Способ защиты обзорной радиолокационной станции от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, и радиолокационная станция для его осуществления Российский патент 2021 года по МПК G01S13/04 G01S7/36 

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации, в частности, к области защиты обзорных радиолокационных станций (РЛС) от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей.

Известен способ защиты от пассивных помех, основанный на селекции движущейся цели (СДЦ) за счет различия радиальной скорости цели и источников пассивных помех. В этом способе подавляются принятые сигналы, мало перемещающиеся от периода к периоду (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е. Дулевича. - М., Сов. радио, 1978, с. 464-484).

Известная РЛС, реализующая известный способ защиты от пассивных помех, содержит устройство СДЦ, включающее ультразвуковую линию задержки, два усилителя, схему дифференциальной автоматической регулировки усиления, два амплитудных детектора, схему вычитания, видеодетектор. Соединенные между собой первый вход первого усилителя и вход ультразвуковой линии задержки образуют вход устройства СДЦ. Выходы первого и второго усилителей соединены соответственно с первым и вторым входами схемы дифференциальной автоматической регулировки усиления, первый и второй выходы которой соединены со вторыми входами соответственно первого и второго усилителей. Выходы первого и второго усилителей соединены также со входами первого и второго амплитудных детекторов соответственно, выходы которых соединены с соответствующими входами схемы вычитания, выход которой соединен со входом видеодетектора. Выход видеодетектора является выходом устройства СДЦ (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е. Дулевича. - М., Сов. радио, 1978, с. 469-473).

Известные технические решения позволяют обеспечить защиту РЛС от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, однако применительно к обзорным РЛС имеют следующий недостаток.

В каждом направлении луча, где используется СДЦ, требуется излучать несколько зондирующих импульсов. Поскольку в обзорных РЛС времени (количества зондирований) для защиты от пассивных помех с применением СДЦ всей зоны, как правило, недостаточно, то СДЦ в них применяют только в нижней части зоны и на ограниченной дальности. Так как пассивные помехи, создаваемые скоплениями отражателей, могут наблюдаться на разных высотах и в большом количестве, то применение СДЦ для защиты от таких помех во всей зоне обзора в рассматриваемых РЛС оказывается проблематичным.

Наиболее близким к заявляемому является способ защиты обзорной РЛС от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, включающий определение границ областей бланкирования (исключении отметок из радиолокационной информации (РЛИ), выдаваемой потребителю) пассивных помех оператором РЛС по количеству и плотности отметок от отраженных радиолокационных сигналов (далее - отметок) и последующее принятие решения о бланкировании пассивных помех (Ангельский Р.Д., Шестов И.В. Отечественные зенитные ракетные комплексы: Иллюстрированный справочник / Р.Д. Ангельский. - М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2002. - 256 с: ил. - (Военная техника), с. 150-151).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является РЛС (фиг. 1), содержащая передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, синхронизатор 5, индикаторное устройство 6, блок бланкирования пассивных помех 7, при этом выход передатчика 1 соединен со входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 соединен со входом приемника 4, выход приемника 4 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым и вторым входами индикаторного устройства 6, выход которого соединен со входом блока бланкирования пассивных помех 7, выход которого является выходом РЛС, первый и второй выходы синхронизатора 5 соединены соответственно с синхровходами передатчика 1 и индикаторного устройства 6 (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана. - М., Сов. радио, 1970, с. 221, рис. 5.4).

Работа РЛС, наиболее близкой к заявляемой, происходит следующим образом. В процессе обзора зоны РЛС в передатчике 1 по командам синхронизатора 5 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие импульсы, которые с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4, где производится их обнаружение в виде отметок. Отметки с выхода приемника 4 и сигналы с координатного выхода антенны 3, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают соответственно на первый и второй входы индикаторного устройства 6, где отображаются. Оператор РЛС наблюдает радиолокационную обстановку на экране индикаторного устройства 6, визуально определяет области скопления отметок, определяет границы областей бланкирования и выдает их в блок бланкирования пассивных помех 7, где отметки, попадающие в область бланкирования, исключаются из выдаваемой потребителю РЛИ. Незабланкированные отметки с выхода блока бланкирования помех 7 выдаются потребителю РЛИ как целевые.

В наиболее близких технических решениях границы областей бланкирования пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, определяются оператором РЛС визуально - по количеству и плотности отметок, в связи с чем этим техническим решениям присущи следующие недостатки.

Во-первых, в связи с тем, что для оценки радиолокационной обстановки и на основе этой оценки определения и установки границ областей бланкирования пассивных помех оператору требуется время, границы области бланкирования устанавливаются с задержкой на 2-3 периода обзора. В течение этого времени из областей с пассивными помехами потребителю выдается ложная РЛИ. При этом объем ложной РЛИ может оказаться чрезвычайно большим, что, как правило, неприемлемо.

Во-вторых, границы областей бланкирования пассивных помех при визуальной оценке определяются весьма приблизительно, то есть они, как правило, значительно отличаются от реальных. Это приводит к тому, что либо оказываются пропущенными цели (когда область бланкирования превышает область пассивных помех и в нее попадают цели), либо потребителю выдается ложная РЛИ (когда область бланкирования не охватывает полностью область пассивных помех).

Таким образом, недостатком наиболее близких технических решений является недостаточная достоверность выдаваемой РЛИ вследствие низкой точности определения границ области бланкирования пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей.

Техническим результатом (решаемой технической проблемой), таким образом, является увеличение точности определения границ области бланкирования пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, и за счет этого повышение достоверности выдаваемой радиолокационной информации.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты обзорной РЛС от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, включающем определение границ области бланкирования пассивных помех по отметкам от них, принятие решения о бланкировании пассивных помех, согласно изобретению, отметки, соседние по дальности, углу места, азимуту, объединяют в пространственный пакет отметок, в котором определяют среднеквадратическое отклонение (СКО) значений дальности относительно их среднего значения:

где n - количество отметок в пространственном пакете отметок;

R_i - дальность i-й отметки в пространственном пакете отметок, i=1, …, n;

- среднее арифметическое значений дальности отметок в пространственном пакете,

решение о бланкировании пассивных помех принимают в пределах границ пространственного пакета отметок по результатам сравнения величины СКО σ_R с пороговым значением σ_Rpor, определяемым как наибольшее допустимое СКО значений дальности по целям, при этом пространственный пакет отметок бланкируют при выполнении условия:

Указанный технический результат достигается тем, что в РЛС, содержащей передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, синхронизатор, блок бланкирования пассивных помех, при этом выход передатчика соединен со входом антенного переключателя, вход/выход которого соединен с антенной, выход антенного переключателя соединен со входом приемника, первый выход синхронизатора соединен с синхровходом передатчика, выход блока бланкирования пассивных помех является выходом РЛС, согласно изобретению, введены запоминающее устройство координат отметок, блок формирования пространственных пакетов отметок, блок принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок, при этом первый и второй входы запоминающего устройства координат отметок соединены соответственно с выходом приемника и координатным выходом антенны, синхровход запоминающего устройства координат отметок соединен со вторым выходом синхронизатора, выход запоминающего устройства координат отметок соединен со входом блока формирования пространственных пакетов отметок, выход которого соединен со входом блока принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок, выход которого соединен со входом блока бланкирования пассивных помех.

Суть заявляемых технических решений заключается в следующем.

В зоне обзора РЛС возможно появление большого количества отражателей в виде метеообразований, областей ионизации воздуха и т.п. Отраженные от скопления отражателей сигналы являются пассивными помехами, снижающими достоверность выдаваемой РЛИ.

Известно, что обнаружение цели, как и любого отражателя зондирующих сигналов, как правило, происходит в нескольких соседних дискретах по дальности, азимуту, углу места. Такие отметки для уменьшения объема обрабатываемой информации и повышения точности измерения координат цели объединяются в пространственные пакеты отметок (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации, М, «Советское радио», 1974, стр. 152-154).

В изобретении защита обзорной радиолокационной станции от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, осуществляется за счет анализа пространственных пакетов отметок и на основе этого анализа принятия решения о их бланкировании. При анализе используется следующая особенность пространственных пакетов отметок по цели и по пассивной помехи, образованной скоплением отражателей.

Поскольку цель является жесткой конструкцией, сосредоточенной в небольшом объеме, то во всех положениях луча ее пространственного пакета отметки находятся на одинаковой дальности. Количество положений луча, в которых обнаруживаться разное количество отраженных сигналов, а следовательно и разброс значений дальности отметок в разных положениях луча, при этом невелики.

Отражатели же пассивной помехи, образованной скоплениями отражателей, распределены в пространстве случайно и в большем, чем по цели, объеме, поэтому в ее пространственном пакете отметок возникает больший, чем по цели, разброс значений дальности отметок.

В изобретении разброс значений дальности отметок в пространственном пакете оценивается по величине среднеквадратического отклонения (СКО) значений дальности отметок относительно среднего значения. При этом используется математическая формула (1).

На фиг. 2 приведен пример СКО σ_R значений дальности отметок (в метрах) относительно их среднего значения в пространственном пакете при движении цели (Т - время (в секундах) обращения к цели, от момента ее обнаружения в зоне обзора РЛС) и при последующем ее разрушении. Пример взят из экспериментальных измерений. Из рисунка следует, что СКО значений дальности отметок в пространственных пакетах в области разрушения цели, т.е. в области пассивных помех, создаваемых скоплением отражателей, значительно больше, чем по цели.

Решение бланкировать пространственный пакет отметок принимают при СКО дальностей отметок в пакете σ_R, превышающем пороговое значение СКО σ_Rpor, т.е. при выполнении условия (2).

Пороговое значение СКО σ_Rpor определяют заранее, как наибольшее СКО значений дальности отражателей, допустимое по целям. Так, например, если максимальной целью, которая должна обнаруживаться обзорной РЛС, является самолет с габаритами бомбардировщика, то пороговое значение σ_Rpor определяют исходя из СКО дальностей в пространственном пакете по самолету этого типа. Пороговое значение СКО σ_Rpor определяют расчетным путем или с помощью математического моделирования.

Поскольку в заявляемых технических решениях определение величины СКО значений дальности отметок в пространственном пакете отметок (1) и проверка условия (2) осуществляют при каждом формировании пакета, то задержки в принятии решения о бланкировании пассивных помех нет. Границы области бланкирования определяются границами пространственного пакета отметок, то есть с максимально возможной для обзорной РЛС точностью, что обеспечивает высокую достоверность выдаваемой РЛИ. Таким образом достигается заявляемый технический результат.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1 - блок-схема РЛС, наиболее близкой к заявляемой РЛС.

Фиг. 2 - пример экспериментальной зависимости величины СКО σ_R в пакете по цели и в пакете по пассивным помехам, создаваемым скоплениями отражателей, от времени.

Фиг. 3 - блок-схема заявляемой РЛС.

Заявляемый способ осуществляется в РЛС, изображенной на фиг. 3 и содержащей передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, синхронизатор 5, блок бланкирования пассивных помех 7, запоминающее устройство координат отметок 8, блок формирования пространственных пакетов отметок 9, блок принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок 10, при этом выход передатчика 1 соединен со входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 соединен со входом приемника 4, выход приемника 4 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым и вторым входами запоминающего устройства координат отметок 8, первый и второй выходы синхронизатора 5 соединены соответственно с синхровходом передатчика 1 и синхровходом запоминающего устройства координат отметок 8, выход которого соединен со входом блока формирования пространственных пакетов отметок 9, выход которого соединен со входом блока принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок 10, выход которого соединен со входом блока бланкирования пассивных помех 7, выход блока бланкирования пассивных помех 7 является выходом РЛС.

Радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.

Передатчик 1 - импульсного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с. 278).

Антенный переключатель 2 - выполнен на циркуляторе (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с. 146-147).

Антенна 3 - фазированная антенная решетка с электронным сканированием по одной или обеим угловым координатам и с круговым механическим вращением (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2. - М., Сов. радио, 1977, с. 132-138).

Приемник 4 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с. 343-344).

Синхронизатор 5 - выполнен на основе задающего прецизионного генератора и последовательно соединенной с ним цепочки делителей частоты (Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В. Григорина-Рябова. - М., Сов. радио, 1970, с. 602-603).

Блок бланкирования пассивных помех 7 - цифровой процессор, выполняющий операцию бланкирования пространственных пакетов отметок, т.е. исключения пакетов из РЛИ, выдаваемой потребителю (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. - М., Радио и связь, 1984).

Запоминающее устройство координат отметок 8 - запоминающее устройство, выполнено на стандартных микросхемах (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. - М., Радио и связь, 1984).

Блок формирования пространственных пакетов отметок 9 - цифровой процессор, выполняющий проверку критерия близости отметок по всем координатам, и объединение в пространственный пакет соседних по координатам дальность, азимут, угол места отметок (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. - М., Радио и связь, 1984).

Блок принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок 10 - цифровой процессор (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. - М., Радио и связь, 1984), выполняющий вычисление величины σ_R по формуле (1) и сравнение ее с пороговым значением σ_Rpor. Выдается сигнал о бланкировании пространственного пакета отметок при выполнении условия (2).

Работа заявляемой РЛС происходит следующим образом. В процессе обзора зоны РЛС в передатчике 1 по командам синхронизатора 5 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие импульсы, которые с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4, где обнаруживаются в виде отметок. Отметки с выхода приемника 4 и сигналы, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают соответственно на первый и второй входы запоминающего устройства координат отметок 8, где по мере обзора зоны РЛС запоминаются их координаты. Координаты отметок из запоминающего устройства координат отметок 8 по командам с синхронизатора 5 подаются на вход блока формирования пространственных пакетов отметок 9, где соседние по дальности, углу места, азимуту отметки объединяются в пространственные пакеты. Координаты отметок, входящих в пространственный пакет, передаются в блок принятия решения о бланкировании 10, где по формуле (1) определяется СКО σ_R и после сравнения его с пороговым значением σ_Rpor (2) принимается решение о бланкировании пакета. Если условие (2) выполняется, то считается, что пространственный пакет состоит из отметок от помех, и он должен быть забланкирован, при этом с выхода блока 10 выдается соответствующий сигнал, по которому в блоке бланкирования пассивных помех 7 пакет исключается из РЛИ, выдаваемой потребителю. Если условие (2) не выполняется, то пакет считается целевым и с выхода блока 7 выдается потребителю РЛИ.

Таким образом достигается заявляемый технический результат и решается техническая проблема.

Группа изобретений относится к области радиолокации, в частности к защите обзорных радиолокационных станций от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей. Техническим результатом является увеличение точности определения границ области бланкирования пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, и за счет этого повышение достоверности выдаваемой радиолокационной информации. В заявленном способе соседние по дальности, углу места, азимуту отметки объединяют в пространственный пакет отметок, в котором определяют среднеквадратическое отклонение (СКО) значений дальности отметок относительно их среднего значения, решение о бланкировании пассивных помех принимают в пределах границ пространственного пакета отметок при превышении упомянутым СКО порогового значения СКО, определяемого как наибольшее допустимое СКО значений дальности по целям. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ защиты обзорной радиолокационной станции от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, включающий определение границ области бланкирования пассивных помех по отметкам от них, принятие решения о бланкировании пассивных помех, отличающийся тем, что отметки, соседние по дальности, углу места, азимуту, объединяют в пространственный пакет отметок, в котором определяют среднеквадратическое отклонение (СКО) значений дальности относительно их среднего значения:

где n - количество отметок в пространственном пакете отметок;

R_i - дальность i-й отметки в пространственном пакете отметок, i=1, …, n;

- среднее арифметическое значений дальности отметок в пространственном пакете,

решение о бланкировании пассивных помех принимают в пределах границ пространственного пакета отметок по результатам сравнения величины СКО σ_R с пороговым значением σ_Rpor, определяемым как наибольшее допустимое СКО значений дальности по целям, при этом пространственный пакет отметок бланкируют при выполнении условия:

2. Радиолокационная станция (РЛС) для осуществления способа защиты обзорной РЛС от пассивных помех, создаваемых скоплениями отражателей, содержащая передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, синхронизатор, блок бланкирования пассивных помех, при этом выход передатчика соединен с входом антенного переключателя, вход/выход которого соединен с антенной, выход антенного переключателя соединен с входом приемника, первый выход синхронизатора соединен с синхровходом передатчика, выход блока бланкирования пассивных помех является выходом РЛС, отличающаяся тем, что введены запоминающее устройство координат отметок, блок формирования пространственных пакетов отметок, блок принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок, при этом первый и второй входы запоминающего устройства координат отметок соединены соответственно с выходом приемника и координатным выходом антенны, синхровход запоминающего устройства координат отметок соединен со вторым выходом синхронизатора, выход запоминающего устройства координат отметок соединен с входом блока формирования пространственных пакетов отметок, выход которого соединен с входом блока принятия решения о бланкировании пространственного пакета отметок, выход которого соединен с входом блока бланкирования пассивных помех.