Способ определения видов радиолокационных сигналов в автокорреляционном приемнике Российский патент 2020 года по МПК G01S13/32 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений.

Известен способ распознавания или различения сигналов основанный на преобразовании малоинформативных входных признаков в более информативные с помощью специальных операторов, например, оператора удвоения частоты входного сигнала [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка - М.: Воениздат, 2001. - с. 123-125].

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ определения видов радиолокационных сигналов в автокорреляционном приемнике (АКП) [Патент RU 2683791 С1, МПК G01S 7/40, опубл. 02.04.2019. бюл. №10], заключающийся в проверке наличия или отсутствия амплитудно-частотных спектров (АЧС) низкочастотной составляющей, составляющей на разностной частоте результирующего сигнала после перемножения и аналогичных составляющих сигнала на удвоенной частоте после перемножения с его задержанной копией по заданному порогу.

Недостатком способа-прототипа является определение только наличия ЛЧМ, двоичных ФКМ и простых сигналов с возможными ошибками при одновременном присутствии сигналов с другим видом модуляции.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, выражается в расширении видов радиолокационных сигналов, контролируемых в ходе радиотехнического мониторинга.

Указанный технический результат достигается тем, что принятый сигнал фильтруют, в первом канале: задерживают на заданное время, перемножают сигнал с его задержанной копией, оценивают разностную частоту сигнала ƒ_{раз 1}, выделяют составляющую сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} и низкочастотную составляющую сигнала, получают их АЧС; во втором канале: частоту принятого сигнала после фильтрации удваивают, сигнал на удвоенной частоте задерживают на заданное время, перемножают его с задержанной копией, оценивают разностную частоту сигнала ƒ_{раз 2} выделяют составляющую сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 2} низкочастотную составляющую сигнала, получают их АЧС, полученные спектры сигналов сравнивают с заданными пороговыми значениями и по результатам сравнения принимают решение о виде принятого радиолокационного сигнала, согласно изобретению, дополнительно: если принято решение о приеме ФКМ сигнала, то составляющую сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} задерживают на время фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), подают ее для ФАПЧ, формируют простой сигнал и производят его вычитание из составляющей сигнала после задержки на время перестройки, определяют низкочастотную огибающую составляющей полученной разности сигнала и нормируют ее, определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1}, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; если приняты решения о приеме ЛЧМ и ФКМ сигналов, то определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} и нормируют ее, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; по отсутствию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с ФКМ по коду Баркера; по наличию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с ФКМ по коду Фрэнка.

Сущность изобретения заключается в том, что если принято решение о приеме ФКМ сигнала, то составляющую сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} задерживают на время ФАПЧ, подают ее для ФАПЧ, формируют простой сигнал и производят его вычитание из составляющей сигнала после задержки на время перестройки, определяют низкочастотную огибающую составляющей полученной разности сигнала и нормируют ее, определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1}, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; если приняты решения о приеме ЛЧМ и ФКМ сигналов, то определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} и нормируют ее, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; по отсутствию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с ФКМ по коду Баркера; по наличию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с ФКМ по коду Фрэнка.

Известно, что для определения вида принятого радиолокационного сигнала проверяют наличие или отсутствие АЧС низкочастотной составляющей, составляющей на разностной частоте результирующего сигнала после перемножения и аналогичных составляющих сигнала на удвоенной частоте после перемножения с его задержанной копией по заданному порогу [Патент RU 2683791 С1, МПК G01S 7/40, опубл. 02.04.2019. бюл. №10]. Для простого сигнала характерно наличие низкочастотных составляющих на разностной частоте, которые из-за неизменной несущей частоты близки к нулевой частоте (аналогично для исходного простого сигнала на удвоенной частоте). Для исходного ЛЧМ сигнала за счет изменения мгновенной частоты сигнала за время задержки характерно наличие составляющей на разностной частоте, а низкочастотные составляющие близки к нулю (аналогично для исходного ЛЧМ сигнала на удвоенной частоте). Для исходных ФКМ сигналов по кодам Баркера и Фрэнка после удвоения частоты составляющие на разностной частоте близки к нулю. Дополнительно: если принято решение о приеме ФКМ сигнала, то составляющую сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} задерживают на время ФАПЧ, подают ее для ФАПЧ, формируют простой сигнал и производят его вычитание из составляющей сигнала после задержки на время перестройки, определяют низкочастотную огибающую составляющей полученной разности сигнала и нормируют ее, определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1}, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; если приняты решения о приеме ЛЧМ и ФКМ сигналов, то определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} и нормируют ее, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; по отсутствию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с ФКМ по коду Баркера; по наличию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с ФКМ по коду Фрэнка. Этим достигается указанный в изобретении технический результат.

Способ определения видов радиолокационных сигналов в АКП может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого приведена на фигуре, где обозначено: 1.1, 1.2 и 1.3 - полосовые фильтры; 2 - умножитель частоты; 3.1, 3.2 и 3.3 - линии задержки; 4.1 и 4.2 - перемножители; 5.1 и 5.2 - фильтры низких частот; 6.1, 6.2, 6.3 и 6.4 - блоки получения спектра, предназначены для получения спектра ЛЧМ, ФКМ по кодам Баркера и Фрэнка и простых радиоимпульсов; 7.1, 7.2, 7.3 и 7.4 - пороговые устройства; 8.1, 8.2 и 8.3 - блоки принятия решения; 9.1 и 9.2 - ключи; 10.1,10.2 и 10.3 - детекторы огибающей; 11.1, 11.2 и 11.3 - блоки вычитания; 12.1 и 12.2 - формирователи опорного сигнала, предназначены для формирования ФКМ сигнала по всем возможным кодам Баркера; 13 - синтезатор с ФАПЧ, предназначен для перестройки на разностную частоту простого сигнала. Назначение остальных элементов устройства ясны из их названий.

Устройство работает следующим образом: принятый сигнал поступает на вход полосового фильтра 1.1 с полосой пропускания Δƒ_ВЧ, которая может быть, задана, например, предельной шириной спектра сигналов радиоэлектронных систем в заданном частотном диапазоне РТМ [Радиоэлектронные системы; Основы построения и теория. Справочник. / Под ред. Я. Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - с. 297]. Выделенный сигнал задерживается в линии задержки на время, определяемое как и перемножается с его задержанной копией. Полосовым фильтром 1.2, выделяется составляющая сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 1} [Патент RU 2683791 С1, МПК G01S 7/40, опубл. 02.04.2019. бюл. №10]. Для простого сигнала полученная составляющая сигнала близка к нулю. Низкочастотным фильтром 5.1 выделяется низкочастотная составляющая на выходе перемножителя 4.1, которая близка к нулю для ЛЧМ сигнала. Сигнал на выходе полосового фильтра 1.1 подается на вход умножителя частоты 2, где удваивается частота сигнала, производится задержка сигнала в линии задержки на время, определяемое как и перемножение сигнала с его задержанной копией. Полосовым фильтром 1.3, выделяется составляющая сигнала на разностной частоте ƒ_{раз 2} [Патент RU 2683791 С1, МПК GO 1S 7/40, опубл. 02.04.2019. бюл. №10]. Для простого сигнала и ФКМ сигнала полученная составляющая близка к нулю. Низкочастотным фильтром 5.2 выделяется низкочастотная составляющая на выходе перемножителя 4.2, которая близка к нулю для ЛЧМ сигнала. Для сигналов на выходе фильтров 1.2, 5.1, 1.3 и 5.2 получают АЧС, максимальные значения которых сравниваются в пороговых устройствах 7.1, 7.2, 7.3 и 7.4 соответственно. Пороговое значение G_П может быть определено, например, по критерию Неймана-Пирсона при заданной вероятности ложной тревоги и вероятности правильного обнаружения [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка - М.: Воениздат, 2001. - с. 237-240]. Принятые в пороговых устройствах 7.1, 7.2, 7.3 и 7.4 решения подаются на первый, второй, третий и четвертый входы блока принятия решения 8.1. Блок 8.1 принимает решение о виде принятого сигнала в соответствии с таблицей.

Если с первого выхода блока принятия решения 8.1 на ключ 9.1 подается решение, что принят ФКМ сигнал, то детектором огибающей 10.1, выделяется и нормируется низкочастотная огибающая составляющей сигнала на выходе фильтра 1.2, которая поступает на вход 7 входов блока вычитания 11.1. По сигналу на выходе детектора 10.1 в формирователе 12.1 формируются опорные ФКМ сигналы 7 видов кода Баркера, которые соответствуют нормированным сигналам на выходе детектора 10.1. В блоке 11.1 производится вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих сигналов на выходе детектора 10.1. Выходные сигналы блока 11.1 поступают на 7 входов блока принятия решения 8.2, которые для случая приема ФКМ сигнала по коду Баркера близки к нулю, а для случая приема ФКМ сигнала по коду Фрэнка значительно отличаются от нуля.

Если с второго выхода блока принятия решения 8.1 на ключ 9.2 подается решение, что приняты ЛЧМ и ФКМ сигналы, то сигнал на выходе фильтра 1.2 поступает на синтезатор с ФАПЧ 13 [Генераторы высоких и сверхвысоких частот: Учеб. пособие/ О.В. Алексеев, А.А. Головков, А.В. Митрофанов и др. - М: Высш. шк., 2003. - с. 195], который перестраивается на разностную частоту простого сигнала. Дополнительно сигнал на выходе фильтра 1.2 задерживается в линии задержки 3.3 на время перестройки синтезатора 13 и поступает на вход блока вычитания 11.2. В блоке 11.2 производится вычитание простого сигнала на выходе синтезатора 13 из составляющей сигнала на выходе линии задержки 3.3. Детектором огибающей 10.3, выделяется и нормируется низкочастотная огибающая составляющей сигнала на выходе блока 11.2, которая поступает на 7 входов блока вычитания 11.3. Детектором огибающей 10.2, выделяется низкочастотная огибающая составляющей сигнала на выходе фильтра 1.2, по которой в формирователе 12.2 формируются опорные ФКМ сигналы 7 видов кода Баркера, которые соответствуют нормированным сигналам на выходе детектора 10.3. В блоке 11.3 производится вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих сигналов на выходе детектора 10.3. Выходные сигналы блока 11.3 поступают на 7 входов блока принятия решения 8.3, которые для случая приема ФКМ сигнала по коду Баркера близки к нулю, а для случая приема ФКМ сигнала по коду Фрэнка значительно отличаются от нуля.

Таким образом, в предлагаемом способе определения видов радиолокационных сигналов в АКП новыми существенными признаками изобретения являются вновь введенные процедуры обработки поступающих на входе высокочастотного фильтра радиолокационных сигналов разного вида.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны способы, позволяющие распознавать виды модуляции сигналов (простой, ЛЧМ, ФКМ сигнал по кодам Баркера и Фрэнка) в АКП.

Способ может быть успешно реализован на основе стандартных радиоэлектронных устройств и средств.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений. Технический результат выражается в расширении видов радиолокационных сигналов, контролируемых в ходе радиотехнического мониторинга. Указанный технический результат достигается тем, что принятый сигнал фильтруют, в первом канале: задерживают на заданное время, перемножают сигнал с его задержанной копией, оценивают разностную частоту сигнала первого канала, выделяют составляющую сигнала на разностной частоте первого канала и низкочастотную составляющую сигнала, получают их амплитудно-частотные спектры (АЧС); во втором канале: частоту принятого сигнала после фильтрации удваивают, сигнал на удвоенной частоте задерживают на заданное время, перемножают его с задержанной копией, оценивают разностную частоту сигнала второго канала, выделяют составляющую сигнала на разностной частоте второго канала и низкочастотную составляющую сигнала, получают их АЧС. Полученные спектры сигналов сравнивают с заданными пороговыми значениями и по результатам сравнения принимают решение о виде принятого радиолокационного сигнала. Если принято решение о приеме ФКМ сигнала, то составляющую сигнала на разностной частоте первого канала задерживают на время фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), подают ее для ФАПЧ, формируют простой сигнал и производят его вычитание из составляющей сигнала после задержки на время перестройки, определяют низкочастотную огибающую составляющей полученной разности сигнала и нормируют ее, определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте первого сигнала, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов. Если принято решение о приеме ЛЧМ и ФКМ сигналов, то определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте первого сигнала и нормируют ее, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов. По отсутствию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с фазо-кодовой манипуляцией по коду Баркера. По наличию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с фазо-кодовой манипуляцией по коду Фрэнка. 1 ил., 1 табл.

Способ определения видов радиолокационных сигналов в автокорреляционном приемнике, заключающийся в фильтрации принятого сигнала, в первом канале: в задержке принятого сигнала на заданное время, перемножении принятого сигнала с его задержанной копией, оценке разностной частоты сигнала, выделении составляющей сигнала на разностной частоте и низкочастотной составляющей сигнала, получении их амплитудно-частотных спектров (АЧС); во втором канале: в удвоении частоты принятого сигнала после фильтрации, задержке сигнала на удвоенной частоте на заданное время, перемножении сигнала на удвоенной частоте с его задержанной копией, оценке разностной частоты сигнала, выделении составляющей сигнала на разностной частоте и низкочастотной составляющей сигнала, получении их АЧС, сравнении полученных спектров сигналов с заданными пороговыми значениями и принятии решения о виде принятого радиолокационного сигнала, отличающийся тем, что дополнительно: если принято решение о приеме ФКМ сигнала, то составляющую сигнала на разностной частоте первого канала задерживают на время фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), подают ее для ФАПЧ, формируют простой сигнал и производят его вычитание из составляющей сигнала после задержки на время перестройки, определяют низкочастотную огибающую составляющей полученной разности сигнала и нормируют ее, определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте первого сигнала, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; если приняты решения о приеме ЛЧМ и ФКМ сигналов, то определяют низкочастотную огибающую составляющей сигнала на разностной частоте первого сигнала и нормируют ее, по которой формируют опорные ФКМ сигналы по всем возможным кодам Баркера, которые соответствуют полученным нормированным сигналам, производят вычитание опорных ФКМ сигналов из соответствующих нормированных сигналов; по отсутствию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с фазо-кодовой манипуляцией по коду Баркера; по наличию сигнала после вычитания опорного ФКМ сигнала определяют сигнал с фазо-кодовой манипуляцией по коду Фрэнка.