Способ прямой идентификации воздушных целей Российский патент 2019 года по МПК G01S13/52 

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

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ идентификации воздушных целей, реализуемый в радиолокационной системе с активным ответом (автономной системе опознавания с активным ответом), основанный на последовательном обнаружении с использованием бортовой РЛС и измерении их угловых координат и дальностей до них, выборе цели для идентификации (идентифицируемой цели) с помощью оператора или в автоматическом режиме, формировании за-просчиком радиолокационной системы с активным ответом (РСАО) L кодированных запросных сигналов и последовательном излучении их в направлении идентифицируемой цели, приеме и обработке каждого запросного сигнала ответчиками РСАО, находящимися в зоне действия запросного сигнала, где формировании и передаче данными ответчиками РСАО в ответ на каждый запросный сигнал кодированных ответных сигналов в виде совокупности синхроимпульса и информационного импульса, излучаемых на двух несущих частотах, обнаружении запросчиком РСАО импульсов на частотах ответного сигнала, формировании запросчиком РСАО оценки идентификационного признака идентифицируемой цели по результатам обработки ответных сигналов, где - идентифицируемая цель оборудована правильно отвечающим на запросные сигналы ответчиком РСАО (ответные сигналы идентифицируемой цели соответствуют действующему коду - идентифицируемая цель не оборудована правильно отвечающим на запросные сигналы ответчиком РСАО (ответные сигналы идентифицируемой цели не соответствуют действующему коду) (см., например, 1. 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. 623; 2. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - 512 с: ил. С. 412-413).

К недостаткам данного способа относится существенное снижение вероятности правильной идентификации воздушных целей в условиях многоцелевой обстановки. Одной из основных причин этого является обнаружение импульсов ответных сигналов других целей на временных позициях ответных сигналов идентифицируемой цели.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильной идентификации воздушных целей в условиях многоцелевой обстановки.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе идентификации после обнаружении запросчиком РСАО импульсов на частотах ответного сигнала определяют n-е цели, удовлетворяющие условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО, для каждых и n определяют ожидаемые временные позиции (временные позиции, на которых ожидается обнаружение хотя бы одного импульса ответного сигнала n-й цели, излучаемого в ответ на запросный сигнал), для каждого определяют характерные временные позиции (временные позиции, на которых обнаружены импульсы), с использованием ожидаемых и характерных временных позиций определяют общее число ложных импульсов (импульсов, обнаруженных на не являющихся ожидаемыми временных позициях) и для каждого n определяют число правильных импульсов (импульсов, обнаруженных на ожидаемых временных позициях), для заданной вероятности ложной тревоги определяют допустимое число ложных импульсов, для заданной вероятности правильного обнаружения определяют необходимое число правильных импульсов, сравнивают общее число ложных импульсов с допустимым числом ложных импульсов, для каждого n сравнивают число правильных импульсов с необходимым числом правильных импульсов, если общее число ложных импульсов не выше допустимого числа ложных импульсов и для каждого n число правильных импульсов не ниже необходимого числа правильных импульсов, то формируют решение о том, что идентифицируемая цель оборудована правильно отвечающим на запросные сигналы ответчиком РСАО, иначе формируют решение о том, что идентифицируемая цель не оборудована правильно отвечающим на запросные сигналы ответчиком РСАО.

Сущность изобретения заключается в том, что формирование оценки идентификационного признака идентифицируемой воздушной цели осуществляется с учетом возможного обнаружения импульсов ответных сигналов других целей на временных позициях ее ответных сигналов, путем использования ожидаемых и характерных временных позиций, определяемых по всем целям, удовлетворяющим условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. Последовательное обнаружение с использованием бортовой РЛС S воздушных целей и измерение их угловых координат в горизонтальной и вертикальной плоскостях и дальностей до них, где

2. Выбор цели для идентификации (идентифицируемой цели) с помощью оператора или в автоматическом режиме;

3. Формирование запросчиком РСАО L кодированных запросных сигналов и последовательное излучение их в направлении идентифицируемой цели;

4. Прием и обработка каждого l-го запросного сигнала ответчиками РСАО, находящимися в зоне действия запросного сигнала, где

5. Формирование и передача ответчиками РСАО, находящимися в зоне действия запросного сигнала, в ответ на каждый запросный сигнал кодированных ответных сигналов в виде совокупности синхроимпульса и информационного импульса, излучаемых на двух несущих частотах, обозначаемых символами ƒ₂ и ƒ₃. При этом если синхроимпульс в соответствии с действующим кодом излучается на частоте ƒ₂, то информационный импульс излучается на частоте ƒ₃ и наоборот, если синхроимпульс в соответствии с действующим кодом излучается на частоте ƒ₃, то информационный импульс излучается на частоте ƒ₂. (смотри, например, Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - 512 с: ил. С. 412-413).

6. Обнаружение запросчиком РСАО импульсов на частотах ответного сигнала с фиксацией соответствующих моментов времени обнаружения относительно момента t₁ излучения запросного сигнала, где , - число обнаруженных импульсов на частоте ƒ₂ при обнаружении ответных сигналов на запросный сигнал, - число обнаруженных импульсов на частоте ƒ₃ при обнаружении ответных сигналов на запросный сигнал;

7. Определение n-x целей, удовлетворяющих условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО ΔV_з1 в соответствии с пунктами 7.1-7.2:

7.1 Определение признаков ζ_s местонахождения целей в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО ΔV_з1 в соответствии с выражением

где - оценки пространственных координат Д, α, β идентифицируемой цели, ζ_s=1 - s-я цель находится в пространственном объеме неопределенности ΔV_з1 запросчика РСАО, ζ_s=0 - s-я цель не находится в пространственном объеме неопределенности ΔV_з1 запросчика РСАО, ΔД_срз - разрешающая способность запросчика РСАО по дальности, Δα_срз - разрешающая способность запросчика РСАО по угловым координатам в горизонтальной плоскости, Δβ_срз - разрешающая способность запросчика РСАО по угловым координатам в вертикальной плоскости;

7.2 Присвоение целям с признаками ζ_s=1 нумерации в порядке возрастания от n=1 до n=N, где N - число целей, удовлетворяющих условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО ΔV_з1;

8. Определение ожидаемых временных позиций (временных позиций, на которых ожидается обнаружение хотя бы одного импульса ответного сигнала n-й цели, излучаемого в ответ на запросный сигнал) для каждых и n в соответствии с пунктами 8.1-8.4:

8.1. Определение начальных моментов времени ожидания синхроимпульса и информационного импульса для каждого n в соответствии с выражениями:

где с - скорость распространения радиоволны; - номер несущей частоты ответного сигнала, при этом номер ƒ=1 соответствует несущей частоте ƒ₂, а номер ƒ=2 - несущей частоте ƒ₃, F - число несущих частот ответного сигнала; Δt_ос - временная база ответного сигнала (интервал между началом первой временной позиции до окончания крайней временной позиции на ƒ-й частоте ответного сигнала); Δt_СИ - длительность временной позиции синхроимпульса; Δt_ИИ - длительность временной позиции информационного импульса; - номер действующего кода на запросный сигнал; K_max=MF, М - число временных позиций, которые может занимать информационный импульс на ƒ-й частоте ответного сигнала;

8.2. Определение временных позиций на которых ожидается обнаружение синхроимпульса n-й цели в соответствии с выражением

где - на m-й условной временной позиции (под условными временными позициями понимаются временные позиции, образуемые при условии расположения ответного сигнала на частоте ƒ₃ после ответного сигнала на частоте ƒ₂ на оси времени) ожидается обнаружение синхроимпульса n-й цели при ответе на запросный сигнал; - на m-й условной временной позиции не ожидается обнаружение синхроимпульса n-й цели при ответе на запросный сигнал - номер условной временной позиции, при этом m=0 - номер условной временной позиции, которую в зависимости от действующего кода может занимать синхроимпульс на частоте ƒ₂, m=2М+1 - номер условной временной позиции, которую в зависимости от действующего кода может занимать синхроимпульс на частоте ƒ₃, - номер условной временной позиции, которую в зависимости от действующего кода может занимать информационный импульс на частоте ƒ₂, - номер условной временной позиции, которую в зависимости от действующего кода может занимать информационный импульс на частоте ƒ₃; Δt_обн. - интервал времени, отводимый для обнаружения импульса ответного сигнала в пределах длительности временной позиции; t_0m - начальный момент времени m-й условной временной позиции ответного сигнала, определяемый в соответствии с выражением

8.3 Определение временных позиций на которых ожидается обнаружение информационного импульса n-й цели в соответствии с выражением

где =1 - на m-й временной позиции ожидается обнаружение информационного импульса n-й цели при ответе на запросный сигнал; =0 - на m-й временной позиции не ожидается обнаружение информационного импульса n-й цели при ответе на запросный сигнал;

8.4. Определение временных позиций , на которых ожидается обнаружение хотя бы одного импульса ответных сигналов n-й цели при ответе на запросный сигнал в соответствии с выражением

где =1 - на m-й условной временной позиции ожидается обнаружение хотя бы одного импульса ответного сигнала n-й цели при ответе на запросный сигнал; =0 - на m-й условной временной позиции не ожидается обнаружение импульсов ответного сигнала n-й цели при ответе на запросный сигнал;

9. Определение характерных временных позиций (временных позиций, на которых обнаружены импульсы) для каждого в соответствии с выражением

где =1 - на m-й условной временной позиции обнаружен импульс при обнаружении ответных сигналов, излучаемых в ответ на запросный сигнал; =0 - на m-й условной временной позиции не обнаружен импульс при обнаружении ответных сигналов, излучаемых в ответ на запросный сигнал, и - признаки обнаружения импульсов на m-х условных временных позициях при обнаружении ответных сигналов, излучаемых в ответ на запросный сигнал, определяемые в соответствии с выражениями:

здесь t₀ - начальный момент времени ожидания синхроимпульса идентифицируемой цели, определяемый в соответствии с выражением

где Δt_AЗ - длительность аппаратурной задержки (время, затрачиваемое на обработку запросного сигнала и на формирование ответного сигнала ответчиком РСАО);

10. Определение общего числа ложных импульсов N_ли (импульсов, обнаруженных на не являющихся ожидаемыми временных позициях) в соответствии с выражением

где

11. Определение числа правильных импульсов (импульсов, обнаруженных на ожидаемых временных позициях) для каждого n в соответствии с выражением

12. Определение допустимого числа ложных импульсов h_ли в соответствии с выражением

где - заданная вероятность ложной тревоги;

13. Определение необходимого числа правильных импульсов в соответствии с выражением

где - заданная вероятность правильного обнаружения;

14. Формирование решения об идентификационном признаке идентифицируемой цели в соответствии с выражением

где

Данный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фигуре, где обозначено: 1 - запросчик РСАО, 2 - блок определения характерных временных позиций (БОХВП); 3 - бортовая РЛС; 4 - блок управления и хранения информации (БУХИ); 5 - блок определения ожидаемых временных позиций (БООВП); 6 -счетчик правильных и ложных импульсов (СПЛИ); 7 - блок выделения целей (БВЦ); 8 - блок определения пороговых значений (БОПЗ); 9 - блок формирования решения (БФР).

Запросчик РСАО 1 предназначен для формирования L кодированных запросных сигналов и последовательного излучения их в направлении идентифицируемой цели, а также обнаружения импульсов на частотах ответного сигнала, излучаемых ответчиками РСАО, расположенными в зоне действия запросного сигнала. БОХВП 2 предназначен для определения характерных временных позиций в соответствии с пунктом 9. Бортовая РЛС 3 предназначена для последовательного обнаружения воздушных целей и измерения их угловых координат и дальностей до них. БУХИ 4 предназначен для управления совместной работой запросчика РСАО 1, БОХВП 2, бортовой РЛС 3, БООВП 5, СПЛИ 6, БВЦ 7, БОПЗ 8 и БФР 9, а также для хранения и передачи текущей информации при необходимости соответствующим устройствам. БООВП 5 предназначен для определения ожидаемых временных позиций в соответствии с пунктом 8. СПЛИ 6 предназначен для определения общего числа ложных импульсов в соответствии с пунктом 10 и определения числа правильных импульсов для каждого n в соответствии с пунктом 11. БВЦ 7 предназначен для определения n-х целей, удовлетворяющих условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО, в соответствии с пунктом 7. БОПЗ 8 предназначен для определения допустимого числа ложных импульсов в соответствии с пунктом 12 и для определения необходимого числа правильных импульсов в соответствии с пунктом 13. БФР 9 предназначен для формирования решения об идентификационном признаке идентифицируемой цели в соответствии с пунктом 14.

Устройство работает следующим образом. БУХИ 4 управляет совместной работой запросчика РСАО 1, БОХВП 2, бортовой РЛС 3, БООВП 5, СПЛИ 6, БВЦ 7, БОПЗ 8 и БФР 9, а также хранит и при необходимости передает текущую информацию соответствующим элементам устройства. Бортовая РЛС 3 последовательно обнаруживает воздушные цели и измеряет их угловые координаты и дальности до них. Запросчик РСАО 1 формирует L кодированных запросных сигналов и последовательно излучает их в направлении идентифицируемой цели, а также обнаруживает импульсы на частотах ответного сигнала, излучаемые ответчиками РСАО, расположенными в зоне действия запросного сигнала. БВЦ 7 определяет n-е цели, удовлетворяющие условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО, в соответствии с пунктом 7. БООВП 5 определяет ожидаемые временные позиции для каждых и n в соответствии с пунктом 8. БОХВП 2 определяет характерные временные позиции для каждого в соответствии с пунктом 9. Информация о характерных и ожидаемых временных позициях через БУХИ 4 поступает на СПЛИ 6. СПЛИ 6 определяет общее число ложных импульсов в соответствии с пунктом 10 и определяет число правильных импульсов для каждого n в соответствии с пунктом 11. БОПЗ 8 определяет допустимое число ложных импульсов в соответствии с пунктом 12 и - необходимое число правильных импульсов в соответствии с пунктом 13. БФР 9 формирует решение об идентификационном признаке выбранной цели в соответствии с пунктом 14.

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

где Р₁ - вероятность правильной идентификации воздушной цели с применением предлагаемого способа, Р₀ - вероятность правильной идентификации воздушной цели с применением прототипа. Величины Р₀ и Р₁ оценивались методом статистических испытаний с использованием имитационной модели РСАО, функционирующей в соответствии с прототипом и имитационной модели подсистемы прямой идентификации воздушных 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≤20%.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ прямой идентификации воздушных целей, в котором оценка идентификационного признака идентифицируемой воздушной цели формируется с учетом возможного обнаружения импульсов ответных сигналов других целей на временных позициях ее ответных сигналов, путем использования ожидаемых и характерных временных позиций, определяемых по всем целям, удовлетворяющим условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что формирование оценки идентификационного признака идентифицируемой воздушной цели с учетом возможного обнаружения импульсов ответных сигналов других целей на временных позициях ее ответных сигналов, путем использования ожидаемых и характерных временных позиций, определяемых по всем целям, удовлетворяющим условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО, увеличивает вероятность правильной ее идентификации в условиях многоцелевой обстановки.

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 воздушных целей. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильной идентификации воздушных целей в условиях многоцелевой обстановки. Сущность изобретения заключается в том, что формирование оценки идентификационного признака идентифицируемой воздушной цели осуществляется с учетом возможного обнаружения импульсов ответных сигналов других целей на временных позициях ее ответных сигналов путем использования ожидаемых и характерных временных позиций, определяемых по всем целям, удовлетворяющим условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика радиолокационной системы с активным ответом.1 ил.

Способ прямой идентификации воздушных целей, основанный на их последовательном обнаружении с использованием бортовой РЛС и измерении их угловых координат и дальностей до них, выборе цели для идентификации с помощью оператора или в автоматическом режиме, формировании запросчиком радиолокационной системы с активным ответом (РСАО) L кодированных запросных сигналов и последовательном излучении их в направлении идентифицируемой цели, приеме и обработке каждого запросного сигнала ответчиками РСАО, находящимися в зоне действия запросного сигнала, где формировании и передаче данными ответчиками РСАО в ответ на каждый запросный сигнал кодированных ответных сигналов в виде совокупности синхроимпульса и информационного импульса, излучаемых на двух несущих частотах, обнаружении запросчиком РСАО импульсов на частотах ответного сигнала, отличающийся тем, что определяют n-е цели, удовлетворяющие условию местонахождения в пространственном объеме неопределенности запросчика РСАО, для каждых и n определяют ожидаемые временные позиции, на которых ожидается обнаружение хотя бы одного импульса ответного сигнала n-й цели, излучаемого в ответ на запросный сигнал, для каждого определяют характерные временные позиции, на которых обнаружены импульсы, с использованием ожидаемых и характерных временных позиций определяют общее число ложных импульсов, обнаруженных на не являющихся ожидаемыми временных позициях, и для каждого n определяют число правильных импульсов, обнаруженных на ожидаемых временных позициях, для заданной вероятности ложной тревоги определяют допустимое число ложных импульсов, для заданной вероятности правильного обнаружения определяют необходимое число правильных импульсов, сравнивают общее число ложных импульсов с допустимым числом ложных импульсов, для каждого n сравнивают число правильных импульсов с необходимым числом правильных импульсов, если общее число ложных импульсов не выше допустимого числа ложных импульсов и для каждого n число правильных импульсов не ниже необходимого числа правильных импульсов, то формируют решение о том, что идентифицируемая цель оборудована правильно отвечающим на запросные сигналы ответчиком РСАО в соответствии с действующим кодом, иначе формируют решение о том, что идентифицируемая цель не оборудована правильно отвечающим на запросные сигналы ответчиком РСАО в соответствии с действующим кодом.