СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ НАЗЕМНЫХ ЦЕЛЕЙ Российский патент 2018 года по МПК G01S13/50 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании средств идентификации наземных целей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ идентификации наземных целей, реализуемый в когерентной радиолокационной системе опознавания (радиолокационной системе с активным ответом) наземных целей, основанный на получении с помощью радиолокационной системы с синтезированной апертурой антенны (РСА) радиолокационного изображения (РЛИ) участка земной поверхности (УЗП), формировании с помощью радиолокационной системы с активным ответом (РСАО) радиолокационной карты «своих объектов» (объектов с идентификационным признаком q=1, где q=1 - идентификационный признак объекта оборудованного ответчиком РСАО, который в ответ на запросный сигнал запросчика РСАО формирует и передает ответный сигнал, соответствующий требуемому коду) и последующем сопоставлении данной карты с полученным РЛИ УЗП для одного и того же элемента зоны наблюдения (см., например: Радиолокационные системы многофункциональных самолетов. Т. 1. РЛС - информационная основа боевых действий многофункциональных самолетов. Системы и алгоритмы первичной обработки радиолокационных сигналов / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. - М.: «Радиотехника», 2006. - 656 с. - С. 636-644). При этом при формировании карты объектов с идентификационным признаком q=1 последовательно реализуются следующие процедуры. Запросчик РСАО формирует и передает в направлении наземных целей кодированный запросный сигнал (совокупность импульсов расположенных на определенных в соответствии с действующим кодом временных позициях). p-е ответчики РСАО принимают и обрабатывают данный запросный сигнал, затем формируют и передают кодированные ответные сигналы (совокупность импульсов расположенных на определенных в соответствии с действующим (требуемым) кодом временных позициях и несущих частотах), где , Р - число объектов оборудованных ответчиком РСАО из числа наземных целей. Запросчик РСАО принимает импульсы на несущих частотах ответного сигнала и последовательно формирует оценки идентификационных признаков q^*=1 при совпадении кода ответного сигнала с требуемым кодом.

К недостаткам данного способа относится снижение вероятности правильной идентификации наземных целей при пропуске отдельных импульсов ответных сигналов запросчиком РСАО в процессе их приема. Причиной этого является то, что в случае пропуска отдельных импульсов ответных сигналов в отношении наземных целей с идентификационным признаком g=1 в запросчике РСАО не будет вырабатываться соответствующая оценка q^*=1, так как в этом случае принятые ответные сигналы не будут соответствовать требуемому коду.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильной идентификации наземных целей в случае пропуска отдельных импульсов ответных сигналов запросчиком РСАО.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе идентификации наземных целей формируют РЛИ УЗП на расстоянии, обеспечивающем покрытие запросным сигналом запросчика РСАО данного УЗП при однократном излучении, обнаруживают N целей на РЛИ УЗП в автоматическом режиме или с помощью оператора, с использованием данных от радиовысотомера и РСА косвенно оценивают дальности до обнаруженных наземных целей, сформированный запросчиком РСАО кодированный запросный сигнал передают в направлении центральной точки УЗП РЛИ, при приеме запросчиком РСАО импульсов на частотах ответного сигнала фиксируют моменты их обнаружения, формируют принятый частотно-временной код (ЧВК) как совокупность моментов времени обнаружения импульсов на несущих частотах ответного сигнала, формируют эталонные модели ЧВК для каждого k, где , K - число возможных векторов идентификационных признаков обнаруженных наземных целей, сравнивают принятый ЧВК с каждой k-й эталонной моделью ЧВК, подсчитывают число совпадений принятого ЧВК с каждой k-й эталонной моделью ЧВК, возможный вектор идентификационных признаков, соответствующий эталонной модели ЧВК с наибольшим числом совпадений с принятым ЧВК, принимают в качестве вектора оценок идентификационных признаков обнаруженных наземных целей.

Сущность изобретения заключается в том, что оценки идентификационных признаков формируются параллельно по всем обнаруженным на РЛИ УЗП наземным целям по критерию максимума совпадений эталонной модели ЧВК с принятым ЧВК с учетом косвенно-оцененных дальностей до целей при условии покрытия запросным сигналом всего анализируемого УЗП при однократном излучении в направлении его центральной точки.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. Формирование РЛИ УЗП с использованием РСА (бортовой РЛС в режиме синтезирования апертуры антенны) на расстоянии, обеспечивающем покрытие запросным сигналом данного УЗП при однократном излучении.

2. Обнаружение N целей на РЛИ УЗП в автоматическом режиме или с помощью оператора.

3. Косвенная оценка дальностей до обнаруженных наземных целей в соответствии с выражением

где h - высота полета носителя бортовой РЛС, β - угол между плоскостью земной поверхности (плоскости, касательной к земной поверхности в точке О, где О - центральная точка анализируемого УЗП) и отрезком OR, где R - центральная точка раскрыва антенны бортовой РЛС, x_n и y_n - координаты цели в правой прямоугольной системе координат OXY, лежащей в плоскости земной поверхности, где ось OY лежит на пересечении плоскости земной поверхности с перпендикулярной к ней плоскостью, проходящей через отрезок OR, ось OY направлена в сторону от носителя бортовой РЛС.

4. Формирование и передача запросчиком РСАО кодированного запросного сигнала (совокупности импульсов расположенных на определенных в соответствии с действующим кодом временных позициях) в направлении центральной точки УЗП РЛИ;

5. Прием и обработка запросного сигнала р-ми ответчиками.

6. Формирование и передача p-ми ответчиками кодированных ответных сигналов (совокупности импульсов расположенных на определенных в соответствии с действующим кодом временных позициях и несущих частотах);

7. Прием импульсов на частотах ответного сигнала запросчиком РСАО;

8. Фиксация моментов обнаружения импульсов на несущих частотах ответного сигнала t_iƒ;

9. Формирование принятого ЧВК как совокупности моментов времени обнаружения импульсов на несущих частотах ответного сигнала;

10. Формирование совокупности всех возможных векторов идентификационных признаков обнаруженных наземных целей в соответствии с выражением

где , K=2^N - число возможных векторов идентификационных признаков наземных целей, S_N (x) - функция отображения числа x в двоичной форме с N разрядами.

11. Формирование эталонной модели ЧВК для каждого k в соответствии с выражением

где τ - временной интервал, равный длительности импульса ответного сигнала, - номер временного интервала τ, соответствующего наличию импульса ответного сигнала на частоте τ в соответствии с действующим кодом, N_τƒ - число временных интервалов τ, укладывающихся в пределы длительности ответного сигнала на частоте ƒ, D_pk - дальность до цели, соответствующей номеру - число элементов q=1 в векторе q_k, D₀ - дальность до ближайшей наземной цели.

12. Сравнение принятого ЧВК с каждой k-й эталонной моделью ЧВК в соответствии с выражением

где - интервал времени с началом в точке t_jƒpk и окончанием в точке t_jƒpk+Δt, - ошибка определения эталонной модели ЧВК , ΔD - ошибка определения дальности до цели, с - скорость распространения электромагнитной волны.

13. Подсчет числа G_k совпадений принятого ЧВК с каждой k-й эталонной моделью ЧВК в соответствии с выражением

14. Формирование решения о векторе оценок идентификационных признаков обнаруженных наземных целей q^* по критерию максимума совпадений эталонной модели ЧВК с принятым ЧВК в соответствии с выражением

(в качестве вектора оценок идентификационных признаков обнаруженных наземных целей q^* принимается возможный вектор идентификационных признаков , соответствующий эталонной модели ЧВК с наибольшим числом совпадений G_k с принятым ЧВК ).

Данный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фигуре, где обозначено: 1 - идентифицирующий объект; 2 - радиовысотомер (РВ); 3 - блок оценки дальностей (БОД); 4 - блок обработки информации (БОИ); 5 - блок обнаружения наземных целей (БОНЦ); 6 - блок управления (БУ); 7 - блок формирования принятого ЧВК (БФПЧВК); 8 - РСА; 9 - запросчик РСАО; 10 - блок фиксации моментов обнаружения импульсов (БФМОИ); 11.1, …11.р, …11.Р - объекты с идентификационным признаком q=1; 12.1, …12.р, …12.Р - ответчики РСАО, располагаемые на объектах 11.1, …11.p, …11.Р соответственно.

РВ 2 предназначен для измерения высоты полета h идентифицирующего объекта 1. БОД 3 предназначен для косвенной оценки дальностей до обнаруженных наземных целей в соответствии с выражением (1). БОИ 4 предназначен для обработки информации, поступающей от РСА 8, БОД 3, БФПЧВК 7 и запросчика РСАО 9 в соответствии с выражениями (2) - (5), а так же для формирования решения о векторе оценок идентификационных признаков q^* обнаруженных наземных целей в соответствии с выражением (6). БОНЦ 5 предназначен для обнаружения наземных целей на РЛИ УЗП в автоматическом режиме или при помощи оператора и измерения их координат (x_n, y_n). БУ 6 предназначен для управления совместной работой РВ 2, БОД 3, БОИ 4, БОНЦ 5, БФПЧВК 7, РСА 8, запросчика РСАО 9 и БФМОИ 10. БФПЧВК 7 предназначен для формирования принятого ЧВК как совокупности моментов времени обнаружения импульсов на частотах ответного сигнала. РСА 8 предназначена для формирования РЛИ УЗП. Запросчик РСАО 9 предназначен для формирования и передачи кодированного запросного сигнала в направлении центральной точки РЛИ УЗП и для приема импульсов на частотах ответного сигнала, переданных с ответчиков РСАО 11.1, …11.р, …11.Р. БФМОИ 10 предназначен для фиксации моментов обнаружения импульсов на частотах ответного сигнала t_iƒ. Ответчики РСАО 1.2, …12.р, …12.Р предназначены для приема и обработки кодированного запросного сигнала на борту объектов 11.1, …11.р, …11.Р, а также для формирования и передачи кодированных ответных сигналов.

Устройство работает следующим образом. БУ 6 управляет совместной работой РВ 2, БОД 3, БОИ 4, БОНЦ 5, БФПЧВК 7, РСА 8, запросчика РСАО 9 и БФМОИ 10 на борту идентифицирующего объекта 1. РСА 8 формирует РЛИ УЗП на расстоянии, обеспечивающем покрытие данного УЗП запросным сигналом запросчика РСАО при однократном излучении. Сформированное РЛИ УЗП поступает на БОНЦ 5. После этапа формирования РЛИ УЗП реализуются две параллельные процедуры:

1. Запросчик РСАО 9 формирует и передает кодированный запросный сигнал (совокупности импульсов расположенных на определенных в соответствии с действующим кодом временных позициях) в направлении центральной точки РЛИ УЗП. Ответчики РСАО 12.1, …12.р, …12.Р принимают, обрабатывают данный запросный сигнал и затем формируют и передают кодированные ответные сигналы (совокупности импульсов расположенных на определенных в соответствии с действующим кодом временных позициях и несущих частотах). Запросчик РСАО принимает импульсы на частотах ответного сигнала, переданных с ответчиков РСАО 12.1, …12.р, …12.Р. БФМОИ 10 фиксирует моменты обнаружения импульсов на частотах ответного сигнала t_iƒ. БФПЧВК 7 формирует принятый ЧВК как совокупность моментов времени обнаружения импульсов на частотах ответного сигнала.

2. БОНЦ 5 обнаруживает наземные цели на РЛИ УЗП в автоматическом режиме или при помощи оператора и измеряет их координаты (x_n, y_n). БОД 3 на основе информации поступающей от РСА 8, БОНЦ 5 и РВ 2 косвенно оценивает дальности до обнаруженных наземных целей в соответствии с выражением (1).

После реализации двух вышеприведенных процедур БОИ 4 обрабатывает информацию, поступающую от РСА 8, БОД 3, БФПЧВК 7 и запросчика РСАО 9 в соответствии с выражениями (2)-(5), а так же формирует решение о векторе оценок идентификационных признаков q^* обнаруженных наземных целей в соответствии с выражением (6).

Для определения эффективности предлагаемого способа был оценен прирост вероятности правильной идентификации наземных целей за счет применения предлагаемого способа по отношению к данному показателю с применением прототипа

где Р₁ - вероятность правильной идентификации наземных целей с применением предлагаемого способа, Р₀ - вероятность правильной идентификации наземных целей с применением прототипа. Величины P₀ и Р₁ оценивались методом статистических испытаний с использованием имитационной модели РСАО, функционирующей в соответствии с прототипом и имитационной модели подсистемы прямой идентификации наземных целей, функционирующей в соответствии с предлагаемым способом.

В зависимости от условий проводимых испытаний диапазон прироста вероятности правильной идентификации за счет применения предлагаемого способа составил 0≤ΔР≤10%.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ идентификации наземных целей, обнаруживаемых на РЛИ УЗП, в котором оценки идентификационных признаков формируются параллельно по всем целям по критерию максимума совпадений эталонной модели ЧВК с принятым ЧВК с учетом косвенно-оцененных дальностей до целей при условии покрытия запросным сигналом всего анализируемого УЗП при однократном излучении в направлении его центральной точки.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что параллельное формирование оценок идентификационных признаков по всем обнаруженным на РЛИ УЗП наземным целям по критерию максимума совпадений эталонной модели ЧВК с принятым ЧВК с учетом косвенно-оцененных дальностей до целей при условии покрытия запросным сигналом всего анализируемого УЗП при однократном излучении в направлении его центральной точки увеличивает вероятность правильной идентификации наземных целей в случае пропуска отдельных импульсов ответных сигналов запросчиком РСАО.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы элементы, широко распространенные в области электронной и электротехники.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании средств идентификации наземных целей. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильной идентификации наземных целей в случае пропуска отдельных импульсов ответных сигналов запросчиком радиолокационной системы с активным ответом. Указанный результат достигается за счет того, что в способе идентификации наземных целей оценки идентификационных признаков формируются параллельно по всем обнаруженным на радиолокационном изображении участка земной поверхности наземным целям по критерию максимума совпадений эталонной модели частотно-временного кода с принятым частотно-временным кодом с учетом косвенно-оцененных дальностей до целей, при условии покрытия запросным сигналом всего анализируемого участка земной поверхности при однократном излучении в направлении его центральной точки. 1 ил.

Способ идентификации наземных целей, основанный на получении с помощью радиолокационной системы с синтезированной апертурой антенны (РСА) радиолокационного изображения (РЛИ) участка земной поверхности (УЗП), формировании и передаче запросчиком радиолокационной системы с активным ответом (РСАО) кодированного запросного сигнала, приеме и обработке данного запросного сигнала р-ми ответчиками РСАО, где , Р - число объектов, оборудованных ответчиком РСАО из числа наземных целей, формировании и передаче р-ми ответчиками РСАО кодированных ответных сигналов, приеме запросчиком РСАО импульсов на несущих частотах ответного сигнала, отличающийся тем, что РЛИ УЗП формируют на расстоянии, обеспечивающем покрытие запросным сигналом запросчика РСАО данного УЗП при однократном излучении, обнаруживают N целей на РЛИ УЗП в автоматическом режиме или с помощью оператора, с использованием данных от радиовысотомера и РСА косвенно оценивают дальности до обнаруженных наземных целей, сформированный запросчиком РСАО кодированный запросный сигнал передают в направлении центральной точки УЗП РЛИ, при приеме запросчиком РСАО импульсов на частотах ответного сигнала фиксируют моменты их обнаружения, формируют принятый частотно-временной код (ЧВК) как совокупность моментов времени обнаружения импульсов на несущих частотах ответного сигнала, формируют эталонные модели ЧВК для каждого k, где , К - число возможных векторов идентификационных признаков обнаруженных наземных целей, сравнивают принятый ЧВК с каждой k-й эталонной моделью ЧВК, подсчитывают число совпадений принятого ЧВК с каждой k-й эталонной моделью ЧВК, в качестве вектора оценок идентификационных признаков обнаруженных наземных целей принимают возможный вектор идентификационных признаков, соответствующий эталонной модели ЧВК с наибольшим числом совпадений с принятым ЧВК.