Способ повышения точности определения дальности до нелинейного рассеивателя при помощи нелинейного радиолокатора, использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы Российский патент 2024 года по МПК G01S13/34 G01S13/88 F41H11/136 

Изобретение относится к области нелинейной радиолокации использующей сигнал, рассеянный нелинейным рассеивателем на частоте одной из гармоник зондирующего сигнала, в качестве принимаемого полезного сигнала. Нелинейный рассеиватель - это обобщённое название целей в нелинейной радиолокации. Нелинейным рассеивателем называется класс объектов, содержащих в своей конструкции или в своем составе нелинейные элементы, присоединенные к проводникам. В результате воздействия зондирующего сигнала на нелинейный рассеиватель по указанным проводникам протекают токи на частоте зондирующего сигнала, в результате на нелинейных элементах наводятся ЭДС на частоте зондирующего сигнала. В силу нелинейного характера вольт-амперных характеристик нелинейных элементов, протекающие через них токи искажаются, в результате в спектре данных токов появляются новые спектральные составляющие на частотах гармоник или комбинационных составляющих зондирующего сигнала. Эти гармоники или комбинационные составляющие зондирующего сигнала протекая через проводники, присоединённые к нелинейным элементам, переизлучаются в пространство. Появление в спектре отражённого сигнала указанных гармоник или комбинационных составляющих зондирующего сигнала является информационным признаком нахождения в зоне облучения нелинейного радиолокатора нелинейного рассеивателя. Рассеиваемые нелинейным рассеивателем сигналы очень слабые. Поэтому в качестве рабочих принимаемых сигналов используются нелинейные продукты второго или третьего порядков, как самые интенсивные, а для работы нелинейного радиолокатора принципиально предварительное очищение излучаемого зондирующего сигнала от паразитных нелинейных продуктов, и защита приёмника от блокирования зондирующим сигналом путем фильтрации.

Известен по [Переносной детектор нелинейных переходов «NR-900EK»/ Руководство по эксплуатации. ЮТДН 468165003 РЭ. - ЗАО «Группа защиты - ЮТТА»; Интернет-сайт http://www.detektor.ru.; R.O., Hager Harmonic radar systems for near ground in foliage nonlinear scatterers. // IEEE Trans. on Aerospace and Electron Systems. 1976. V.12. № 2. P.230] способ определения нелинейным радиолокатором дальности до нелинейного рассеивателя, заключающийся в том, что:

- нелинейным радиолокатором использующим в качестве принимаемого сигнала n-ю гармонику зондирующего сигнала, в направлении нелинейного рассеивателя излучаются, очищенные от побочных нелинейных продуктов, радиоимпульсы зондирующего сигнала в виде последовательности из M одинаковых радиоимпульсов зондирующего сигнала с периодом Т и длительностью τ _, и частотой заполнения равной f_ЗС , при этом, передний фронт первого радиоимпульса зондирующего сигнала является стартом для работы всех систем нелинейного радиолокатора,

- одновременно приёмником, настроенным на частоту (nf_ЗС), принимается принимаемый сигнал, состоявший из смеси шума и последовательности из M одинаковых переизлучаемых нелинейным рассеивателем радиоимпульсов рассеянного сигнала с периодом Т, длительностью τ и частотой заполнения равной (nf_ЗС),

- принимаемый сигнал преобразуется в приемнике в M реализаций сигнала промежуточной частоты с длительностью реализации Т, являющейся периодом для всех систем приемника нелинейного радиолокатора, при этом каждая реализация сигнала промежуточной частоты содержит шум и радиоимпульс преобразованного сигнала, имеющий длительность τ и частоту заполнения равную f_ПС,

- все M реализаций сигнала промежуточной частоты в приемнике синхронно суммируются с периодом Т, при этом формируется результирующий сигнал с длительностью равной Т, состоящий из шума и суммированного радиоимпульса с длительностью τ и частотой заполнения f_ПС,

- результирующий сигнал пропускается через согласованный фильтр, согласованный с суммированным радиоимпульсом, имеющим длительность τ и частоту заполнения f_ПС,

- по значению времени t, соответствующему положению основного максимума в сигнале на выходе согласованного фильтра оценивают дальность до цели, а по длительности Δt основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра оценивают точность определения дальности до нелинейного рассеивателя.

Описанный выше способ выбран аналогом. Недостатком способа - аналога является низкая точность в определении дальности до нелинейного рассивателя: на выходе согласованного фильтра, полезный сигал выходит за уровень шумов, однако длительность Δt основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра больше, чем длительность радиоимпульса зондирующего сигнала τ.

Этот недостаток преодолен в способе определения дальности до нелинейного рассеивателя при помощи нелинейного радиолокатора использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы, известного по [Беляев В.В., Маюнов А.Т., Разиньков С.Н. Оценка характеристик обнаружения объектов средствами нелинейной радиолокации при использовании ЛЧМ сигналов. // Зарубежная радиоэлектроника: Успехи современной радиоэлектроники, 2003; Н.Ю. Бабанов, В.В. Дмитриев, И.Н. Замятина О применении ЛЧМ-зондирующих сигналов в нелинейной радиолокации // Вестник НГИЭИ (технические науки), 2018, №3(82), Стр. 18-27; В.В. Дмитриев, И.Н. Замятина Патент РФ RU 2621319 C1 Способ и устройство измерения дальности в двухчастотном нелинейном радиолокаторе // Опубликовано: 02.06.2017 Бюл. № 16 ], заключающийся в том, что:

- нелинейным радиолокатором использующим в качестве принимаемого сигнала n-ю гармонику зондирующего сигнала, в направлении нелинейного рассеивателя излучаются, очищенные от побочных нелинейных продуктов, радиоимпульсы зондирующего сигнала в виде последовательности из M одинаковых радиоимпульсов зондирующего сигнала с периодом Т и длительностью τ, у которых частота заполнения изменяется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения Δf_ЗС, а центральная частота равна f_ЗС, при этом, передний фронт первого радиоимпульса зондирующего сигнала является стартом для работы всех систем нелинейного радиолокатора,

- одновременно приёмником, настроенным на частоту (nf_ЗС), принимается принимаемый сигнал, состоявший из смеси шума и последовательности из M одинаковых переизлучаемых нелинейным рассеивателем радиоимпульсов рассеянного сигнала с периодом Т, длительностью τ, а частота их заполнения меняется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС), при этом центральная частота радиоимпульсов рассеянного сигнала равна (nf_ЗС),

- принимаемый сигнал преобразуется в приемнике в M реализаций сигнала промежуточной частоты с длительностью реализации Т, являющейся периодом для всех систем приемника нелинейного радиолокатора, при этом каждая реализация сигнала промежуточной частоты содержит шум и радиоимпульс преобразованного сигнала, имеющий длительность τ и изменяющий свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС) с центральной частотой реализации сигнала промежуточной частоты равной f_ПС,

- все M реализаций сигнала промежуточной частоты в приемнике синхронно суммируются с периодом Т, при этом формируется результирующий сигнал с длительностью равной Т, состоящий из шума и суммированного радиоимпульса, частота заполнения которого меняется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС) с центральной частотой реализации сигнала промежуточной частоты равной f_ПС,

- результирующий сигнал пропускается через согласованный фильтр, согласованный с суммированным радиоимпульсом, имеющим длительность τ, частоту заполнения меняющуюся по линейному закону в диапазоне (nΔf_ЗС) с центральной частотой равной f_ПС,

- по значению времени t, соответствующему положению основного максимума в сигнале на выходе согласованного фильтра оценивают дальность до цели, а по длительности Δt основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра оценивают точность определения дальности до нелинейного рассеивателя.

Указанный способ определения дальности нелинейным радиолокатором использующим линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы существенно лучше аналога - способа определения нелинейным радиолокатором дальности до нелинейного рассеивателя, представленного выше. Длительность основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра Δt , по которой оценивается точность определения дальности до нелинейного рассеивателя, существенно меньше длительности радиоимпульса зондирующего сигнала τ. Этот способ предлагается в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что при суммировании и квазиоптимальной обработке принимаемой смеси шума и полезного сигнала в согласованном фильтре улучшается только отношение сигал/шум, а разрешающая способность не зависит от времени накопления сигнала, то есть от числа обрабатываемых в приемнике реализаций смеси шума и сигнала рассеянного нелинейным рассивателем. Улучшение разрешающей способности возможно только путем расширения ширины спектральной полосы Δf_ЗС зондирующего сигнала, однако этот путь ограничен частотными свойствами нелинейных рассеивателей.

Указанный недостаток устраняется в предлагаемом способе повышения точности определения дальности до нелинейного рассеивателя при помощи нелинейного радиолокатора, использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы, заключающийся в том, что:

- нелинейным радиолокатором использующим в качестве принимаемого сигнала n-ю гармонику зондирующего сигнала, в направлении нелинейного рассеивателя излучаются, очищенные от побочных нелинейных продуктов, радиоимпульсы зондирующего сигнала в виде последовательности из M одинаковых радиоимпульсов зондирующего сигнала с периодом Т и длительностью τ, у которых частота заполнения изменяется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения Δ f_ЗС, а центральная частота равна f_ЗС, при этом, передний фронт первого радиоимпульса зондирующего сигнала является стартом для работы всех систем нелинейного радиолокатора,

- одновременно приёмником, настроенным на частоту (nf_ЗС), принимается принимаемый сигнал, состоявший из смеси шума и последовательности из M одинаковых переизлучаемых нелинейным рассеивателем радиоимпульсов рассеянного сигнала с периодом Т, длительностью τ, а частота их заполнения меняется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС), при этом центральная частота радиоимпульсов рассеянного сигнала равна (nf_ЗС),

- принимаемый сигнал преобразуется в приемнике в M реализаций сигнала промежуточной частоты с одинаковой длительностью реализации, являющейся периодом для всех систем приемника нелинейного радиолокатора, при этом каждая реализация сигнала промежуточной частоты содержит шум и радиоимпульс преобразованного сигнала, имеющий длительность τ и изменяющий свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС), при этом спектральная полоса тракта сигнала промежуточной частоты ограничивается спектром радиоимпульса преобразованного сигнала, а центральная частота первой реализации сигнала промежуточной частоты равна f_ПС,

- а у каждой следующей m-й реализации сигнала промежуточной частоты после первой реализации сигнала промежуточной частоты центральная частота реализации сигнала промежуточной частоты и границы спектральной полосы тракта сигнала промежуточной частоты постоянно увеличиваются или постоянно уменьшаются на величину (nΔf_ЗС),

- все M реализаций сигнала промежуточной частоты в приемнике синхронно суммируются с периодом равным длительности реализации, при этом формируется результирующий сигнал с длительностью равной длительности реализации, состоящий из шума и суммированного радиоимпульса, частота заполнения которого меняется по линейному закону,

- результирующий сигнал пропускается через согласованный фильтр, согласованный с суммированным радиоимпульсом, имеющим длительность (Mτ), частота заполнения которого, меняется по линейному закону в диапазоне (MnΔf_ЗС), при этом если при преобразовании принимаемого сигнала в M реализаций сигнала промежуточной частоты центральная частота реализации сигнала промежуточной частоты постоянно увеличивается, то частота заполнения суммированного радиоимпульса меняется от частоты (f_ПС-0,5nΔf_ЗС) до частоты (f_ПС+(M-0,5)nΔf_ЗС), а если при преобразовании принимаемого сигнала в M реализаций сигнала промежуточной частоты центральная частота реализации сигнала промежуточной частоты постоянно уменьшается, то частота заполнения суммированного радиоимпульса меняется от частоты (f_ПС+0,5nΔf_ЗС) до частоты (f_ПС-(M-1,5)nΔf_ЗС),

- по значению времени t, соответствующему положению основного максимума в сигнале на выходе согласованного фильтра оценивают дальность до цели, а по длительности Δt основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра оценивают точность определения дальности до нелинейного рассеивателя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение точности определения дальности до нелинейного рассеивателя в нелинейном радиолокаторе, использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы при сохранении параметров обнаружения не хуже, чем у прототипа. В предлагаемом способе длительность Δ t основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра, определяющая погрешность определения дальности до нелинейного рассеивателя, уменьшается с увеличением величины M - числа обрабатываемых в приемнике реализаций смеси шума и сигнала рассеянного нелинейным рассивателем.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при обработке принимаемой приемником нелинейного радиолокатора серии сигналов с периодом Т в виде M реализаций смеси шума и рассеянного нелинейным рассивателем сигнала в виде последовательности из M линейно-частотно-модулированных радиоимпульсов рассеянного сигнала с ростом величины M улучшаются одновременно и отношение сигнал/шум и точность определения дальности до нелинейного рассеивателя.

Это происходит по той причине, что и для прототипа, и для предлагаемого технического решения при формировании результирующего сигнала шумы складываются некогерентно, то есть складываются их мощности, при этом амплитуда шума в результирующем сигнале вырастет в M^0,5 раз.

При формировании суммированного радиоимпульса в прототипе происходит когерентное сложение сигналов одинаковых радиоимпульсов преобразованного сигнала изменяющих свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС) с длительностями τ и центральной частотой f_ПС. В результате в прототипе на выходе согласованного фильтра амплитуда сигнала вырастает в M раз, а длительность основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра будет уменьшена до величины близкой к Δt≅1/(nΔf_ЗС).

При формировании суммированного радиоимпульса в предлагаемом техническом решении происходит синхронное сложение разных сигналов радиоимпульсов преобразованного сигнала изменяющих свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС) с длительностями τ и центральными частотами отличающимися тоже на (nΔf_ЗС). При этом формируется суммированный радиоимпульс изменяющий свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (MnΔf_ЗС).

В результате в предлагаемом техническом решении на выходе согласованного фильтра амплитуда сигнала вырастает в M раз как и у прототипа, а длительность основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра будет уменьшена до величины близкой к Δ t≅1/(MnΔf_ЗС), то есть в M раз меньше, чем у прототипа.

Новым является то, что в новом техническом решении использован асинхронный режим работы нелинейного радиолокатора, а именно за счет сочетания излучения зондирующего сигнала в виде последовательности из M одинаковых радиоимпульсов с периодом Т и длительностью τ, у которых частота заполнения изменяется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения Δf_ЗС, а центральная частота равна f_ЗС и одновременной синхронной обработки принимаемого сигнала в приемнике с периодом (Т-τ ) на вход согласованного фильтра в приемнике поступает линейно-частотно-модулированный суммированный радиоимпульс с диапазоном изменения частоты в M раз больше, чем у прототипа, что и повышает точность определения дальности нелинейным радиолокатором при сохранении соотношения сигнал/шум.

Предлагаемый способ повышения точности определения дальности до нелинейного рассеивателя при помощи нелинейного радиолокатора использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы может быть реализован в нелинейном радиолокаторе, использующем линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы, с улучшенной точностью определения дальности, блок-схема которого представлена на фиг. 1, здесь: 1 - Тактовый генератор видеоимпульсов с периодом τ, 2 - Формирователь видеоимпульсов зондирующего сигнала с периодом T, 3 - Формирователь периодов (T-τ), 4 - Генератор линейно-частотно-модулированных зондирующих радиоимпульсов, 5 - Усилитель зондирующего сигнала, 6 - Полосовой фильтр зондирующего сигнала, 7 - Антенна зондирующего сигнала, 8 - Нелинейный рассеиватель, 9 - Антенна принимаемого сигнала, 10 - Полосовой фильтр принимаемого сигнала, 11 - Усилитель принимаемого сигнала, 12 - Смеситель, 13 - Счетчик номера периода m, 14 - Гетеродин, 15 - Сумматор, 16 - Согласованный фильтр, 17 - Линия задержки на период (T-τ), 18 - Индикатор, 19 - Цифровой полосовой фильтр промежуточной частоты.

Выход Тактового генератора 1 видеоимпульсов с периодом τ соединен: с входом Формирователя 2 видеоимпульсов зондирующего сигнала с периодом T , и входом Формирователя 3 периодов (T-τ). Выход Формирователя 2 видеоимпульсов зондирующего сигнала с периодом T соединен с входом Генератора 4 линейно-частотно-модулированных зондирующих радиоимпульсов. Выход Генератора 4 линейно-частотно-модулированных зондирующих радиоимпульсов соединен с входом Усилителя 5 зондирующего сигнала. Выход Усилителя 5 зондирующего сигнала соединен с входом Полосового фильтра 6 зондирующего сигнала.

Выход Усилителя 5 зондирующего сигнала соединен со входом Антенны 7 зондирующего сигнала. Нелинейный рассеиватель 8 находится в зоне облучения антенны 7 зондирующего сигнала и в зоне приема антенны 9 принимаемого сигнала. Выход Антенны 9 принимаемого сигнала соединен с входом Полосового фильтра 10 принимаемого сигнала. Выход Полосового фильтра 10 принимаемого сигнала соединен со входом Усилителя 11 принимаемого сигнала. Выход Усилителя 11 принимаемого сигнала соединен с первым входом Смесителя 12. Выход Формирователя 3 периодов (T-τ) соединен со: входом Счетчика 13 номера периода m, первым входом Гетеродина 14, первым входом Сумматора 15, первым входом Линии задержки 16 на период (T-τ), первым входом Согласованного фильтра 17, первым входом Индикатора18, первым входом Цифрового полосового фильтра 19.

Выход Счетчика 13 номера периода m соединен со входом Гетеродина 14 и вторым входом Цифрового полосового фильтра 19.

Выход Гетеродина 14 соединен со вторым входом Смесителя 12.

Выход Смесителя 12 соединен с третьим входом Цифрового полосового фильтра 19 промежуточной частоты. Выход Цифрового полосового фильтра 19 промежуточной частоты соединен со вторым входом Сумматора 15 и одновременно со вторым входом Линии задержки 16 на период (T-τ). Выход Линии задержки 16 на период T-τ соединен с третьим входом Сумматора 15. Выход Сумматора 15 соединен со вторым входом Согласованного фильтра17. Выход Согласованного фильтра 17 соединен со вторым входом Индикатора18.

Опишем функционирование нелинейного радиолокатора, использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы, с улучшенной точностью определения дальности для M=3.

1) Тактовый генератор 1 формирует последовательность тактовых коротких видеоимпульсов период которых равен τ , представленных на фиг. 2, кривая 1.

2) Эта последовательность тактовых коротких видеоимпульсов поступает на вход Формирователя 2 видеоимпульсов зондирующего сигнала с периодом T, где формируется последовательность видеоимпульсов с периодом T и длительностями τ, представленная на фиг. 2, кривая 2.

3) Одновременно последовательность тактовых коротких видеоимпульсов период которых равен τ с тактового генератора 1 поступает на вход Формирователя 3 периодов (T-τ), где на их основе формируется последовательность, являющейся периодом для всех систем приемника нелинейного радиолокатора, в виде коротких синхронизирующих видеоимпульсов с периодом (T-τ), представленная на фиг. 2, кривая 3.

4) Последовательность видеоимпульсов с периодом T с выхода Формирователя 2 видеоимпульсов зондирующего сигнала с периодом T поступает на вход Генератора 4 линейно-частотно-модулированных зондирующих радиоимпульсов, где формируется последовательность из M (M=3) одинаковых радиоимпульсов зондирующего сигнала у которых центральная частота равна f_ЗС, частота заполнения изменяется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения Δf_ЗС , длительность равна τ, а период повторения Т, представленная на фиг. 2 кривая 4.

5) Эта последовательность радиоимпульсов зондирующего сигнала усиливается в Усилителе 5 зондирующего сигнала, очищается от побочных нелинейных продуктов в Полосовом фильтре 6 зондирующего сигнала и излучаются при помощи Антенны 7 зондирующего сигнала в направлении нелинейного рассеивателя 8.

6) Одновременно с выхода Формирователя 3 периодов (T-τ) синхронизирующая последовательность (фиг. 2 кривая 3) в виде коротких синхронизирующих видеоимпульсов с периодом (T-τ) поступает на: вход Счетчика 13 номера периода m, первый вход Гетеродина 14, первый вход Сумматора 14, первый вход Линии задержки 16 на период (T-τ), первый вход Согласованного фильтра 17, первый вход Индикатора 18, первый вход Цифрового полосового фильтра 19 осуществляя синхронизацию работы приемника нелинейного радиолокатора.

7) Счетчиком 13 номера периода m отсчитывается текущий номера периода m, который передается на Гетеродин 14 и на второй вход Цифрового полосового фильтра 19.

8) Одновременно в результате проявления эффекта нелинейного рассеяния на нелинейном рассеивателе 8 происходит нелинейное преобразование радиоимпульсов зондирующего сигнала, в результате которого на частоте n-й гармоники зондирующего сигнала в направлении Антенны 9 принимаемого сигнала переизлучаются радиоимпульсы рассеянного сигнала с периодом Т, длительностью τ, центральной частотой равной (nf_ЗС), частота заполнения которых меняется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения (nΔf_ЗС), представленная на фиг. 2 кривая 5.

9) Радиоимпульсы рассеянного сигнала принимаются Антенной 9 принимаемого сигнала, проходят через Полосовой фильтр 10 принимаемого сигнала и вместе с шумом и помехами поступают на вход Усилителя 11 принимаемого сигнала.

10) С выхода Усилителя 11 принимаемого сигнала смесь шума и последовательности из M одинаковых переизлучаемых нелинейным рассеивателем радиоимпульсов рассеянного сигнала с периодом Т, представленная на фиг. 2 кривая 6, поступает на первый вход Смесителя 12.

11) Одновременно в Гетеродине 14 на основе поступающих на входы синхронизирующей видеоимпульсов с периодом (T-τ) и текущего номера периода m формируется сигнал гетеродина в виде узкополосного радиоимпульса с длительностью (T-τ) и частотой f_Г, определяемой в соответствии с зависимостью (f_Г=f_Г1-(m-1)Δnf_ЗС), где f_Г1=const. Этот сигнал поступает на гетеродинный второй вход Смесителя 12.

12) В то же время, на основе поступающих на входы Цифрового полосового фильтра 19 промежуточной частоты сигналов: на вход 1 синхронизирующих видеоимпульсов с периодом (T-τ) и на вход 2 текущего номера периода m, в Цифровом полосовом фильтре 19 промежуточной частоты формируется полоса пропускания от f_ПС1 до f_ПС2 , соответствующая спектру текущего радиоимпульса преобразованного сигнала с центральной частотой f_ПС в соответствии с зависимостями:

f_{ПС =} nf_ЗС-f_Г1-(m-1)Δnf_ЗС,

f_{ПС1 =} nf_ЗС-f_Г1-(m-0,5)Δnf_ЗС,

f_{ПС2 =} nf_ЗС-f_Г1-(m-1,5)Δnf_ЗС.

13) В Смесителе 12 происходит нелинейное преобразование суммы сигнала гетеродина и смеси шума и последовательности из M одинаковых переизлучаемых нелинейным рассеивателем радиоимпульсов рассеянного сигнала с периодом Т.

14) Одна из компонент нелинейного преобразования сигналов в смесителе с частотой f_{ПС =} nf_ЗС-f_Г1-(m-1)Δnf_ЗС, находящаяся в частотной полосе от частоты (f_ПС+0,5nΔf_ЗС) до частоты (f_ПС-(M-1,5)nΔf_ЗС), представленная на фиг. 2 кривая 7, проходит через Цифровой полосовой фильтр 19 промежуточной частоты и поступает одновременно на вторые сигнальные входы Сумматора 15 и Линии задержки 16 на период (T-τ).

15) В системе Сумматор 15 и Линия задержки 16 на период (T-τ) все M реализаций сигнала промежуточной частоты синхронно суммируются с периодом (T-τ) в течении M периодов.

16) При последнем M-м периоде суммирования на выходе Сумматора 15 формируется результирующий сигнал с длительностью равной длительности реализации, состоящий из шума и суммированного радиоимпульса, частота заполнения которого меняется по линейному закону, представленный на фиг. 2 кривая 8.

Этот результирующий сигнал, сформированный на M-м периоде суммирования с выхода Сумматора 15 поступает на вход Согласованного фильтра 17.

17) По значению времени t, соответствующему положению основного максимума в сигнале на выходе согласованного фильтра, представленного на фиг. 2 кривая 9, оценивают дальность до цели, а по длительности Δt основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра оценивают точность определения дальности до нелинейного рассеивателя.

Для реализации предлагаемого технического решения могут быть использованы блоки и приборы, выпускаемые в настоящее время промышленностью, а так же описанные в прототипе [В.В. Дмитриев, И.Н. Замятина Патент РФ RU 2621319 C1 Способ и устройство измерения дальности в двухчастотном нелинейном радиолокаторе // Опубликовано: 02.06.2017 Бюл. № 16]. В частности, Генератор 4 линейно-частотно-модулированных зондирующих радиоимпульсов, Усилитель 5 зондирующего сигнала, Полосовой фильтр 6 зондирующего сигнала, Антенна 7 зондирующего сигнала в предлагаемом техническом решении могут реализоваться аналогично передатчику, формирующему ЛЧМ сигнал с полосой Δf на несущей частоте f₁ в патенте РФ RU 2621319 C1. Кроме того может быть использовано стандартное промышленное оборудование: ЛЧМ генераторы сигнала типа AnaPico серии RFSG12,20,26 и RFSU6,12,20,26,40; Мощные широкополосные СВЧ-усилители типа MS0082540, антенны типа П6-33.

Наиболее перспективным объектом поиска - то есть нелинейным рассивателем могут выступать мины с электронными взрывателями, описанные в [Г.Н. Щербаков Средства обнаружения управляемых взрывных устройств. Специальная техника, 2000, №5 с. 40-43].

Антенна 9 принимаемого сигнала, как и Антенна 7 зондирующего сигнала могут быть изготовлены по [Кочержевский Г.Н. Антенн-фидерные устройства. - М.: Связь, 1972].

Полосовой фильтр 10 принимаемого сигнала, Полосовой фильтр 6 зондирующего сигнала могут быть изготовлены по [В.П. Леонченко, А.Л. Фельдштейн, Л.А. Шепелянский Расчет полосковых фильтров на встречных стержнях. Справочник. Москва: Издательство «Связь», 1975].

В качестве Усилителя 11 принимаемого сигнала может быть применен стандартный малошумящий усилитель MAHW001040-03 фирмы МИКРАН.

Смеситель12 может быть изготовлен по [Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1981 - 295с].

В качестве Гетеродина 14 может быть использован измерительный высокочастотный генератор АКИП-7SG382.

Сумматор 15, Линия задержки 16 на период (T-τ), Согласованный фильтр 17, Гетеродин 14 - могут быть выполнены аналогично [В.В. Дмитриев, И.Н. Замятина Патент РФ RU 2621319 C1 Способ и устройство измерения дальности в двухчастотном нелинейном радиолокаторе // Опубликовано: 02.06.2017 Бюл. № 16], либо на основе сигнального процессора по [А.И. Тяжев; В.Г. Иванова Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры: учеб. пособие - Самара: ИУНЛ ПГУТИ, 2008 .- 307 с. - URL: https://rucont.ru/efd/278729] в виде цифрового блока обработки сигналов.

Цифровой полосовой фильтр 19 промежуточной частоты может быть выполнен на основе сигнального процессора по [А.И. Тяжев; В.Г. Иванова Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры: учеб. пособие - Самара: ИУНЛ ПГУТИ, 2008 .-- 307 с. - URL: https://rucont.ru/efd/278729].

В качестве Индикатора 18 может быть использован персональный компьютер с промышленным интерфейсом.

Тактовый генератор 1 видеоимпульсов с периодом τ, Формирователь 2 видеоимпульсов зондирующего сигнала с периодом T, Формирователь 3 периодов (T-τ), Счетчик 13 номера периода m могут быть выполнены на основе стандартный логических микросхем по [ И.В. Малышев, Н. В. Паршина Схемотехника импульсных электронных средств. Учебное пособие. Ростов-на-Дону - Таганрог Издательство Южного федерального университета 2017] , либо на основе сигнального процессора по [А.И. Тяжев; В.Г. Иванова Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры: учеб. пособие - Самара: ИУНЛ ПГУТИ, 2008. - 307 с. - URL: https://rucont.ru/efd/278729] в виде цифрового блока синхронизации сигналов.

Таким образом предлагаемое техническое решение может быть реализовано на современном уровне техники.

Изобретение относится к способам нелинейной радиолокации, в которых в качестве принимаемого полезного сигнала используется сигнал, рассеянный нелинейным рассеивателем на частоте одной из гармоник зондирующего сигнала. Техническим результатом является повышение точности определения дальности до нелинейного рассеивателя в нелинейном радиолокаторе, использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы, при сохранении соотношения сигнал/шум. В заявленном способе использован асинхронный режим работы нелинейного радиолокатора. При обработке сигнала, принимаемого приемником нелинейного радиолокатора в виде смеси шума и M линейно-частотно-модулированных радиоимпульсов рассеянного сигнала с центральной частотой nf_ЗС, диапазоном изменения частоты nΔf_ЗС, периодом Т и длительностями τ осуществляется разбиение принимаемого сигнала на M реализаций с длительностями (Т-τ) и преобразование каждой реализации на свою промежуточную частоту таким образом, что промежуточная частота и границы спектральной полосы каждой m-й реализации постоянно увеличиваются или постоянно уменьшаются на величину nΔf_ЗС. При синхронном суммировании всех M реализаций формируется суммированный радиоимпульс, изменяющий свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения MnΔf_ЗС. Результат компрессии такого суммированного радиоимпульса в согласованном фильтре позволяет улучшить точность определения дальности до нелинейного рассеивателя в M раз. 2 ил.

Способ повышения точности определения дальности до нелинейного рассеивателя при помощи нелинейного радиолокатора, использующего линейно-частотно-модулированные зондирующие сигналы, заключающийся в том, что нелинейным радиолокатором, использующим в качестве принимаемого сигнала n-ю гармонику зондирующего сигнала, в направлении нелинейного рассеивателя излучаются очищенные от побочных нелинейных продуктов радиоимпульсы зондирующего сигнала в виде последовательности из M одинаковых радиоимпульсов зондирующего сигнала с периодом Т и длительностью τ, у которых частота заполнения изменяется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения Δf_ЗС, а центральная частота равна f_ЗС, при этом передний фронт первого радиоимпульса зондирующего сигнала является стартом для работы всех систем нелинейного радиолокатора, одновременно приёмником, настроенным на частоту nf_ЗС, принимается принимаемый сигнал, состоящий из смеси шума и последовательности из M одинаковых переизлучаемых нелинейным рассеивателем радиоимпульсов рассеянного сигнала с периодом Т, длительностью τ, а частота их заполнения меняется по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения nΔf_ЗС, при этом центральная частота радиоимпульсов рассеянного сигнала равна nf_ЗС, принимаемый сигнал преобразуется в приемнике в M реализаций сигнала промежуточной частоты с одинаковой длительностью реализации, являющейся периодом для всех систем приемника нелинейного радиолокатора, при этом каждая реализация сигнала промежуточной частоты содержит шум и радиоимпульс преобразованного сигнала, имеющий длительность τ и изменяющий свою частоту заполнения по линейному закону в диапазоне изменения частоты заполнения nΔf_ЗС, при этом спектральная полоса тракта сигнала промежуточной частоты ограничивается спектром радиоимпульса преобразованного сигнала, а центральная частота первой реализации сигнала промежуточной частоты равна f_ПС, все M реализаций сигнала промежуточной частоты в приемнике синхронно суммируются с периодом, равным длительности реализации, при этом формируется результирующий сигнал с длительностью, равной длительности реализации, состоящий из шума и суммированного радиоимпульса, частота заполнения которого меняется по линейному закону, результирующий сигнал пропускается через согласованный фильтр, согласованный с суммированным радиоимпульсом, по значению времени t, соответствующему положению основного максимума в сигнале на выходе согласованного фильтра, оценивают дальность до цели, а по длительности Δt основного максимума сигнала на выходе согласованного фильтра оценивают точность определения дальности до нелинейного рассеивателя, отличающийся тем, что длительность каждой реализации сигнала промежуточной частоты равна (Т-τ), при преобразовании в приемнике нелинейного радиолокатора принимаемого сигнала в M реализаций сигнала промежуточной частоты для каждой следующей m-й реализации сигнала промежуточной частоты после первой реализации сигнала промежуточной частоты центральная частота реализации сигнала промежуточной частоты и границы спектральной полосы тракта сигнала промежуточной частоты постоянно увеличиваются или постоянно уменьшаются на величину nΔf_ЗС, согласованный фильтр согласован с суммированным радиоимпульсом, имеющим длительность Mτ, частота заполнения которого меняется по линейному закону в диапазоне MnΔf_ЗС, при этом если при преобразовании принимаемого сигнала в M реализаций сигнала промежуточной частоты центральная частота реализации сигнала промежуточной частоты постоянно увеличивается, то частота заполнения суммированного радиоимпульса меняется от частоты (f_ПС-0,5nΔf_ЗС) до частоты (f_ПС+(M-0,5)nΔf_ЗС), а если при преобразовании принимаемого сигнала в M реализаций сигнала промежуточной частоты центральная частота реализации сигнала промежуточной частоты постоянно уменьшается, то частота заполнения суммированного радиоимпульса меняется от частоты (f_ПС+0,5nΔf_ЗС) до частоты (f_ПС-(M-1,5)nΔf_ЗС).