Способ радиолокационного обзора пространства, радиолокационная станция для его осуществления и радиолокационный передающий модуль Российский патент 2018 года по МПК G01S13/00 

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) кругового обзора - обзорных РЛС, предназначенных для работы в условиях действия интенсивных пассивных помех (ПП), например, в условиях горной местности, а также в случаях, когда в обзорных РЛС требуется измерение радиальной скорости цели.

Особенность обзорных РЛС состоит в том, что за ограниченный интервал времени необходимо осмотреть большое количество разрешаемых угловых направлений, в результате чего возникает проблема импульсного голода, когда на осмотр одного углового направления может быть затрачено не более, чем один период зондирования. Это создает большие трудности для применения РЛС в условиях действия интенсивных ПП. Так, для подавления пассивных помех за счет селекции по доплеровской скорости необходимо формировать сигнал с высокой разрешающей способностью по скорости. Но в радиолокации действует принцип неопределенности, заключающийся в том, что повышение точности определения дальности уменьшает разрешающую способность по скорости (Д.Е. Вакман, Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. М., «Сов. радио», 1965, с. 65, второй абзац снизу), исключая возможность отличить движущуюся цель от малоподвижных элементов ПП. Для точного определения дальности необходимо использовать широкополосные сигналы. При этом сечение функции неопределенности такого сигнала локализовано по оси времени (дальности), но «расплывшееся» по оси скорости. С другой стороны, использование протяженных во времени сигналов позволяет обеспечить высокую точность определения скорости, что необходимо для выделения движущейся цель на фоне ПП, так как сечение функции неопределенности такого сигнала локализовано по оси скорости, но «расплывшееся» по оси времени (возникнет неоднозначность по дальности) (там же, с. 57, рис. 16). Поэтому невозможно за счет использования одного зондирующего сигнала обеспечить разрешение по дальности и по скорости. Но известно, что при использовании вместо одиночного импульса когерентной пачки из n>>1 импульсов можно перераспределить неопределенность: получить множество неоднозначных отсчетов и по дальности и по скорости, каждый из которых производится с более высокой точностью (там же, с. 62, первый абзац, с. 61, рис. 19), это хотя и не позволит определить однозначное значение скорости, но позволит осуществить селекцию движущейся цели на фоне малоподвижных элементов ПП. С другой стороны, для однозначного измерения дальности необходимо, чтобы период зондирования был больше времени запаздывания отраженного сигнала, которое определяется максимальной дальностью РЛС (Теоретические основы радиолокации под ред. Я.Д. Ширмана, М., «Сов. радио», 1970, с. 219, 3-й абз. снизу). Это означает, что для осмотра каждого направления в условиях действия интенсивных ПП необходимо затрачивать N>>1 периодов зондирования и тем больше, чем интенсивнее ПП, что для обзорной РЛС нереализуемо, к тому же эти сигналы не позволяют однозначно измерять доплеровскую скорость. Сократить число периодов возможно было бы за счет использования длинноимпульсных или непрерывных зондирующих сигналов (там же, с. 325, 3-й абз.), поскольку только они обеспечат в условиях действия интенсивных ПП и возможность селекции движущихся целей и однозначное измерение их радиальных скоростей при затратах одного периода зондирования. Однако использование в РЛС одной антенны на прием и передачу ограничивает длительность импульса допустимым значением мертвой зоны (интервал зондирования), что исключает возможность применения указанных видов сигналов в однопозиционных РЛС.

Наиболее близким способом является способ радиолокационного обзора пространства, основанный на взаимодействии основной и вспомогательной РЛС, в котором в процессе обзора с помощью основной РЛС с игольчатым лучом обнаруживают цели, определяют их местоположение и ведут их сопровождение, а с помощью вспомогательной РЛС осуществляют обзор пространства, зондируют угловые направления, определяют координаты угловых направлений, не содержащих признаков наличия в них целей, и при обзоре пространства с помощью основной РЛС эти направления не осматривают, а при обнаружении отраженного от цели сигнала с доплеровским сдвигом вспомогательной узкополосной РЛС измеряют его и для обнаружения этой цели согласовывают устройство обработки сигнала основной РЛС с доплеровским сдвигом (патент RU 2403588).

Недостаток известного способа в следующем. Задача обнаружения в осматриваемом угловом направлении признаков движущейся цели возложена на вспомогательную РЛС, в которой в условиях действия интенсивных пассивных помех необходимо было бы применять длинноимпульсные или непрерывные зондирующие сигналы, что невозможно по указанным выше причинам.

Решаемой технической проблемой заявляемых изобретений (техническим результатом) является обеспечение однозначного разрешения целей по доплеровской скорости и ее измерение за счет применения длинноимпульсных или непрерывных зондирующих сигналов с сохранением возможности разрешения целей по дальности.

Техническая проблема решается на основе использования для передачи и приема сигналов с разрешением целей по скорости различных антенн.

Техническая проблема (технический результат) решается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства радиолокационной станцией (РЛС) совместно с радиолокационным модулем (РЛМ), согласно изобретению зондируют пространство сигналом с разрешением целей по скорости с помощью РЛМ, а при обнаружении по этому сигналу с помощью РЛС движущейся цели с ее же помощью зондируют пространство сигналами с разрешением целей по дальности.

Также тем, что с помощью РЛС осуществляют одновременный прием собственных отраженных сигналов и отраженных сигналов РЛМ за исключением интервала времени зондирования пространства сигналами с разрешением целей по дальности.

Также тем, что в качестве РЛМ используют радиолокационный передающий модуль.

Техническая проблема (технический результат) решается тем, что радиолокационную станцию, содержащую антенну для излучения зондирующих сигналов и приема их отражений, передатчик для их формирования, приемник с каналом приема отражений зондирующих сигналов, устройства обработки информации и управления, согласно изобретению для использования в условиях действия интенсивных пассивных помех комплектуют радиолокационным передающим модулем (РПМ), вход которого соединяют с управляющим выходом РЛС, а в приемник РЛС дополнительно вводят канал для приема отражений зондирующих сигналов, излучаемых РПМ.

Техническая проблема (технический результат) решается тем, что радиолокационный передающий модуль содержит антенну для излучения зондирующих сигналов с разрешающей способностью по скорости и соединенный с ней передатчик для их формирования или активную передающую фазированную антенную решетку.

Суть изобретений состоит в следующем. Так же как в прототипе, вспомогательное средство (в прототипе - упрощенная РЛС, в заявляемом способе - радиолокационный модуль) излучает сигнал, обеспечивающий разрешение целей по доплеровскому сдвигу; отличие состоит в том, что в прототипе даже на неоднозначное измерение доплеровского сдвига потребуется, как указано выше, когерентная пачка из n>>1 импульсов, поскольку не могут быть использованы длинноимпульсные или непрерывные сигналы с однозначным разрешением целей по скорости, обеспечивающие наибольший уровень подавления ПП и измерение радиальной скорости цели при затратах одного периода зондирования; заявляемые же изобретения позволяют их применять, поскольку для их излучения используют антенну вспомогательного средства - РЛМ, а для приема - антенну РЛС. Кроме того, в отличие от прототипа, осмотр углового сектора в заявляемом способе с помощью РЛС и РЛМ должен быть совмещен во времени, что обеспечивается с помощью управляющего выхода РЛС.

При равной средней мощности сигналов амплитуда отраженного длинноимпульсного сигнала РЛМ будет существенно ниже, чем широкополосного сигнала РЛС, обрабатываться они будут в разных приемных каналах, что обеспечит их разделение, при необходимости для большей развязки они могут излучаться на смещенных несущих частотах в пределах полосы пропускания приемного тракта РЛС. Обработка длинноимпульсного сигнала РЛМ может быть обеспечена с помощью многоканальных узкополосных доплеровских фильтров (Теоретические основы радиолокации под ред. Я.Д. Ширмана, «Сов. радио», М, 1970, с. 330, рис. 6.4), а широкополосного сигнала РЛС, необходимого для разрешения целей по дальности, с помощью фильтра сжатия (там же, с. 132, 137, 139). Все это дает возможность осуществлять прием отраженных сигналов РЛМ и РЛС одновременно, что позволит обеспечить синхронность управления лучами антенн. Потерями отраженного сигнала РЛМ в момент излучения сигнала РЛС можно пренебречь из-за того, что длительность сигнала РЛМ много больше длительности сигнала РЛС.

Заявленное построение РЛС путем возможности ее комплектования в необходимых случаях РЛМ, исключает необходимость создания новой РЛС и позволяет путем модернизации ограниченного объема использовать для работы в условиях действия интенсивных пассивных помех находящиеся в эксплуатации РЛС. РПМ может быть выполнен в виде антенны для излучения зондирующих сигналов с разрешающей способностью по скорости и соединенного с ней передатчика для их формирования или активную передающую фазированную антенную решетку, обеспечивающую формирование и излучение сигналов.

Таким образом, заявляемый способ и РЛС для его реализации, решая проблему использования длинноимпульсных или непрерывных сигналов, обеспечивают однозначное разрешение целей по доплеровской скорости и ее измерение, сохраняя возможность разрешения целей по дальности, чем и обеспечивается заявленный технический результат.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) кругового обзора - обзорных РЛС, предназначенных для работы в условиях действия интенсивных пассивных помех, например в условиях горной местности, а также в случаях, когда в обзорных РЛС требуется измерение радиальной скорости цели. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного разрешения целей по доплеровской скорости и ее измерение за счет применения длинноимпульсных или непрерывных зондирующих сигналов с сохранением возможности разрешения целей по дальности. Указанный результат достигается за счет того, что в основу изобретений положен принцип наращивания возможностей работы РЛС для ее применения в условиях действия интенсивных пассивных помех за счет комплектования ее дополнительным радиолокационным модулем, в качестве которого может быть радиолокационный передающий модуль. В результате из двух радиолокационных средств будет образован единый комплекс - однопозиционной и двухпозиционной РЛС с сохранением преимуществ каждой из них. Указанный результат также достигается за счет использования для передачи и приема сигналов с разрешением целей по скорости различных антенн: для передачи - антенны радиолокационного модуля (РЛМ), а для приема - антенны РЛС. При этом зондируют пространство сигналом с разрешением целей по скорости с помощью РЛМ, а при обнаружении по этому сигналу с помощью РЛС движущейся цели с ее же помощью зондируют пространство сигналами с разрешением целей по дальности; с помощью РЛС осуществляют одновременный прием собственных отраженных сигналов и отраженных сигналов РЛМ за исключением интервала времени зондирования пространства сигналами с разрешением целей по дальности; в качестве РЛМ используют радиолокационный передающий модуль (РПМ). Для использования РЛС в условиях действия интенсивных пассивных помех ее комплектуют РПМ, вход которого соединяют с управляющим выходом РЛС, а в приемник РЛС дополнительно вводят канал для приема отражений зондирующих сигналов, излучаемых РПМ, который содержит антенну для излучения зондирующих сигналов с разрешающей способностью по скорости и соединенный с ней передатчик для их формирования или передающую активную фазированную антенную решетку. 3 н. и 1 з.п. ф-лы.

1. Способ радиолокационного обзора пространства радиолокационной станцией (РЛС) совместно с радиолокационным модулем (РЛМ), отличающийся тем, что зондируют пространство длинноимпульсным или непрерывным сигналом с разрешением целей по скорости с помощью РЛМ, в качестве которого используют радиолокационный передающий модуль, при обнаружении РЛС движущейся цели по отраженному сигналу, излучаемому РЛМ, с помощью РЛС зондируют пространство широкополосными сигналами с разрешением целей по дальности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с помощью РЛС осуществляют одновременный прием собственных отраженных сигналов и отраженных сигналов РЛМ за исключением интервала времени зондирования пространства сигналами с разрешением целей по дальности.

3. Радиолокационная станция (РЛС), содержащая антенну для излучения зондирующих сигналов и приема отражений, передатчик для их формирования, приемник с каналом приема отражений зондирующих сигналов, устройство обработки информации и устройство управления, отличающаяся тем, что для использования в условиях действия интенсивных пассивных помех ее комплектуют радиолокационным передающим модулем (РПМ), вход которого соединяют с управляющим выходом РЛС для обеспечения синхронности управления лучами антенн, а в приемник РЛС дополнительно вводят канал для приема отражений зондирующих сигналов, излучаемых РПМ.

4. Радиолокационный передающий модуль, отличающийся тем, что он содержит антенну для излучения зондирующих сигналов с разрешающей способностью по скорости и соединенный с ней передатчик для их формирования или передающую активную фазированную антенную решетку.