление каждого формуляра РЭС1 с каждым формуляром РЭС2;

5 - пороговое устройство, принимающее решение об отождествлении ИРИ, используя t-критерий Стьюдента;

ε1…εN - пеленги, на которых были обнаружены ИРИ РЭС1;

β1…βN - пеленги, на которых были обнаружены ИРИ РЭС2.

Заявленный способ отождествления ИРИ был апробирован на стенде полунатурного моделирования. Получены положительные результаты, что подтвердило реализуемость указанного способа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность создания пассивных пространственно-разнесенных радиоэлектронных комплексов как наземного, так и морского базирования, способных решать задачи по определению координат источников излучения, расположенных на загоризонтных расстояниях.

Изобретение направлено на создание способа по отождествлению пеленгов источника радиоизлучения двумя пространственно-разнесенными радиоэлектронными средствами. В качестве источника информации используются радиотехнические параметры излучаемого сигнала - несущая частота; длительность импульсов; период следования импульсов. Достигаемый технический результат – определение координат источников радиоизлучений (ИРИ). Указанный результат достигается за счет того, что для принятого сигнала от ИРИ создается формуляр цели, где записывается информация о величине радиотехнического параметра и пеленге, на котором обнаружен объект. После этого производится совместная обработка формуляров цели, полученных на разных позициях пассивными радиоэлектронными средствами. Отождествление пеленгов ИРИ проводится путем сличения формуляров, принятых от двух разнесенных радиоэлектронных средств, по их радиотехническим характеристикам. Для этого используются две выборки одного из радиотехнических параметров, полученных за время наблюдения объекта первой и второй пассивными станциями. Отождествление осуществляется на основании t-критерия Стьюдента, позволяющего проверять равенства средних значений в двух выборках. В результате устанавливается факт принадлежности одного источника радиоизлучения двум наблюдающим станциям, либо утверждается, что наблюдаются две различные станции. Процедура повторяется для всех пар обнаруженных ИРИ первым и вторым радиоэлектронным средством. 4 ил.

Способ отождествления пеленгов источников радиоизлучений (ИРИ), обнаруженных на пространственно-разнесенных позициях двумя пассивными радиоэлектронными средствами (РЭС1 и РЭС2), заключающийся в том, что в последовательном сличении формуляров каждого обнаруженного объекта от РЭС1 с каждым формуляром от РЭС2, содержащих информацию о пеленге ИРИ и выборках значений его радиотехнических характеристиках - несущей частоте, длительности импульсов, периоде их повторения, путем проверки гипотезы о равенстве средних значений в двух выборках РЭС1 и РЭС2 произвольного радиотехнического параметра на основании t-критерия Стьюдента, в результате чего полагают, что формуляры сличены и, следовательно, пеленги, полученные на пространственно-разнесенных позициях, принадлежат одному ИРИ, либо устанавливают факт, что формуляры не сличены, поэтому пеленги двухпозиционного РЭС принадлежат различным ИРИ, а операция сличения формуляров продолжается до тех пор, пока не останется возможных комбинаций, позволяющих сличать формуляры от РЭС1 и РЭС2.