Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех Российский патент 2019 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения помехозащищенности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) при ее работе на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки (РТР) и активных помех.

Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов, их усилении по мощности, излучении в пространство, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом [1].

Недостатком данного способа является невозможность с его помощью всегда обеспечить помехозащищенность БРЛС при ее работе на излучение при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех с постановкой их со стороны станции активных помех (САП) эффективной помехи на несущей частоте зондирующего сигнала, структура и параметры которого могут быть распознаны станцией РТР в случае необеспечения скрытности работы БРЛС на излучение.

Так, с одной стороны, дальность D_БРЛС обнаружения цели - носителя станций РТР и активных помех с помощью импульсно-доплеровской БРЛС определяется выражением [1]

где

Р_брлс - средняя излучаемая мощность передатчика;

Т_кн - время когерентного накопления сигнала в приемнике, равное времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех;

G_брлс - коэффициент направленного действия передающей антенны;

S_a - эффективная площадь приемной антенны;

σ_ртр - эффективная поверхность отражения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех;

α_п - коэффициент потерь энергии сигнала при его обработке;

N₀ - спектральная плотность внутренних шумов приемника;

R₀ - отношение энергии сигнала к спектральной плотности шума, при котором с заданной вероятностью обеспечивается обнаружение воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.

С другой стороны, максимальная дальность обнаружения D_PTP станцией РТР излученного БРЛС высокочастотного зондирующего сигнала определяется выражением [2]

где

G_ртр - коэффициент направленного действия приемной антенны станции РТР;

λ_брлс - длина волны БРЛС;

Р_ртр - максимальное значение чувствительности приемника станции РТР.

При этом, возможны две ситуации. Первая ситуация, когда дальность обнаружения излученного БРЛС сигнала станцией РТР превышает или равнадальности обнаружения БРЛС носителя станций РТР и активных помех, то есть D_PTP≥D_БРЛС Вторая ситуация, когда дальность обнаружения БРЛС воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех превышает дальность обнаружения станцией РТР излученного БРЛС зондирующего сигнала, то есть Б_БРЛС≥D_PTP.

Следовательно, в первом случае скрытность работы БРЛС на излучение не обеспечивается и с помощью станции РТР будет распознана структура и параметры зондирующего сигнала, что позволит поставить БРЛС с помощью САП эффективную помеху на данной несущей частоте.

Во втором случае скрытность работы БРЛС на излучение будет обеспечена, что не позволит распознать станцией РТР структуру и параметры зондирующего сигнала, а следовательно поставить эффективную помеху на данной несущей частоте.

Поэтому, для обеспечения постоянства скрытности работы БРЛС на излучение, а следовательно и помехозащищенности БРЛС в целом, при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, необходимо постоянно контролировать и поддерживать условие

Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станции РТР, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов на постоянной несущей частоте, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станции РТР, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом, при этом дальность D_БРЛС обнаружения воздушной цели - носителя станции РТР определяется выражением (1), причем, при каждом приеме сигнала, отраженного от воздушной цели - носителя станции РТР, измеренное значение дальности обнаружения D_БРЛС сравнивают с максимальным значением дальности обнаружения D_PTP станцией РТР излученного БРЛС высокочастотного зондирующего сигнала, определяемой выражением (2), при выполнении условия (3) принимают решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение на данной несущей частоте зондирующего сигнала обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС зондирующего сигнала, при этом, средняя излучаемая мощность Р_брлс передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станции РТР и время Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС остаются неизменными, если условие (3) не выполняется, то одновременно увеличивают в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, время облучения воздушной цели - носителя станции РТР и время Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС и уменьшают в n раз среднюю излучаемую мощность Р_брлс передатчика БРЛС до тех пор, пока не будет выполнено условие (3), которое свидетельствует об обеспечении скрытности работы БРЛС на излучение [3].

Недостатком данного способа является невозможность с помощью его всегда обеспечить помехозащищенность работы БРЛС на излучение. Это обусловлено тем, что при не выполнении условия (3) изменяются только средняя излучаемая мощность Р_брлс передатчика и время Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС без изменения несущей частоты зондирующего сигнала. Причем, если условие (3) первоначально не было выполнено, то с помощью станции РТР распознается структура и параметры зондирующего сигнала, а следовательно на данной несущей частоте зондирующего сигнала со стороны САП будет осуществляться постановка помех, то есть указанные выше меры (уменьшение средней излучаемой мощности передатчика и увеличение времени когерентного накопления сигала) не позволят обеспечить в целом помехозащищенность БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.

Цель изобретения - обеспечение помехозащищенности импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.

Указанная цель достигается тем, что в способе функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, заключающемся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов на первоначальной несущей частоте f₁, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом, при этом дальность D_брлс обнаружения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех определяется выражением (1), причем, при каждом приеме сигнала, отраженного от воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, измеренное значение дальности обнаружения D_БРЛС сравнивают с максимальным значением дальности обнаружения D_PTP станцией РТР излученного БРЛС высокочастотного зондирующего сигнала на несущей частоте f₁, определяемой выражением (2), при выполнении условия (3) принимают решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС сигнала на первоначальной несущей частоте f₁, при этом, средняя излучаемая мощность Р_брлс передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и время Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС остаются неизменными, в этом случае обеспечивается помехозащищенность БРЛС, поскольку структура и параметры зондирующего сигнала на несущей частоте f₁ не будут распознаны станцией РТР и постановка помех со стороны САП на несущей частоте f₁ осуществляться не будет, дополнительно, если условие (3) не выполняется, то одновременно с увеличением в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и времени Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС, уменьшением в п раз средней излучаемой мощности Р_брлс передатчика БРЛС, осуществляют переход на другую несущую частоту f_i где i=2, I; I - общее количество несущих частот зондирующего сигналя, до тех пор, пока не будет выполнено условие (3), что свидетельствует об обеспечении помехозащищенности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех на несущей частоте зондирующего сигнала f_i, то есть структура и параметры зондирующего сигнала в этом случае не будут распознаны станцией РТР, а следовательно, постановка помех со стороны САП на данной несущей частоте зондирующего сигнала f_i осуществляться не будет.

Новым признаком, обладающим существенным отличием, является одновременное:

увеличение в n раз времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и времени Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС;

уменьшение в n раз средней излучаемой мощности Р_брлс передатчика БРЛС;

переход на другую несущую частоту до тех пор, пока не будет выполнено условие (3),

которое свидетельствует об обеспечении помехозащищенности работы БРЛС на излучение на данной несущей частоте, то есть структура и параметры зондирующего сигнала в этом случае не будут распознаны станцией РТР, а следовательно, постановка помех со стороны САП на данной несущей частоте зондирующего сигнала осуществляться не будет.

Данный признак обладает существенным отличием, так как в известных способах не обнаружен.

Применение нового признака позволит всегда обеспечить помехозащищенность импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.

На фигуре представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.

Способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех реализуется следующим образом (фигура).

С помощью перестраиваемого задающего генератора (ЗГ) 1, синхронизатора 2 и модулятора 3 формируются высокочастотные последовательности зондирующих импульсов на первоначальной несущей частоте f₁, которые усиливаются в усилителе 4 мощности высокой частоты (УМ ВЧ) с управляемым коэффициентом усиления и через антенный переключатель (АП) 5, антенну (А) 6 излучаются в направлении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех. Отраженные от воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех сигналы принимаются антенной 6 и через антенный переключатель 5 поступают в приемник БРЛС, в котором усиливаются в усилителе 7 высокой частоты (УВЧ), преобразуются в тракте 8 преобразования на промежуточные частоты (ПЧ), селектируются по дальности в селекторе 9 дальности (СД) с помощью селекторных импульсов, поступающих на его вход с выхода синхронизатора 2, а также селектируются по доплеровской частоте в преобразователе 10, на входы которого поступают значения углов ориентации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях с выхода угломерного канала (на схеме не показан) и значение собственной скорости носителя БРЛС с выхода навигационного комплекса (на схеме не показан). В преобразователе 11 сигнал из аналоговой формы преобразуется в цифровую форму, который поступает на вход блока 12 быстрого преобразования Фурье (БПФ), где осуществляется его спектральный анализ, и с его выхода - на индикатор.

Одновременно в измерителе 13 дальности (ИД) осуществляется измерение дальности D_БРЛС обнаружения БРЛС воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, которая сравнивается в анализаторе 15 с предварительно рассчитанной в вычислителе (ВЧ) 14 в соответствии с формулой (2) максимальной дальностью D_PTP обнаружения станцией РТР излученного БРЛС зондирующего сигнала.

При выполнении условия (3) в анализаторе 15 принимается решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС сигнала на первоначальной несущей частоте f₁, при этом, средняя излучаемая мощность Р_брлс передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и время Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС остаются неизменными. В этом случае обеспечивается помехозащищенность БРЛС, поскольку структура и параметры зондирующего сигнала на несущей частоте f₁ не будут распознаны станцией РТР и постановка помех со стороны САП на несущей частоте f₁ осуществляться не будет. При этом на первом 16, втором 17, третьем 18 и четвертом 19 выходах анализатора 15 формируются сигналы, являющиеся запрещающими для изменения соответственно времени когерентного накопления сигнала (эквивалентной полосы пропускания одного бита алгоритма БПФ) в блоке 12 БПФ, времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, которое управляется с помощью системы 20 управления антенной (СУА), излучаемой средней мощности передатчика, управление которой осуществляется в усилителе 4 мощности высокой частоты и несущей частоты зондирующего сигнала, формируемой на выходе перестраиваемого задающего генератора 1.

При невыполнении условия (3) в анализаторе 15 принимается решение о том, что помехозащищенность импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех не обеспечена. При этом на первом 16, втором 17, третьем 18 и четвертом 19 выходах анализатора 15 формируются сигналы, являющиеся разрешающими для увеличения в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, соответственно времени когерентного накопления сигнала в блоке 12 БПФ путем увеличения количества отсчетов процедуры БПФ при постоянной частоте дискретизации сигнала в блоке 11, и времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех путем управления диаграммой направленности антенны БРЛС с помощью системы 20 управления антенной таким образом, чтобы время нахождения луча диаграммы направленности находилось бы на той угловой позиции, на которой обнаружена воздушная цель - носитель станций РТР и активных помех, было бы равно времени когерентного накопления сигнала в блоке 12 БПФ, а также разрешающим сигналом для уменьшения в n раз излучаемой средней мощности передатчика БРЛС путем уменьшения коэффициента усиления в усилителе 4 мощности высокой частоты и перестройки в перестраиваемом задающем генераторе 1 несущей частоты зондирующего сигнала на частоту f_i (где i=2, I; I - общее количество несущих частот зондирующего сигналя) до тех пор, пока не будет выполнено условие (3), что свидетельствует об обеспечении помехозащищенности импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех на данной несущей частоте зондирующего сигнала f_i, В этом случае структура и параметры зондирующего сигнала не будут распознаны станцией РТР, а следовательно, постановка помех со стороны САП на данной несущей частоте f_i, осуществляться не будет.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволит за счет одновременного изменения средней мощности передатчика БРЛС, времени когерентного накопления сигнала в ее приемнике и несущей частоты зондирующего сигнала всегда обеспечить помехозащищенность импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.

Источники информации

1. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, страницы 630 (формула (12.89), 639-641, рисунок 12.39 (аналог).

2. Белоцерковский Г. Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. - М.: «Сов. Радио», 1975, страница 96, формула (4.8).

3. Богданов А.В., Антипов В.Н., Закомолдин Д.В., Короткое С.С. Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станции радиотехнической разведки./ Патент на изобретение №2608550 МПК G01S 13/52 (2006.01), Россия, заявка №2015154927, приоритет 21.12.2015, зарегестрировано 23.01.2017. Бюл №3 (прототип).

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения помехозащищенности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) при ее работе на излучение и обнаружении воздушной цели (ВЦ) - носителя станций радиотехнической разведки (РТР) и активных помех (АП). Достигаемый технический результат - обеспечение помехозащищенности импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении ВЦ - носителя станций РТР и АП. Способ заключается в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов на первоначальной несущей частоте f₁, их усилении по мощности, излучении в направлении ВЦ - носителя станций РТР и АП, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующим их спектральным анализом, при каждом приеме сигнала, отраженного от ВЦ - носителя станций РТР и АП, измеренное значение дальности обнаружения D_БРЛС сравнивают с максимальным значением дальности обнаружения D_PTP станцией РТР излученного БРЛС сигнала на несущей частоте f₁, при выполнении условия D_БРЛС>D_PTP принимают решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС сигнала на несущей частоте f₁, в этом случае обеспечивается помехозащищенность БРЛС, поскольку постановка помех со стороны станции активных помех (САП) осуществляться не будет, в противном случае - одновременно с увеличением в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, времени когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС, уменьшением в n раз средней излучаемой мощности передатчика БРЛС, осуществляют переход на другую несущую частоту f_i, где i=2, I, где I - общее количество несущих частот зондирующего сигнала, до тех пор, пока не будет выполнено условие D_БРЛС>D_PTP, что свидетельствует об обеспечении помехозащищенности импульсно-доплеровской БРЛС. 1 ил.

Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов на первоначальной несущей частоте f₁, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом, при этом дальность D_БРЛС обнаружения воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех определяется выражением

где Р_брлс - средняя излучаемая мощность передатчика; Т_кн - время когерентного накопления сигнала в приемнике, равное времени облучения воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех; G_брлс - коэффициент направленного действия передающей антенны; S_a - эффективная площадь приемной антенны; σ_ртр - эффективная поверхность отражения воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех; α_n - коэффициент потерь энергии сигнала при его обработке; N₀ -спектральная плотность внутренних шумов приемника; R₀ - отношение энергии сигнала к спектральной плотности шума, при котором обеспечивается обнаружение с заданной вероятностью воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех, причем, при каждом приеме сигнала, отраженного от воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех, измеренное значение дальности обнаружения D_БРЛС сравнивают с максимальным значением дальности обнаружения D_РТР станцией радиотехнической разведки излученного бортовой радиолокационной станцией высокочастотного зондирующего сигнала на несущей частоте f₁, определяемой выражением

где G_ртр - коэффициент направленного действия приемной антенны станции радиотехнической разведки; λ_брлс - длина волны бортовой радиолокационной станции; Р_ртр - максимальное значение чувствительности приемника станции радиотехнической разведки, при выполнении условия

принимают решение о том, что скрытность бортовой радиолокационной станции при ее работе на излучение обеспечена и станция радиотехнической разведки не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного бортовой радиолокационной станцией сигнала на первоначальной несущей частоте f₁, при этом средняя излучаемая мощность Р_брлс передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех и время Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике бортовой радиолокационной станции остаются неизменными, отличающийся тем, что если условие (3) не выполняется, то одновременно с увеличением в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, времени облучения воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех и времени Т_кн когерентного накопления сигнала в приемнике бортовой радиолокационной станции, уменьшением в n раз средней излучаемой мощности Р_брлс передатчика бортовой радиолокационной станции, осуществляют переход на другую несущую частоту f_i, где i=2, I; I - общее количество несущих частот зондирующего сигнала, до тех пор, пока не будет выполнено условие (3).