Способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов Российский патент 2020 года по МПК G01S7/295 G01S7/36 G01S13/52 

Описание патента на изобретение RU2735289C1

Изобретение относится к методам обработки полученной радиолокационным способом информации и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных станциях (РЛС) сопровождения для селекции воздушных объектов (ВО), имитирующих радиолокационные характеристики (РЛХ) реальных летательных аппаратов, то есть для селекции имитаторов вторичного излучения (ИВИ).

Радиолокационные характеристики описывают связи между одноименными параметрами (энергетическими, фазовыми, частотными, поляризационными и т.д.) облучающего и отраженного сигналов с учетом пространственно-временного положения ВО [1]. Одной из РЛХ является диаграмма обратного вторичного излучения (ДОВИ) ВО, описывающая зависимость изменения амплитуды отраженных сигналов от изменения одного из углов поворота ВО относительно РЛС при неизменности иных углов локации. Другой РЛХ является отражательная характеристика (ОХ) ВО, показывающая изменения амплитуды отраженных сигналов при движении ВО относительно РЛС по произвольной траектории. Каждой траектории движения ВО с учетом специфики его поведения в полете, влияния турбулентности, бокового давления ветра и т.д. соответствует индивидуальная уникальная ОХ. Уникальность проявляется в том, что ОХ летательного аппарата даже при одинаковых (на первый взгляд) условиях его полета является неповторимой.

Значение ДОВИ для фиксированного угла локации определяет величину эффективной площади рассеяния (ЭПР) ВО, которая зависит от ракурса. Использование ЭПР в качестве признака классификации ВО обусловлено тем, что ее значение зависит от электромагнитных свойств ВО, соотношения между его линейными размерами и длиной волны λ, конфигурации ВО и его ориентации относительно РЛС. Непредсказуемость ОХ ВО связана, в первую очередь, с неравномерностью изменения ракурса ВО при рысканиях его планера в турбулентной атмосфере. Указанная непредсказуемость обусловливает возможность и удобство имитации ОХ реальных ВО с помощью цифровой обработки и преобразования зондирующего сигнала, проникающего в приемный тракт имитатора-переизлучателя, то есть имитатора вторичного излучения.

Известен способ селекции истинных ВО на фоне ИВИ [2] по характеру изменения их ЭПР. Он основан на измерении ЭПР объекта [3]. Способ заключается в том, что излучают зондирующие сигналы в направлении сопровождаемого ВО, по мере отражения от него запоминают в течение некоторого времени At амплитуды отраженных сигналов. По запомненным амплитудам отраженных сигналов формируют ОХ ВО [1-6]. Затем анализируют сформированную ОХ ВО. При этом задаются определенной величиной изменения уровня отраженного сигнала от ВО ΔU и измеряют величину изменения ракурса локации ВО Δγ, приводящего к соответствующему изменению амплитуды отраженного сигнала ΔU. Далее сравнивают измеренную величину Δγ изменения ракурса локации с заранее установленным пороговым значением Δγпор. В случае превышения порога принимают решение о том, что объектом отражения радиоволн является ИВИ.

Выбор признака селекции ИВИ Δγ авторы [2] проводили с учетом того, что при пеленге объекта простейшей формы (шар, уголковая конструкция) или малых размеров амплитуда отраженных сигналов слабо зависит от величины изменения ракурса локации. Например, для имитации больших значений ЭПР ВО, что присуще геометрически протяженным объектам, ранее часто использовались ИВИ типа линзы Люнеберга или уголкового отражателя [3]. ЭПР этих объектов может достигать больших величин при малых геометрических размерах. Однако существенного изменения амплитуды отраженного сигнала от этих ИВИ при изменении ракурса локации не происходит. Если объект сложный (например, самолет), то с изменением ракурса амплитуда отраженного сигнала существенно изменяется [3]. Даже весьма малые изменения ракурса порядка единиц или долей градусов приводят к значительным (до нескольких раз) изменениям амплитуды отраженного сигнала. Непредсказуемые вариации амплитуды отраженных сигналов называют флюктуациями. Для регистрации флюктуаций ВО должен сопровождаться радиолокатором в течение некоторого интервала времени Δt, что дает возможность проследить за изменением амплитуды сигналов в зависимости от изменения ракурса локации ВО.

Недостатком способа [2] является то, что современные ИВИ типа MALD [7-9] имеют возможность не только переотражать принятые зондирующие сигналы, но также усиливать их до уровня, соответствующего ЭПР ВО сложной конфигурации (СК), имитируя процесс изменения амплитуды отраженного от ВО сигнала с помощью амплитудной модуляции. Непредсказуемость амплитудной модуляции позволила разработать имитатор отражений импульсных зондирующих сигналов от сложного сосредоточенного (многоточечного) ВО в квазиоптической области отражения, который является основным элементом ИВИ типа MALD. Амплитудная модуляция отраженного сигнала при изменении ракурса локации является характерным признаком ВО, имеющего сложную геометрическую конфигурацию. Оснащенный переотражающим имитатором-модулятором ИВИ типа MALD, имеющий малую стоимость, способен имитировать амплитудные флюктуации сигналов, отраженных ВО СК. В результате ИВИ по признаку изрезанности ОХ не будет отличаться от ВО СК. Значит, признак селекции, используемый в [2], в отношении ИВИ типа MALD и ему подобных оказывается неработоспособным.

Известен и другой способ селекции ИВИ [10], заключающийся в том, что две синхронизированные по времени радиолокационные станции РЛС1 и РЛС2 одновременно облучают выбранный для распознавания ВО импульсными высокочастотными сигналами сантиметрового диапазона. Для развязки излучений несущие частоты основной РЛС1 и дополнительной РЛС2 радиолокационных станций должны отличаться на величину порядка 70 кГц. Указанные РЛС предлагается размещать на расстоянии d, не превышающем 2 км в направлении перпендикулярном основному направлению ожидаемого подлета ВО или ИВИ. Периоды повторения Ти импульсов РЛС1 и РЛС2 выбирают одинаковыми. Осуществляют обоими РЛС автоматическое сопровождение воздушного объекта по угловым координатам и дальности, определяют значения угловых координат и дальности в каждый момент времени. С переходом на автосопровождение выбранного для распознавания ВО отраженные от него сигналы после приема переводятся с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в цифровую форму и запоминаются в оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ) соответствующих РЛС. Запоминанию подлежат амплитуда и точное время приема каждого отраженного импульса. Для запоминания точного времени приема n-го импульсного сигнала целесообразно использовать формулу tn=nTи, где n - номер отраженного импульса. Запоминание проводится в течение временного интервала Δt, одинакового для обоих РЛС. Выбор временного интервала Δt проводят с учетом реальных значений полупериодов рысканий ВО при его полете в турбулентной атмосфере [11]. Интервал Δt должен быть не менее 4 секунд.

Из запомненных амплитуд и значений времени приема каждого импульса в ОЗУ РЛС1 создается двумерный массив данных M1, а в ОЗУ РЛС2 - двумерный массив данных М2. Каждый из этих массивов будет выражать собой ОХ ВО.

Для устранения составляющих, связанных с проявлениями турбовинтового эффекта (ТВЭ), проводится сглаживание, т.е. низкочастотная фильтрация значений амплитуд отраженных сигналов [12-13], записанных в массивы M1 и М2.

Детально низкочастотную фильтрацию проводят следующим образом. Из генеральной последовательности данных, выражающих амплитуды принятых сигналов и записанных в массив M1, выбирают первые 32 элемента от U1M1 до U32M1, находят их среднее арифметическое и записывают его значение Ucp1M1 в первый элемент изменяемого массива M1. Затем извлекают значения элементов массива M1 со 2-го (U2M1) по 33-й (U33M1), находят их среднее арифметическое и записывают его значение Uср2m1 во вторую ячейку изменяемого массива M1. Описанную операцию повторяют до тех пор, пока не будет использована последняя совокупность из 32-х значений элементов массива с (N-31)-го (U(N-31)M1) по N-й (UNM1), где N - число элементов массива M1, соответствующее числу принятых отраженных сигналов. Среднее арифметическое Uср(N-31)M1 последних 32-х элементов записывают в элемент массива M1 с номером (N-31). Остальные элементы массива M1 с (N-30)-го по N-й остаются неизменными или обнуляются и в дальнейших операциях не участвуют.

Аналогичным образом проводят сглаживание (низкочастотную фильтрацию) данных в массиве М2. В результате такого сглаживания данные массивов M1 и М2 (за исключением последних 31 элемента) будут выражать собой низкочастотную планерную ОХ ВО, вид которой определяется отражением волн от элементов конструкции планера ВО. В таком виде планерная ОХ ВО пригодна для селекции ИВИ.

Для проведения дальнейших операций число элементов массивов M1 и М2 уменьшают на 31, удаляя последние элементы. Далее для упрощения изложения способа селекции изложенные выше действия будем называть операцией устранения составляющих ТВЭ методом сглаживания.

На первом этапе селекции используются данные массива M1, сформированного в РЛС1, и предложенный в [2] признак. Это позволяет на основе известного способа селектировать ИВИ типа уголковых отражателей, линз Люнеберга и им подобных на фоне реальных ВО.

Задавшись определенным уровнем изменения амплитуды отраженного сигнала ΔU, анализируют сформированный двумерный массив данных M1 и находят интервал времени ΔtΔU, в течение которого амплитуда отраженного сигнала изменяется на величину ΔU. Для этого из массива M1 выбирают элемент с номером j, соответствующий максимальному значению амплитуды отраженного сигнала. Приняв номер элемента j за начало отсчета, последовательно изменяют номер элемента на единицу и находят номер к такого элемента массива, в котором записана амплитуда отраженного сигнала Uk, отличающаяся от амплитуды Uj с номером n на величину ΔU. Далее находят интервал времени, соответствующий изменению амплитуды отраженного сигнала на величину ΔU, по формуле ΔtΔU=Tи|j-k|.

Величину найденного интервала ΔtΔU сравнивают с пороговым значением Δtпор, учитывающим среднюю скорость изменения ракурса локации ВО при рысканиях, составляющую величину порядка 1,5°/с. В случае превышения величиной ΔtΔU порогового значения Δtпор сразу принимают окончательное решение о наличии ИВИ. В этом случае дальнейшая селекция не требуется.

Однако ИВИ может оказаться имитатором типа MALD [7-9]. Тогда отраженные сигналы будут интенсивно изменять свою амплитуду за малый интервал времени Δt, имитируя отражательную характеристику реального ВО. По этой причине на первом этапе селекции принимается предварительное решение о возможном наличии и сопровождении реального ВО.

Для принятия окончательного решения о наличии и сопровождении реального ВО на втором этапе используют двумерные массивы данных M1 и М2, полученные при радиолокационном приеме соответственно в РЛС1 и РЛС2. В основе селекции ИВИ на втором этапе лежит сравнение массивов данных M1 и М2 отраженных от ВО сигналов.

Для сравнения двумерных массивов M1 и М2 оцифрованные данные, выражающие массив М2, передают по средствам связи в РЛС1. Это позволяет цифровой вычислительной машине РЛС1 производить поимпульсное сравнение амплитуд отраженных сигналов, полученных с помощью РЛС1 и РЛС2. Для этого из сглаженного массива M1 извлекается первый элемент Ucp1M1, а из сглаженного массива М2 - первый элемент Uср1М2. Их значения сравниваются, и вычисляется модуль разности |Uср1М1-Ucp1M2|. Затем из массивов M1 и М2 извлекаются вторые элементы и вычисляется аналогичная разность |Ucp2M1-Ucp2M2|. Данная операция повторяется до окончания перебора всех элементов массива. На S-M шаге будет вычисляться величина |UcpsM1 - UcpsM2|. Если число элементов сглаженного массива обозначить через S, то последняя разность модулей выражается формулой |Uсрsm1 - UcpSM2|. Из алгоритма усреднения ясно, что число элементов сглаженного массива S=N-31. Правильное соответствие амплитуд отраженных сигналов по времени обеспечивается синхронизацией РЛС1 и РЛС2, а также записью в массивы совместно с амплитудой каждого сигнала точного времени его прихода. Рассчитанные модули разностей складываются. В результате производится вычисление величины несоответствия ОХ ВО РЛС1 и РЛС2 по формуле

где S - количество элементов в сглаженном массиве M1 (количество элементов в массивах M1 и М2 одинаково, так как одинаковыми являются период записи сигналов Δt и период повторения Ти).

Описанную процедуру нахождения величины ΔUΣ будем в дальнейшем называть процедурой почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия.

Полученное значение ΔUΣ сравнивают с пороговой величиной ΔUпор. В случае превышения величиной ΔUΣ величины порога ΔUпор принимают окончательное решение о наличии реального ВО. В противном случае принимают окончательное решение о том, что ВО является ложным, т.е. представляет собой ИВИ.

Недостатком способа [10] является то, что он неработоспособен для вариантов ИВИ, формирующих разные ОХ на разных частотах. Кроме того способ не учитывает возможное отличие коэффициентов усиления приемных каналов РЛС1 и РЛС2, которое может привести к значительному расхождению значений элементов массивов M1 и М2 после устранения составляющих ТВЭ методом сглаживания.

Большинство ВО, как правило, имеет сложную конфигурацию, что при облучении их электромагнитными волнами (ЭМВ) с длиной волны меньшей их геометрических размеров приводит к возникновению локальных областей отражения на поверхности ВО. Данные области для упрощения можно представить точечными локальными рассеивающими центрами (РЦ), разнесенными в пространстве. Эти i-е РЦ удалены от РЛС на расстояния di (где i - номер РЦ), которые зависят от архитектуры ВО и ракурса его облучения (локации). На фиг. 1 показаны РЦ 1, 2 и 3, расположенные на поверхности планера ВО СК 4. Каждый РЦ имеет вполне определенное удаление от РЛС 5, т.е. d1 для РЦ 1, d2 для РЦ 2, d3 для РЦ 3.

На фиг. 1 показан процесс сложения составляющих отраженного от РЦ ВО сигнала. В процессе движения ВО относительно РЛС происходит его поворот (вращение) относительно линии визирования и удаление или приближение в зависимости траектории движения, что приводит к изменению задержек составляющих отраженного от РЦ ВО сигнала. Пример изменения задержек сигнала вследствие поворота ВО относительно линии визирования при поступательном движении ВО относительно РЛС для трех РЦ показан на фиг. 2. На нем позициями 6 обозначено положение рассеивающих центров, соответствующее моменту времени t1, а позициями 7 - последующему моменту времени t2. Поворот РЦ относительно некоторого центра вращения приводит к изменению его радиального удаления от РЛС. На фиг. 2 эти изменения для РЦ 1, 2 и 3 показаны величинами Δd1, Δd2 и Δd3 соответственно. Процесс поворота РЦ приводит к флюктуациям амплитуд и фаз суммарного отраженного от ВО сигнала, закон которых зависит от архитектуры ВО и частоты зондирующего сигнала. Этот закон может имитироваться с помощью ИВИ.

В настоящее время известен ряд подходов к эксклюзивной модуляции сигналов, излученных РЛС и переизлученных с помощью ИВИ в направлении РЛС в интересах имитации ОХ реального ВО СК.

При первом подходе зондирующий сигнал от РЛС принимается широкополосным приемником ИВИ, усиливается широкополосным усилителем, коэффициент усиления которого изменяется во времени в соответствии с законом вторичного излучения для имитируемого типа ВО, и переизлучается в направлении РЛС. Коэффициент усиления передатчика ИВИ должен быть таким, чтобы минимальный уровень имитируемого отраженного сигнала в несколько раз (на порядок) превосходил реальный отраженный сигнал. При таком подходе ИВИ формирует одинаковые ОХ на всех частотах зондирования.

При втором подходе зондирующий сигнал от РЛС принимается антенной ИВИ, поступает на приемопередатчик, усиливается и распределяется на несколько каналов с помощью делителя [14]. Каждый канал включает усилитель и регулируемую линию задержки, параметрами которых управляет ЭВМ. Сигналы с регулируемых линий задержки поступают на сумматор, к выходу которого подключен приемопередатчик, передающий сформированный сумматором совокупный имитируемый отраженный сигнал на антенну для излучения в направлении РЛС. Число каналов соответствует количеству имитируемых локальных РЦ для избранного типа ВО. В каждом канале сигнал усиливается (до величины пропорциональной отражающей способности РЦ) и задерживается на интервал времени, соответствующий пространственному расположению РЦ на поверхности планера имитируемого ВО в данный момент времени. Причем задержки сигналов, соответствующие взаимному пространственному расположению РЦ, с течением времени меняются, имитируя поворот ВО относительно РЛС. Это отчетливо прослеживается по фиг. 2, на которой в результате имитации поворота ВО относительно РЛС радиальное удаление i-го РЦ Δdi изменяется. Поворот ВО является причиной изменения радиальных задержек. Причем изменение радиального расстояния для каждого РЦ индивидуально, так как оно зависит от углового положения и линейного удаления РЦ относительно центра вращения. В каждом периоде зондирования осуществляется сложение усиленных и задержанных сигналов и переизлучение с помощью антенны ИВИ сформированного интегрального (просуммированного) сигнала в направлении РЛС.

В данном случае (при втором подходе) переизлученный сигнал формируется в результате интерференции радиосигналов разных каналов. Сигнал на раскрыве антенны РЛС (фиг. 1) равен сумме отраженных от РЦ ВО сигналов, а его амплитуда определяется их фазовыми соотношениями. При этом фазовые соотношения будут зависеть от частоты имитируемого переизлученного сигнала. Чем выше частота, тем быстрее изменяется фаза совокупного отраженного сигнала во времени, и тем интенсивнее будет флюктуировать имитируемая ОХ. Важным фактом является то, что вид ОХ при рассматриваемом подходе к имитации будет зависеть от частоты зондирующего сигнала. То есть в РЛС с разными несущими частотами при пеленге ИВИ будут получены разные ОХ, что соответствует варианту отражения от реального ВО СК. При выработке окончательного решения известным способом селекции ИВИ [10] в отношении ИВИ, использующего описанный выше интерференционный алгоритм формирования ОХ, будет принято решение, что наблюдается ВО СК. То есть способ [10] не позволит осуществить правильную селекцию ИВИ.

К недостатку способа [10] относится также то, что при различии коэффициентов усиления приемных каналов РЛС1 и РЛС2 становится невозможным осуществлять корректное поимпульсное сравнение амплитуд отраженных сигналов в цифровой вычислительной машине. Сравнение приводит к правильному выводу только в том случае, когда коэффициенты усиления приемных каналов РЛС1 и РЛС2 строго идентичны. И наконец, использование двух РЛС для селекции одного ИВИ является расточительным, неэкономичным и затратным, снижающим пропускную способность каждой отдельной РЛС.

Известен также наиболее эффективный способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов [14]. Он заключается в том, что в направлении ВО с помощью РЛС с периодом повторения импульсных сигналов Ти излучают двухчастотные импульсные сигналы, представляющие собой последовательность радиоимпульсов сантиметрового или дециметрового диапазона, в которой несущие частоты в смежных радиоимпульсах отличаются по частоте на величину Δƒ=ƒ21, где ƒ1 и ƒ2 - несущие частоты смежных радиоимпульсов последовательности соответственно, причем разнос частот Δƒ выбирают не менее 100 МГц. Для приема отраженных от исследуемого воздушного объекта радиоимпульсов на частоте ƒ1 с другого ракурса (с другого направления) используют пассивный приемный модуль (НИМ), включающий антенную систему, приемную систему, настроенную на частоту ƒ1 и задерживающую радиоимпульсы на частоте ƒ2, систему управления антенной, ОЗУ, АЦП, средства связи для приема информации от РЛС и передачи данных на РЛС, причем место расположения НИМ заблаговременно выбирают таким образом, чтобы исследуемый воздушный объект наблюдался из точки его размещения под иным по отношению к радиолокационной станции ракурсом, отличающимся не менее чем на десятые доли градуса. Принимают радиолокационной станцией отраженные ВО сигналы, проводят их частотную фильтрацию и усиление, осуществляют с помощью РЛС автоматическое сопровождение ВО по угловым координатам и дальности, определяют значения угловых координат и дальности в каждый момент времени. По переданным из РЛС данным о координатах исследуемого ВО осуществляют его сопровождение пассивным приемным модулем по угловым координатам и дальности. Принимают пассивным приемным модулем отраженные ВО сигналы, проводят их частотную фильтрацию и усиление. С помощью встроенных АЦП переводят амплитуду каждого принятого отраженного ВО сигнала в цифровую форму. В течение интервала времени At порядка 4-5 секунд запоминают методом записи в ОЗУ радиолокационной станции и пассивного приемного модуля амплитуду и точное время приема каждого отраженного импульсного сигнала. Из запомненных амплитуд и значений времени приема отраженных нечетных радиоимпульсов на частоте ƒ1 создают в ОЗУ РЛС двумерный массив данных M1, а в ОЗУ ППМ из аналогичных параметров создают массив данных М3, причем элементами массивов являются значения амплитуды и точного времени приема отраженных сигналов за интервал времени Δt. Из запомненных амплитуд и значений времени приема отраженных ВО четных радиоимпульсов на частоте создают в ОЗУ РЛС аналогичный указанным выше двумерный массив данных М2. Проводят с элементами массивов M1, М2 и М3 операцию устранения составляющих ТВЭ методом сглаживания с сохранением результатов в строках соответствующих массивов M1, М2 и М3. Задаются определенным уровнем ΔU изменения амплитуд отраженных сигналов и с помощью данных массива M1, связывающих амплитуды сигналов с временами их приема, определяют интервал времени ΔtΔU, в течение которого амплитуда отраженных сигналов изменится на величину ΔU. Найденный интервал времени ΔtΔU сравнивают с пороговым значением Δtпор. В случае превышения величиной ΔtΔU порогового значения Δtпор принимают окончательное решение о наличии и сопровождении ИВИ, в противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении реального летательного аппарата (ВО). Данные об амплитудах отраженных сигналов в каждом из массивов M1, М2 и М3 нормируют относительно максимального значения амплитуды в соответствующем массиве. Проводят с элементами массивов M1 и М2, выражающими собой ОХ исследуемого ВО на частотах f1 и f2 соответственно, процедуру почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия ΔUΣ, а затем сравнивают величину вычисленного интегрального несоответствия ΔUΣ с заранее установленной пороговой величиной ΔUпор1. В случае, если величина интегрального несоответствия меньше величины порога ΔUпор1, принимают окончательное решение о наличии и сопровождении ИВИ. В противном случае принимают предварительное и требующее подтверждения (уточнения) решение о наличии и сопровождении реального ВО (наделенного прагматическими функциями летательного аппарата).

Проводят с данными массивов M1 и М3 процедуру почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия ΔUΣ. Сравнивают величину интегрального несоответствия ΔUΣ с заранее установленной пороговой роговой величиной ΔUпор2. В случае превышения интегральным несоответствием ΔUΣ пороговой величины ΔUпор2 принимают окончательное решение о наличии и сопровождении реального летательного аппарата (ВО). В противном случае принимают решение о наличии и сопровождении ИВИ.

Способ [14] является достаточно эффективным, но неработоспособным в отношении облака ленточной фольги, металлизированной бумаги, отрезков металлизированного стекловолокна, металлизированных пленок, сбрасываемых с борта летательного аппарата. Облако ленточной фольги (ОЛФ) и ей подобных гибких отражателей [15-18] занимает в пространстве определенный объем, то есть имеет протяженность по всем координатам, но не является реальным летательным аппаратом, информация о котором представляет какой-либо интерес (имеет значение для дальнейших действий). Предложенными способами [2, 10, 14] ОЛФ будет отнесено к реальному летательному аппарату (ВО), что является ошибкой и требует устранения. Для селекции ИВИ в виде ОЛФ по форме радиолокационного изображения могут быть использованы способы, описанные в [19-24]. Однако для их осуществления требуется применение сложных сигналов с широкой полосой спектра или девиацией частоты, что не позволяет добиться их реализации в РЛС сопровождения с традиционными узкополосными сигналами.

Задачей изобретения является совершенствование известного способа селекции ИВИ [14] для придания ему работоспособности в отношении сбрасываемых с борта летательного аппарата облаков ленточной фольги.

Для решения поставленной задачи предлагается совместно с процедурами известного способа [14] дополнительно проводить оценку линейной скорости сопровождаемого объекта и проверку наличия у него вращающихся элементов (винтов, лопастей воздухозаборников), то есть наличия в его отраженном сигнале турбовинтовых составляющих. Идея модификации способа основана на известном факте о том, что облако легких гибких отражателей типа фольгированных лент (ленточной фольги) не может иметь большой скорости перемещения, и чаще всего по прошествии нескольких секунд после сбрасывания оно имеет линейную скорость Vл, близкую к нулевой. Однако для отнесения неизвестного объекта к ИВИ одного этого факта недостаточно, так как существенными отражательными свойствами и малой скоростью перемещения обладают и другие искусственные ВО типа вертолет. При этом отраженный от вертолета сигнал при всех ракурсах пеленга обладает признаками вторичной модуляции турбовинтового диапазона, чего не может быть у сигнала, отраженного от ОЛФ. На проверке указанных свойств и основан предлагаемый способ.

Содержание предлагаемого способа селекции ИВИ состоит в следующем.

В направлении неизвестного ВО с помощью РЛС с периодом повторения Ти излучают двухчастотные импульсные сигналы, представляющие собой последовательность радиоимпульсов сантиметрового или дециметрового диапазона, в которой несущие частоты в смежных радиоимпульсах отличаются по частоте на величину Δƒ=ƒ21, где ƒ1 и ƒ2 - несущие частоты смежных радиоимпульсов последовательности соответственно, причем разнос частот Δƒ выбирают не менее 100 МГц. Для приема отраженных от исследуемого ВО радиоимпульсов на частоте ƒ1 с другого ракурса (с другого направления) используют НИМ, включающий антенную систему, приемную систему, настроенную на частоту ƒ1 и задерживающую радиоимпульсы на частоте ƒ2, систему управления антенной, ОЗУ, АЦП, средства связи для приема информации от РЛС и передачи данных на РЛС, причем место расположения НИМ заблаговременно выбирают таким образом, чтобы ожидаемый исследуемый воздушный объект наблюдался из точки его дислокации (точки размещения) под иным по отношению к радиолокационной станции ракурсом, отличающимся не менее чем на десятые доли градуса. Принимают радиолокационной станцией отраженные ВО сигналы, проводят их частотную фильтрацию и усиление, осуществляют с помощью РЛС автоматическое сопровождение ВО по угловым координатам (углу места ε, азимуту β) и дальности R, определяют значения угловых координат и дальности в каждый момент времени. По переданным из РЛС данным о координатах исследуемого ВО с учетом известного взаимного расположения РЛС и ППМ осуществляют сопровождение (пассивное псевдосопровождение) ВО пассивным приемным модулем по угловым координатам и дальности. Принимают пассивным приемным модулем отраженные ВО сигналы, проводят их частотную фильтрацию и усиление.

С помощью встроенных в РЛС и ППМ АЦП переводят амплитуду каждого принятого отраженного ВО сигнала в цифровую форму, в течение интервала времени Δt порядка 4-5 секунд запоминают методом записи в ОЗУ радиолокационной станции и пассивного приемного модуля амплитуду и точное время приема каждого отраженного импульсного сигнала. Сохраняют в памяти ОЗУ РЛС значения угловых координат и дальности ВО, соответствующих начальному tн и конечному tк моментам времени интервала Δt(Δt=tк-tн).

Из запомненных амплитуд и значений времени приема отраженных нечетных радиоимпульсов на частоте ƒ1 создают в ОЗУ РЛС двумерный массив данных M1, а в ОЗУ ППМ - массив данных М3. При этом элементами указанных массивов являются значения амплитуды и точного времени приема отраженных сигналов за интервал времени Δt. Из запомненных амплитуд и значений времени приема отраженных ВО четных радиоимпульсов на частоте ƒ2 создают в ОЗУ РЛС аналогичный указанным выше двумерный массив данных М2. Копируют данные из массива M1 в аналогичный резервный массив данных М1Т, созданный в ОЗУ РЛС. Проводят с элементами массивов M1, М2 и М3 операцию устранения составляющих ТВЭ методом сглаживания с сохранением результатов в строках соответствующих массивов M1, М2 и М3.

Задаются определенным уровнем ΔU изменения амплитуд отраженных сигналов и с помощью данных массива M1, связывающих амплитуды сигналов с временами их приема, определяют интервал времени ΔtΔU, в течение которого амплитуда отраженных сигналов изменится на величину ΔU. Найденный интервал времени ΔtΔU сравнивают с пороговым значением Δtпор. В случае превышения величиной ΔtΔU порогового значения Δtпор принимают окончательное решение о наличии и сопровождении ИВИ, в противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении реального ВО. Данные об амплитудах отраженных сигналов в каждом из массивов M1, М2 и М3 нормируют относительно максимального значения амплитуды в соответствующем массиве. Проводят с элементами массивов M1 и М2, выражающими собой ОХ исследуемого ВО на частотах ƒ1 и ƒ2 соответственно, процедуру почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия ΔUΣ12, (индексы 1 и 2 указывают на то, что несоответствие найдено между элементами массивов M1 и М2), а затем сравнивают величину интегрального несоответствия с заранее установленной пороговой величиной ΔUпор1. В случае если величина интегрального несоответствия меньше величины порога ΔUпор1, принимают окончательное решение о наличии и сопровождении ИВИ. В противном случае принимают предварительное и требующее подтверждения (уточнения) решение о наличии и сопровождении реального ВО, то есть наделенного конкретными техническими функциями летательного аппарата.

При ΔUΣ12 ≤ ΔUпор1 проводят с данными массивов M1 и М3 процедуру почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия ΔUΣ13 (индексы 1 и 3 указывают на то, что несоответствие найдено между элементами массивов M1 и М3). Сравнивают величину интегрального несоответствия ΔUΣ13 с заранее установленной пороговой величиной ΔUпор2. В случае превышения величиной порога ΔUпор2 значения интегрального несоответствия ΔUΣ13 принимают окончательное решение о наличии и сопровождении ИВИ. В противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении реального ВО.

Для уточнения предварительного решения о наличии реального ВО сферические координаты воздушного объекта, измеренные РЛС в начальный момент времени tннн,Rн) по известным формулам пересчитывают в прямоугольные (декартовы) координаты хн, ун, zн. Сферические координаты ВО в конечный момент времени tккк,Rк) по известным формулам [25] пересчитывают в прямоугольные (декартовы) координаты хк, yк, zк. Определяют интервал времени Δt по формуле Δt=tк-tн. Рассчитывают длину пути, проделанного ВО за интервал времени Δt по формуле

после чего вычисляют линейную скорость ВО Vл по формуле Vл=S/Δt.

Производят сравнение линейной скорости ВО Vл с максимально возможной для данного региона скоростью ветра Vвmax. При превышении линейной скоростью воздушного объекта Vл максимально возможной линейной скорости ветра Vвmax(Vл>Vвmax) принимают окончательное решение о наличии и сопровождении реального ВО. В противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении ИВИ.

Пользуясь информацией о времени приема отраженных сигналов, содержащейся в массиве М1Т, извлекают из массива М1Т частный массив М1ТК отраженных сигналов уменьшенного размера, соответствующий интервалу времени ΔT длительностью 0,5 с, расположенному в конце интервала Δt. Таким образом, интервал ΔT будет являться конечным интервалом генерального интервала регистрации отражений Δt. Для нахождения первого элемента массива М1ТК по времени его регистрации можно использовать выражение TМ1ТК1=tк-0,5 или использовать номер NТ этого элемента (в массиве М1Т), который определяется по формуле NТ=Nк-0,5/Tи, где Nк - номер конечного элемента массива M1Т.

Проводят с элементами массива М1ТК, выражающими амплитуды отраженного сигнала, операцию дискретного преобразования Фурье (ДПФ) для получения спектрального портрета ВО в диапазоне частот от -Fи/2 до +Fи/2, где Fи=1/Tи - частота повторения радиоимпульсов РЛС. Например, при периоде повторения Ти=1 мс спектральный портрет будет воспроизводить собой набор составляющих спектра в диапазоне ±0,5 кГц, а при Ти=200 мкс - в диапазоне ±2,5 кГц, чего вполне достаточно для просмотра спектральных составляющих турбовинтового диапазона (турбовинтовой модуляционной природы).

Нормируют спектральный портрет к величине максимальной по амплитуде спектральной составляющей спектрального портрета (СП). По шкале частот определяют частоту максимальной составляющей в СП. Максимальная по амплитуде спектральная составляющая соответствует отражению от планера летательного аппарата и называется планерной составляющей. В реальном СП значение частоты планерной составляющей равно доплеровской частоте FдВО, определяемой радиальной скоростью ВО. Смещают показания шкалы частот СП на величину FдВО, в результате чего получают СП ВО, в котором частота планерной составляющей отраженного сигнала равна нулю.

На фиг. 3 показано графическое изображение огибающей СП реального ВО, в котором планерная составляющая, обозначенная выносной линией 8, занимает нулевое частотное положение. Составляющие турбовинтового диапазона, обозначенные выносными линиями 9, располагаются с обоих сторон от нуля частотной оси. Их положение на оси частот определяется числом лопастей каждого винта (пропеллера) и скоростью его вращения, числом винтов, их взаимным расположением и ракурсом. При этом для открытых структур ВО, к которым относится структура вертолетного типа, наличие составляющих турбовинтового диапазона является достоверным событием. То есть в отраженном от вертолета сигнале турбовинтовые составляющие присутствуют всегда.

Ограничивают нормированный спектральный портрет снизу на величину, равную или несколько превышающую амплитуду первой боковой составляющей от максимальной гармоники нормированного СП (ее амплитуда в нормированном СП равна единице). При формировании портрета без применения аподизирующих весовых функций амплитуда U1бc первой боковой составляющей будет примерно равна 0,224. Порог ограничения Uпорсп в таком случае целесообразно выбрать равным Uпорсп=0,225. При ограничении СП снизу на величину Uпорсп=0,225 все спектральные составляющие в диапазоне ±50 Гц (это ширина вторичного доплеровского спектра отраженного от планера ВО сигнала) принимают равными величине порога Uпорсп. Тем самым исключают из дальнейшей обработки планерную составляющую.

Анализируют ограниченный снизу СП (ОССП) и подсчитывают число точек ОСПП, являющихся максимумами, то есть таких точек, в которых производная амплитудной функции, описывающей ОССП, меняет знак с плюса на минус. При плоской вершине спектральной составляющей (когда точек максимальной амплитуды одной спектральной составляющей несколько) точкой максимума считают первую точку из множества таких точек плоской вершины. На фиг. 4 изображен ОССП, полученный путем описанных выше преобразований из СП, демонстрируемого фиг. 3. Выносными линиями 9 показаны спектральные составляющие, оставшиеся в структуре ОССП после ограничения снизу и режекции планерной составляющей. Выносными линиями 10 показаны точки максимумов спектральных составляющих, учитываемых при подсчете. Число точек масимумов в представленном на фиг. 4 ОССП равно шести.

При числе точек максимумов ОССП не менее 2-х принимают решение о наличии в отраженном сигнале составляющих турбовинтовой модуляции, что является свидетельством наличия и сопровождения реального воздушного объекта (функционального летательного аппарата). При отсутствии спектральных составляющих турбовинтового диапазона, то есть при отсутствии точек максимумов в (числом не менее двух) ОССП принимают окончательное решение о сопровождении или наблюдении ИВИ.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что проверкой выполнения двух описанных выше условий обеспечивается селекция ОЛФ на фоне других объектов отражения радиоволн. Выполнение первого условия возможно только в случае наличия искусственного летательного аппарата, который движется со скоростью, не достижимой для ветра. В первые мгновения выброски ОЛФ оно может двигаться со скоростью близкой к скорости реального ВО. Однако за единицы секунд скорость ОЛФ снизится до минимума и движение ОЛФ сможет продолжаться со скоростью, не превышающей скорости ветра. Малая скорость ОЛФ является признаком, по которому данный ИВИ может быть отселектирован. Однако малую скорость может иметь и зависающий вертолет. Поэтому для проверки принадлежности отраженного сигнала реальному летательному аппарату применяется второй критерий, то есть проверка выполнения условия наличия в спектре отраженного сигнала турбовинтовых составляющих. У отраженного от взлетевшего вертолета сигнала таких составляющих не может не быть. Отмеченные доводы позволяют утверждать, что добавление в способ-прототип указанных выше дополнительных признаков селекции обеспечивает улучшение его результативности и достоверности принимаемых решений в условиях применения пассивных ИВИ в виде ОЛФ.

Способ не предполагает использования дополнительных материальных затрат на его реализацию. Для его осуществления необходимо только изменение программного обеспечения цифровой вычислительной системы РЛС. Используемые способом операции сравнения массивов и проведения спектральных преобразований являются известными и реализуемыми на современном уровне техники. Таким образом, предлагаемый способ селекции ИВИ обладает преимуществом по сравнению с прототипом [14]. Это выражается в том, что он является работоспособным как для имитаторов-ретрансляторов, так и для пассивных имитаторов вторичного излучения в виде облака ленточной фольги. Способ легко реализуем и основан на известных и осуществимых операциях, устройствах и методах. Способ может быть рекомендован для построения перспективных радиолокационных систем дециметрового и сантиметрового диапазонов различного назначения, обладающих режимами сопровождения ВО по угловым координатам и дальности.

Источники информации

1. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов/Под ред. Л.Т. Тучкова. М: Радио и связь, 1985. 236 с.

2. Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М.: Радио и связь, 1984. С. 96-99 (аналог).

3. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. Учебник для вузов. М.: Сов. радио, 1973. 496 с.

4. Радиоэлектронные системы. Справочник. Основы построения и теория. Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника. 2007. 510 с.

5. Справочник по радиолокации/Под ред. М. Сколника. Том 1. Основы радиолокации. Под ред. Я.С. Ицхоки. М.: Сов. радио, 1976. 456 с.

6. Теоретические основы радиолокации/Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Сов. радио, 1970. 560 с.

7. Афинов В. Американский имитатор воздушной цели MALD//Зарубежное военное обозрение, 1998. №5. С. 32.

8. Афинов В. Тенденции развития средств РЭБ авиации Вооруженных сил США на пороге XXI века//Зарубежное военное обозрение, 1998. №6. С. 28-35.

9. Афинов В. Новое направление развития западных средств РЭП индивидуальной защиты самолетов//Зарубежное военное обозрение. 1999. №8. С. 39-42.

10. Патент РФ №2348053 от 27.02.2009 г. G01S 13/02. Способ распознавания ложных воздушных целей. Митрофанов Д.Г., Бортовик В.В., Сафонов А.В., Силаев Н.В. и др. Заявка №2007138527 от 16.10.2007. БИ №6. (аналог).

11. Доброленский Ю.П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. М.: Машиностроение, 1969. 256 с.

12. Митрофанов Д.Г., Прохоркин А.Г. Методы компенсации влияния составляющих турбинного эффекта при построении изображений воздушных целей//Радиотехника, 2006. №9. С. 32-37.

13. Митрофанов Д.Г. Формирование радиолокационных изображений при негативном влиянии турбовинтовой модуляции//Измерительная техника. №7. 2005. С. 60-64.

14. Патент РФ №2694276 от 11.07.2019 г. G01S 13/02. Способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов. Митрофанов Д.Г., Силаев Н.В. и др. Заявка №2018142360 от 29.11.2018 г. БИ №20 (прототип).

15. https://interesnoe.me/source-29468395/post-1103101

16. http://ru-patent.info/21/80-84/2184923.html

17. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/356898

18. http://www.x-libri.ru/elib/shmvg000/00000037.htm

19. Митрофанов Д.Г. Построение двумерного изображения объекта с использованием многочастотного зондирующего сигнала//Измерительная техника. №2. 2001. С. 57-62.

20. Митрофанов Д.Г. Формирование двумерного радиолокационного изображения цели с траекторными нестабильностями полета//Радиотехника и электроника, 2002. Т. 47. №7. С. 852-859.

21. Митрофанов Д.Г. Способ построения двумерного радиолокационного изображения воздушной цели с произвольной нестабильной траекторией полета//Измерительная техника, 2002. №8. С. 7-11.

22. Митрофанов Д.Г. Метод построения радиолокационных изображений аэродинамических летательных аппаратов//Полет, 2006. №11. С. 52-60.

23. Митрофанов Д.Г. Комплексный адаптивный метод построения радиолокационных изображений в системах управления двойного назначения//Теория и системы управления. Известия РАН. 2006. №1. С. 101-118.

24. Стайнберг Б.Д. Формирование радиолокационного изображения самолета в диапазоне СВЧ//ТИИЭР, 1988. №12. Т. 76. С. 26-46.

25. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1977.

Похожие патенты RU2735289C1

название год авторы номер документа
Способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов 2018
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Силаев Николай Владимирович
  • Жбанов Игорь Леонидович
  • Тулузаков Владимир Геннадьевич
  • Богатов Кирилл Викторович
  • Кан Игорь Петрович
  • Бортовик Виталий Валерьевич
RU2694276C1
Способ селекции реальных воздушных объектов на фоне помех, формируемых имитаторами вторичного излучения, за счет использования мобильного радиолокатора 2021
  • Жбанов Игорь Леонидович
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Силаев Николай Владимирович
  • Еременок Сергей Анатольевич
  • Севидов Владимир Витальевич
RU2787471C1
Способ распознавания ложных (имитирующих) целей в многопозиционной радиолокационной станции с широкополосным зондирующим сигналом 2020
  • Мамедов Валерий Александрович
  • Комонов Владимир Сергеевич
  • Сисигин Игорь Васильевич
  • Равдин Дмитрий Анатольевич
  • Колесников Константин Олегович
  • Беляев Артем Владимирович
RU2755993C1
СПОСОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДОПЛЕРОВСКИХ ПОРТРЕТОВ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ 2014
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Романенко Алексей Владимирович
  • Бортовик Виталий Валерьевич
  • Силаев Николай Владимирович
  • Майоров Дмитрий Александрович
  • Бобин Михаил Сергеевич
RU2571957C1
СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЛОЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ 2005
  • Прохоркин Александр Геннадьевич
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Оверченко Александр Григорьевич
  • Маркевич Антон Александрович
  • Романенко Алексей Владимирович
  • Абраменков Александр Викторович
RU2280263C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЛОЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ 2007
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Бортовик Виталий Валерьевич
  • Сафонов Алексей Викторович
  • Силаев Николай Владимирович
  • Ермоленко Виктор Павлович
  • Прохоркин Александр Геннадьевич
  • Майоров Дмитрий Александрович
RU2348053C1
СПОСОБ ВНЕШНЕГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ВЫЯВЛЕНИЯ ФАКТА НАЛИЧИЯ ТРАЕКТОРНЫХ НЕСТАБИЛЬНОСТЕЙ ПОЛЕТА У ВОЗДУШНОГО ОБЪЕКТА ПО СТРУКТУРЕ ЕГО ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ 2014
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Майоров Дмитрий Александрович
  • Бортовик Виталий Валерьевич
  • Романенко Алексей Владимирович
  • Абраменков Виктор Васильевич
  • Сафонов Алексей Викторович
  • Красавцев Олег Олегович
  • Кичулкин Денис Александрович
RU2562060C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЛОЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ ПРИ ДВУХПОЗИЦИОННОМ ЗОНДИРОВАНИИ 2002
  • Митрофанов Д.Г.
  • Бортовик В.В.
  • Николаев А.В.
  • Сафонов А.В.
  • Зотов М.Ю.
  • Митрофанов А.Д.
  • Бочкарев А.В.
RU2225624C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ ДОПЛЕРОВСКИХ ПОРТРЕТОВ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИЗНАКОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА СВЕРХРАЗРЕШЕНИЯ 2015
  • Романенко Алексей Владимирович
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Григорян Даниел Сергеевич
  • Климов Сергей Анатольевич
  • Бортовик Виталий Валерьевич
  • Силаев Николай Владимирович
  • Перехожев Валентин Александрович
  • Торбин Сергей Александрович
RU2589737C1
СПОСОБ ВЫБОРА ИНТЕРВАЛА ИНВЕРСНОГО СИНТЕЗИРОВАНИЯ С РАССЧИТЫВАЕМОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТЬЮ ПОВОРОТА ЦЕЛИ ОТНОСИТЕЛЬНО РАДИОЛОКАТОРА 2007
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Прохоркин Александр Геннадьевич
  • Майоров Дмитрий Александрович
  • Сафонов Алексей Викторович
  • Бортовик Виталий Валерьевич
RU2360267C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 735 289 C1

Реферат патента 2020 года Способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов

Изобретение относится к методам обработки полученной радиолокационным способом информации и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных станциях сопровождения для селекции воздушных объектов (ВО), имитирующих радиолокационные характеристики реальных летательных аппаратов. Техническим результатом изобретения является создание способа селекции имитаторов вторичного излучения (ИВИ), позволяющего распознавать ИВИ в виде сбрасываемых с борта летательного аппарата облаков ленточной фольги (ОЛФ). В способе проводят оценку линейной скорости сопровождаемого воздушного объекта и проверку наличия у него вращающихся элементов (винтов, лопастей воздухозаборников), то есть наличия в его отраженном сигнале турбовинтовых составляющих. Облако легких гибких отражателей типа ОЛФ не может иметь большой скорости перемещения, и через несколько секунд после сбрасывания имеет линейную скорость, близкую к нулевой. Малой скоростью перемещения обладают и другие искусственные ВО типа вертолет. При этом отраженный от вертолета сигнал при всех ракурсах пеленга обладает признаками вторичной модуляции турбовинтового диапазона. В способе принимают решение о сопровождении реального воздушного объекта по наличию в его спектре вторичной модуляции турбовинтового диапазона, в противном случае принимают решение о сопровождении имитатора вторичного излучения. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 735 289 C1

Способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов, заключающийся в том, что в направлении воздушного объекта с помощью радиолокационной станции с периодом повторения импульсных сигналов Ти излучают двухчастотные импульсные сигналы, представляющие собой последовательность радиоимпульсов сантиметрового или дециметрового диапазона, в которой несущие частоты в смежных радиоимпульсах отличаются по частоте на величину Δƒ=ƒ21, где ƒ1 и ƒ2 - несущие частоты смежных радиоимпульсов последовательности соответственно, причем разнос частот Δƒ выбирают не менее 100 МГц, для приема отраженных от исследуемого воздушного объекта радиоимпульсов на частоте ƒ1 с другого направления используют пассивный приемный модуль, включающий антенную систему, приемную систему, настроенную на частоту ƒ1 и задерживающую радиоимпульсы на частоте ƒ2, систему управления антенной, оперативное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, средства связи для приема информации от радиолокационной станции и передачи данных на радиолокационную станцию, причем место расположения пассивного приемного модуля заблаговременно выбирают таким образом, чтобы исследуемый воздушный объект наблюдался из нее под иным по отношению к радиолокационной станции ракурсом, отличающимся не менее чем на десятые доли градуса, принимают радиолокационной станцией отраженные воздушным объектом сигналы, проводят их частотную фильтрацию и усиление, осуществляют с помощью радиолокационной станции автоматическое сопровождение воздушного объекта по дальности R и угловым координатам, то есть по углу места ε и по азимуту β, определяют величины угловых координат и дальности в каждом периоде повторения, по переданным из радиолокационной станции данным о координатах исследуемого воздушного объекта осуществляют его сопровождение пассивным приемным модулем по угловым координатам и дальности, принимают пассивным приемным модулем отраженные воздушным объектом сигналы, проводят их частотную фильтрацию и усиление, с помощью встроенных в радиолокационную станцию и пассивный приемный модуль аналого-цифровых преобразователей переводят амплитуду каждого принятого отраженного воздушным объектом сигнала в цифровую форму, в течение интервала времени Δt порядка 4-5 секунд запоминают методом записи в оперативные запоминающие устройства радиолокационной станции и пассивного приемного модуля амплитуду и точное время приема каждого отраженного импульсного сигнала, из запомненных амплитуд и значений времени приема отраженных нечетных радиоимпульсов на частоте ƒ1 создают в оперативном запоминающем устройстве радиолокационной станции двумерный массив данных M1, а в оперативном запоминающем устройстве пассивного приемного модуля создают массив данных М3, причем элементами указанных массивов являются значения амплитуды и точного времени приема отраженных сигналов за интервал времени Δt, из запомненных амплитуд и значений времени приема отраженных воздушным объектом четных радиоимпульсов на частоте ƒ2 создают в оперативном запоминающем устройстве радиолокационной станции аналогичный указанным выше двумерный массив данных М2, проводят с элементами массивов M1, М2 и М3 операцию устранения составляющих турбовинтового эффекта методом сглаживания с сохранением результатов в строках соответствующих массивов M1, М2 и М3, задаются определенным уровнем ΔU изменения амплитуд отраженных сигналов и с помощью данных массива M1, связывающих амплитуды сигналов с временами их приема, определяют интервал времени ΔtΔU, в течение которого амплитуда отраженных сигналов изменится на величину ΔU, найденный интервал времени ΔtΔU сравнивают с пороговым значением Δtпор, в случае превышения величиной ΔtΔU порогового значения Δtпор принимают окончательное решение о наличии и сопровождении имитатора вторичного излучения, в противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении реального воздушного объекта, данные об амплитудах отраженных сигналов в каждом из массивов M1, М2 и М3 нормируют относительно максимального значения амплитуды в соответствующем массиве, проводят с элементами массивов M1 и М2, выражающими собой отражательные характеристики исследуемого воздушного объекта на частотах ƒ1 и ƒ2 соответственно, процедуру почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия, а затем сравнивают величину интегрального несоответствия с заранее установленной пороговой величиной ΔUпор1, в случае превышения величиной порога ΔUпор1 значения интегрального несоответствия принимают окончательное решение о наличии и сопровождении имитатора вторичного излучения, в противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении реального воздушного объекта, проводят с данными массивов M1 и М3 процедуру почленного сравнения элементов массивов и нахождения интегрального несоответствия ΔUΣ13, сравнивают величину интегрального несоответствия ΔUΣ13 с заранее установленной пороговой величиной ΔUпор2 и в случае превышения пороговой величиной ΔUпор2 значения интегрального несоответствия ΔUΣ13 принимают окончательное решение о наличии и сопровождении имитатора вторичного излучения, в противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении реального воздушного объекта, отличающийся тем, что при регистрации данных о воздушном объекте сохраняют в памяти оперативного запоминающего устройства радиолокационной станции значения угловых координат и дальности воздушного объекта, соответствующие начальному tн и конечному tк моментам времени из интервала Δt, перед проведением с элементами массива M1 операции устранения составляющих турбовинтового эффекта методом сглаживания копируют данные из массива M1 в аналогичный резервный массив данных М1Т, созданный в оперативном запоминающем устройстве радиолокационной станции, для уточнения предварительного решения о наличии реального воздушного объекта сферические координаты воздушного объекта, измеренные радиолокационной станцией в начальный момент времени tн, по известным формулам пересчитывают в прямоугольные координаты хн, yн, zн, сферические координаты воздушного объекта в конечный момент времени tк по известным формулам пересчитывают в прямоугольные координаты хк, yк, zк, определяют величину интервала времени Δt по формуле Δt=tк-tн, рассчитывают длину пути, проделанного воздушным объектом за интервал времени Δt по формуле

после чего вычисляют линейную скорость воздушного объекта Vл по формуле Vл=S/Δt, производят сравнение линейной скорости воздушного объекта Vл с максимально возможной для данного региона скоростью ветра Vвmax, при превышении линейной скоростью воздушного объекта Vл максимально возможной линейной скорости ветра Vвmax принимают окончательное решение о наличии и сопровождении реального воздушного объекта, в противном случае принимают предварительное и требующее уточнения решение о наличии и сопровождении имитатора вторичного излучения, пользуясь информацией о времени приема отраженных сигналов, содержащейся в массиве М1Т, извлекают из массива М1Т частный массив М1ТК отраженных сигналов уменьшенного размера, соответствующий интервалу времени ΔT длительностью 0,5 с, расположенному в конце интервала Δt, проводят с элементами массива М1ТК, выражающими амплитуды отраженного сигнала, операцию дискретного преобразования Фурье, в результате чего получают спектральный портрет воздушного объекта в диапазоне частот от -Fи/2 до +Fи/2, где Fи=1/Tи - частота повторения радиоимпульсов, нормируют все элементы спектрального портрета к величине максимальной по амплитуде спектральной составляющей спектрального портрета, по шкале частот определяют доплеровскую частоту FдВО максимальной по амплитуде составляющей в спектральном портрете, считают, что максимальная по амплитуде спектральная составляющая соответствует отражению радиоволн от планера летательного аппарата, в связи с чем называют ее планерной составляющей, смещают показания шкалы частот спектрального портрета на величину FдВО, в результате чего получают спектральный портрет воздушного объекта, в котором частота планерной составляющей отраженного сигнала становится равной нулю, ограничивают смещенный по частоте нормированный спектральный портрет снизу на величину порога Uпорсп, несколько превышающего амплитуду первой боковой составляющей от максимальной составляющей нормированного спектрального портрета, то есть на величину порядка 0,225, при ограничении спектрального портрета снизу на величину Uпорсп=0,225 все спектральные составляющие в диапазоне ±50 Гц принимают равными величине порога Uпорсп, анализируют ограниченный снизу спектральный портрет и подсчитывают число точек ограниченного снизу спектрального портрета, являющихся максимумами, то есть таких точек, в которых производная функции, описывающей ограниченный снизу спектральный портрет, меняет знак с плюса на минус, причем при плоской вершине спектральной составляющей точкой максимума считают первую точку из множества точек плоской вершины, при числе точек максимумов ограниченного снизу спектрального портрета не менее двух принимают решение о наличии и сопровождении реального воздушного объекта, в противном случае принимают окончательное решение о сопровождении или наблюдении имитатора вторичного излучения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2735289C1

Способ селекции имитаторов вторичного излучения воздушных объектов 2018
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Силаев Николай Владимирович
  • Жбанов Игорь Леонидович
  • Тулузаков Владимир Геннадьевич
  • Богатов Кирилл Викторович
  • Кан Игорь Петрович
  • Бортовик Виталий Валерьевич
RU2694276C1
Способ сопровождения в радиолокационной станции воздушной цели из класса "самолёт с турбореактивным двигателем" при воздействии уводящих по дальности и скорости помех 2019
  • Мужичек Сергей Михайлович
  • Филонов Андрей Александрович
  • Скрынников Андрей Александрович
  • Федотов Александр Юрьевич
  • Ткачева Ольга Олеговна
  • Викулова Юлия Михайловна
  • Корнилов Андрей Александрович
  • Макашин Сергей Леонидович
RU2713635C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЛОЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ 2007
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Бортовик Виталий Валерьевич
  • Сафонов Алексей Викторович
  • Силаев Николай Владимирович
  • Ермоленко Виктор Павлович
  • Прохоркин Александр Геннадьевич
  • Майоров Дмитрий Александрович
RU2348053C1
СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЛОЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ 2005
  • Прохоркин Александр Геннадьевич
  • Митрофанов Дмитрий Геннадьевич
  • Оверченко Александр Григорьевич
  • Маркевич Антон Александрович
  • Романенко Алексей Владимирович
  • Абраменков Александр Викторович
RU2280263C1
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЛОЖНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ ПРИ ДВУХПОЗИЦИОННОМ ЗОНДИРОВАНИИ 2002
  • Митрофанов Д.Г.
  • Бортовик В.В.
  • Николаев А.В.
  • Сафонов А.В.
  • Зотов М.Ю.
  • Митрофанов А.Д.
  • Бочкарев А.В.
RU2225624C1
Дифференциальный редуктор для роторного бурения 1934
  • Каспаров С.К.
SU51222A1
CN 108761411 A, 06.11.2018
JP 2002131416 A, 09.05.2002
CN 106383340 A, 08.02.2017
CN 106526549 A, 22.03.2017.

RU 2 735 289 C1

Авторы

Митрофанов Дмитрий Геннадьевич

Майоров Дмитрий Александрович

Бортовик Виталий Валерьевич

Климов Сергей Анатольевич

Перехожев Валентин Александрович

Даты

2020-10-29Публикация

2020-03-20Подача