Способ повышения эффективности обнаружения цели в условиях воздействия аэрозольных помех неконтактным датчиком цели Российский патент 2023 года по МПК F42C13/02 F41G7/22 

Изобретение относится к области военной техники и может использоваться в неконтактных датчиках цели (НДЦ) боеприпасов класса «поверхность-воздух» и «воздух-воздух», работающих в оптическом диапазоне длин волн.

Одной из основных задач, решаемых НДЦ, помимо обнаружения цели и выдачи команды «Срабатывание» на подрыв боевой части боеприпаса (БЧ), является задача исключения выдачи ложной команды «Срабатывание» при пролете аэрозольных помех (метеообразования - облака, туман, а также искусственно созданных - например, дымы) на всей траектории полета боеприпаса, а также обнаружения цели, находящейся в условиях аэрозольных помех.

Известен способ применения НДЦ, обеспечивающий снижение вероятности ложных срабатываний за счет подачи на НДЦ команды «Взведение», до прихода которой происходит блокировка работы НДЦ и выдачи команды «Срабатывание» независимо от внешней помеховой и целевой обстановки. Способ описан в источниках: «Проектирование, моделирование и надежность взрывателей и систем управления средствами поражения. Курс лекций», А.Х. Горохов, Самарский государственный технический университет; «Тактическая подготовка», раздел 2, §3.1.1, В.Э. Джамунов, Национальный исследовательский университет «МИЭТ». При использовании данного способа снижение вероятности ложных срабатываний обеспечивается за счет снижения вероятности встречи взведенного НДЦ с помехой. НДЦ при этом до прихода команды «Взведение» не отслеживает фоновую обстановку.

Недостатком данного способа является низкая степень защиты НДЦ от аэрозольных помех. Для обеспечения низкой вероятности встречи НДЦ с помехой, подача команды «Взведение» на НДЦ должна происходить на минимально возможном расстоянии до встречи боеприпаса с целью, что само по себе является сложной задачей. На практике команда «Взведение», для исключения пролета боеприпаса с заблокированной командой «Срабатывание» мимо цели, подается на НДЦ с большим упреждением, что увеличивает вероятность встречи взведенного НДЦ с аэрозольными помехами. В случае попадания в поле зрения взведенного НДЦ плотного метеообразования, сигнал от которого превысит порог срабатывания НДЦ, будет сформирована ложная команда «Срабатывание» до встречи с целью, что приведет к преждевременному подрыву боеприпаса.

Известен способ построения НДЦ, обеспечивающий повышение вероятности обнаружения цели на фоне помех, описанный в патенте на изобретение № ЕР 0864073 В1. Многоканальный неконтактный датчик цели в составе боеприпаса имеет не более 4-х приемо-передающих каналов, каждый из которых имеет 2 зоны чувствительности (search arms), расположенные близко друг к другу и расходящиеся не более, чем на несколько градусов. Предлагается различать цель от помехи, сравнивая сигналы в соседних зонах чувствительности, где признаком цели является присутствие сигнала в одной зоне чувствительности и отсутствие в другой, а признаком аэрозольной помехи - присутствие сигнала в обеих зонах чувствительности.

Недостатком данного способа является то, что ввиду близкого расположения зон чувствительности (расхождение не более, чем в несколько градусов), сравнение сигналов в них можно вести только во времени (сигнал от цели появляется сначала в одной зоне чувствительности, затем в другой). При этом накладываются дополнительные требования по частоте повторения излучаемых импульсов (кругового обзора) для снижения вероятности появления цели сразу в обеих зонах чувствительности (тем не менее, при современных скоростях сближения боеприпаса с целью, данный вариант нельзя полностью исключить). Кроме того, данный метод затрудняет применение известного метода «накопления» для проверки достоверности принятого решения, когда полученная информация о наличии цели проверяется на протяжении нескольких обзоров НДЦ (для этого ситуация с наличием сигнала от цели в одной зоне и отсутствием в другой должна сохраняться на протяжении нескольких обзоров НДЦ). Т.к. принимаемые НДЦ сигналы можно охарактеризовать, как реализацию случайного процесса, признак цели, определенный по данному способу, статистически проигрывает признаку цели, определенному в предлагаемом техническом решении (сигнал в 1 из 2 зон чувствительности против 1 из N каналов).

За прототип, как наиболее близкое к заявленному изобретению, выбран способ, описанный в патенте РФ №2730277 «Способ поражения цели управляемой ракетой», в котором снижение вероятности ложных срабатываний достигается адаптацией уровня порога срабатывания к среднестатистическому уровню отраженного сигнала, полученного на участке полета боеприпаса от момента старта до времени подачи на НДЦ команды «Взведение» от помеховых образований, с фиксацией в этом моменте уровней полученных сигналов и установкой адаптированного порога чувствительности НДЦ.

Недостатком описанного в патенте РФ №2730277 способа является то, что он подразумевает фиксацию порога срабатывания по цели на одном уровне, который является среднестатистическим за достаточно продолжительное время полета боеприпаса, и не учитывает конкретную фоновую обстановку в момент встречи с целью.

Как известно (статья Cowell J. Fuzing Validation // RAeS weapon systems and technology Conference. - 2012.), метеообразования имеют большую неоднородность по плотности и, как следствие, большой разброс коэффициента отражения на достаточно коротких дистанциях. График амплитуды принимаемого оптического сигнала, отраженного от облачности показан на фиг. 1.

Вследствие большой неоднородности метеообразований на коротких дистанциях, адаптированный порог в итоге может оказаться заведомо выше необходимого порога срабатывания по цели в случае отсутствия метеообразований в точке встречи, или недостаточно высоким в случае нахождения цели в более плотных метеообразованиях. В первом случае данная ситуация приводит к пропуску цели вследствие недостаточной чувствительности НДЦ, во втором случае к ложной выдачи команды «Срабатывание» вследствие избыточной чувствительности.

Задачей, решение которой обеспечивается предлагаемым изобретением, является повышение эффективности поражения цели в условиях воздействия аэрозольных помех. Изобретение позволяет увеличить вероятность обнаружения цели и уменьшить вероятность ложных срабатываний при работе в условиях аэрозольных помех (метеообразований) за счет более быстрой адаптации уровня порога к текущей помеховой обстановке.

Для повышения эффективности обнаружения цели в условиях воздействия аэрозольных помех неконтактным датчиком цели, заявленное техническое решение основывается на двух методах - «накопления-усреднения», учитывающим данные о фоновой обстановке, полученным НДЦ за время полета, и «анализа пространственного распределения», работающим в реальном времени после взведения НДЦ, и учитывающим помеховую обстановку в пространстве вокруг НДЦ при каждом обзоре. Пример анализа сигнала от цели с учетом помеховой обстановки показан на Фиг. 4

В предлагаемом изобретении описан способ повышения эффективности обнаружения цели в условиях воздействия аэрозольных помех НДЦ, включающим в себя М≥2 приемо-передающих каналов, сигналы в которых регистрируют, записывают и анализируют полученные данные о фоноцелевой обстановке. По результатам анализа вырабатывается адаптированный порог срабатывания Sa, при этом новым является то, что для анализа используются данные, полученные в последних i≥1 круговых обзоров НДЦ, кроме того относительно адаптированного порога срабатывания Sa дополнительно устанавливаются N≥1 порогов для каждого приемо-передающего канала НДЦ с уровнем, отличным от Sa.

При превышении уровнем принимаемого сигнала одного или нескольких порогов в одном или нескольких каналах, в НДЦ анализируют количество и расположение каналов, в которых обнаружено превышение, а также уровни порогов, которые были превышены и на основании этой информации принимают решение об обнаружении цели, помехи, или цели, находящейся на фоне помех. Причем сбор и анализ данных на всех уровнях порогов во всех каналах НДЦ происходит по результатам каждого кругового обзора пространства. В случае обнаружения цели, выдают команду на подрыв боевой части.

По сравнению с прототипом, промежуток времени, за который собранная информация анализируется НДЦ для установления адаптированного порога Sa, сокращен до определенного количества i≥1 круговых обзоров НДЦ, при этом вновь поступающая информация замещает устаревшую (стек). Для реализации такого подхода требуется анализировать собираемые данные постоянно, по мере их поступления, по результатам каждого кругового обзора НДЦ, в том числе после принятия НДЦ команды «Взведение», до самой встречи с целью. Такой подход обеспечивает более гибкую и, следовательно, более достоверную адаптацию порога срабатывания методом «накопления-усреднения» к условиям помеховой обстановки в точке встречи с целью.

Подавляющее большинство боеприпасов, работающих по воздушным целям, оснащены НДЦ с многоканальной схемой обзора пространства (фиг. 2), т.к. неизвестна сторона пролета боеприпаса относительно цели.

Многоканальность НДЦ позволяет вести оценку фоноцелевой обстановки вокруг боеприпаса и производить селекцию цели на фоне метеообразований на основе анализа сигналов в различных каналах на нескольких уровнях порогов и выявлять присутствие цели на фоне помех (метод анализа пространственного распределения). Для реализации данного метода в НДЦ устанавливают относительно адаптированного порога Sa определенное количество N≥1 дополнительных порогов с уровнем, отличным от Sa.

Принятие решений происходит на основе информации, полученной во всех каналах НДЦ на всех уровнях чувствительности: информация о превышении уровнями поступающих сигналов в различных каналах НДЦ указанных порогов используется для оценки пространственной картины помеховой обстановки и различения цели от помехи, а также цели на фоне помехи. Принцип действия заявленного способа пояснен на фиг. 3, 4.

Повышение эффективности обнаружения цели в условиях воздействия аэрозольных помех неконтактным датчиком цели достигается следующим образом.

После запуска боеприпаса в зону предполагаемой встречи с целью, НДЦ самостоятельно или по специальной команде (дальнее взведение), начинает с помощью М≥2 приемо-передающих каналов непрерывно регистрировать данные о фоноцелевой обстановке, записывает данные, полученные в последних i≥1 круговых обзорах НДЦ и анализирует их, определяя среднестатистический уровень сигнала и отличающийся от него на величину ΔS адаптированный порог срабатывания по цели Sa. Относительно порога Sa для каждого канала НДЦ формируются N≥1 дополнительных порогов S₁…S_N. По итогам каждого кругового обзора НДЦ анализирует поступающие сигналы о фоноцелевой обстановке, зафиксированные на всех уровнях порогов во всех каналах. В случае, если на одном из уровней Sx присутствуют сигналы в каналах НДЦ, идущих не по порядку, или в противоположных, то сигналы на данном уровне считаются помехой. В случае, если при этом в одном или нескольких идущих по порядку каналах НДЦ присутствует сигнал на уровне Sx+m, то данные сигналы считаются сигналами от цели на фоне помехи. В случае обнаружения сигнала от цели (на фоне помехи или без помех), НДЦ выдает команду «Срабатывание» на подрыв боевой части боеприпаса.

Использование совокупности всех предложенных и известных признаков позволяет повысить вероятность обнаружения НДЦ целей в условиях воздействия аэрозольных помех и снизить вероятность ложных срабатываний в них.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.

Цитированные источники:

1. Патент РФ на изобретение №2730277 «Способ поражения цели управляемой ракетой»;

2. Патент ЕС № ЕР 864073-В1 «Method for increasing the probability of impact when combating airborn targets, and a weapon designed in accordance with this method»;

3. «Проектирование, моделирование и надежность взрывателей и систем управления средствами поражения. Курс лекций», А.Х. Горохов, Самарский государственный технический университет, 2013 г. http://rtu.samgtu.ru/sites/rtu.samgtu.ru/files/files/gorohov_a.h._proektirovanie_modelirovanie_i_nadezhnost_vzryvateley_i_susp.pdf

4. «Тактическая подготовка», В.Э. Джамунов, Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (https://studfile.net/preview/8860272/page:3/)

5. Cowell J. Fuzing Validation //RAeS weapon systems and technology Conference. - 2012

Изобретение относится к области военной техники и может использоваться в неконтактных датчиках цели (НДЦ) боеприпасов класса «поверхность-воздух» и «воздух-воздух», работающих в оптическом диапазоне длин волн. Способ повышения эффективности обнаружения цели в условиях воздействия аэрозольных помех НДЦ, включающих в себя М≥2 приемо-передающих каналов, сигналы в которых регистрируют и записывают во время полета по траектории. Анализируют записанные данные, формируют адаптированный порог срабатывания НДЦ - Sa, обнаруживают цель и выдают команду на подрыв боевой части боеприпаса (БЧ). Для анализа используют данные, полученные в последних i≥1 круговых обзорах НДЦ, относительно порога Sa для каждого канала НДЦ формируются дополнительно N≥1 порогов срабатывания с уровнем, отличным от Sa. По результатам каждого кругового обзора пространства анализируют поступающие сигналы на всех уровнях, во всех каналах НДЦ. При превышении уровнем принимаемого сигнала уровня одного или нескольких дополнительных порогов в одном или нескольких каналах в НДЦ анализируют количество и расположение каналов, в которых обнаружено превышение, и на основании этой информации принимают решение об обнаружении цели, помехи или цели, находящейся на фоне помех. Техническим результатом является увеличение вероятности обнаружения цели и уменьшение вероятности ложных срабатываний при работе в условиях аэрозольных помех - метеообразований за счет более быстрой адаптации уровня порога к текущей помеховой обстановке. 4 ил.

Способ повышения эффективности обнаружения цели в условиях воздействия аэрозольных помех неконтактным датчиком цели (НДЦ), включающим в себя М≥2 приемо-передающих каналов, сигналы в которых регистрируют и записывают во время полета по траектории, анализируют записанные данные, формируют адаптированный порог срабатывания НДЦ - Sa, обнаруживают цель и выдают команду на подрыв боевой части боеприпаса, отличающийся тем, что для анализа используют данные, полученные в последних i≥1 круговых обзорах НДЦ, относительно порога Sa для каждого канала НДЦ формируются дополнительно N≥1 порогов срабатывания с уровнем, отличным от Sa, по результатам каждого кругового обзора пространства анализируют поступающие сигналы на всех уровнях во всех каналах НДЦ, при превышении уровнем принимаемого сигнала уровня одного или нескольких дополнительных порогов в одном или нескольких каналах в НДЦ анализируют количество и расположение каналов, в которых обнаружено превышение, и на основании этой информации принимают решение об обнаружении цели, помехи или цели, находящейся на фоне помех.