Обнаружитель радиолокационных сигналов на фоне помех от морского волнения

 

Сущноаь изобретения обнаружитель содержит N допперовских фильтров. N частотных адаптивных обнаружителей, сумматоры. N компараторов, перемножит ель. N элементов 2И - НЕ. две группы по N сумматоров, блоки сравнения, элемент 4 ИЛИ. Цель изобретения - повышение эффективности обнаружения слабых радиолокационных сигналов от малоразмерных надводных целей на фоне помех от морского волнения достигается тем, что обнаружение сигналов от цепей производится в два этапа. Основу первого этапа составляет пороговое обнаружение сигналов по выходам доплеровских фильтровых каналов Полоса фильтрации и количество доплеровских фильтровых каналов определяются диапазоном доплеровского смещения и шириной спектра сигналов от надводных цепей Адаптация пороге обнаружения для каждого доплеровского канала производится по числовым характеристикам помех в скользящем окне дальности с учетом различного характера статистика помех в допперовских каналах, соответствующих центру пика и хвостам усредненного в том же окне дальности помехового спектра На втором этапе производится анализ количества и взаимного расположения доплеровских каналов, в которых произошло предварительное обнаружение. Обнаружение сигналов от целей подтверждается лишь в том случае, когда предварительно обнаружение произошло либо в одном, либо в двух смежных доплеровских каналах В результате на втором этапе отсеиваются ложные обнаружения, вызываемые всплесками в радиолокационных отражениях от морской поверхности при малых углах скольжения

(51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патеитам и товарным знакам (21) 4927334/09 (22) 11.04.91 (46) 15.1093 Бюп йя 37-38 (76) Гайдамакин Николай Александрович (54) ОБНАРУЖИТЕЛЬ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ

СИГНАЛОВ НА ФОНЕ ПОМЕХ ОТ МОРСКОГО

ВОЛНЕНИЯ (57) Сущнос1ь изобретения обнаружитепь содержит N допперовских фильтров, N частотных адаптивных обнаружителей, сумматоры, N компараторов, перемножитепь. N элементов 2И вЂ” HE, две группы по Nсумматоров,,блоки сравнения,,элемент 4 ИЛИ.

Цель изобретения — повышение эффективности обнаружения слабых радиолокационных сигнапов от малоразмерных надводных цепей на фоне помех от морского волнения достигается тем, что обнаружение сигнапов от целей производится в два этапа.

Основу первого этапа составпяет пороговое обнаружение сигналов по выходам допперовских фильтровых канапов. Попоса фипьтрации и копичество допперовских фипьтровых каналов опредепяются диапазоном допперовского смещения и шириной спектра сигналов от надводных цепей Адаптация порого обнаружения дпя каждого допперовского канала производится по числовым характеристикам помех в скользящем окне дальности с учетом различного характера статистика помех в допперовских каналах соответствующих центру пика и "хвостам усредненного в том же окне дапьности помехового спектра На втором этапе производится анапиз копичества и взаимного распопожения допперовских канапов, в которых произошло предваритепьное обнаружение. Обнаружение сигнапов от цепей подтверждается пишь в roM случае, когда предварительно обнаружение произошло пибо в одном, пибо в двух смежных допперовских каналах

В резупьтате на втором этапе "отсеиваются" пожные обнаружения, вызываемые "всплесками" в радиолокационных отражениях от морской поверхности при малых углах скопьжения

2001415

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в судовых навигационных РЛС для повышения радиолокационной наблюдаемости малоразмерных надводных целей на фоне отражений от моря.

Цель изобретения — повышение эффективности обнаружения слабых сигналов от малоразмерных надводных целей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема обнаружителя радиолокационных сигналов на фоне помех от морского волнения; на фиг, 2 — функциональная схема частотного канала адаптивного обнаружения. 15

Обнаружитель содержит N доплеровских фильтров 1, N частотных адаптивных обнэружителей 2, первый сумматор 3, N компэрэторов 4, перемножитель 5. N элементов "2И-HE" 6, второй сумматор 7. пер- 20 в по гру,1ny иэ N сумматоров 8, третий сумматор 9. вторую группу сумматоров 10, четвертый сумматор 11, пятый сумматор 12, первый блок 13, второй блок сравнения 14, четвертый блок сравнения 15, пятый блок сравнения 16, третий блок сравнения 17, шестой блок сравнения 18, элемент "4ИЛИ"

19.

Частотный адаптивный обнэружитель содержит первую многоотводную линию эа- 30 держки 20, первый сумматор 21, первый перемно>китель 22, выравнивающую линию задержки 23, многоотводную линию задержки 24, 2J блоков вычитания 25, 2J блоков взятия модуля 26, второй сумматор 27, втор и перемножитель 28, первый 29 и второй

30 ключи, третий перемножитель 31, четвертый перемножитель 32, третий сумматор 33, блок сравнения 34.

Обнэружитель работает следующим об- 40 разом.

С выхода фазовых детекторов квадратурных каналов приемника импульсно-доплеровской РЛС принимаемые сигналы поступают на входы доплеровских фильтров 45

1. Доплеровские фильтры 1 выделяют сигналы, имеющие определенный доплеровский сдвиг спектра, Полоса частотной фильтрации одного доплеровского канала ограничивается шириной доплеровского спектра сигналов от движущихся надводных целей, Количество N доплеровских фильтров 1 выбирается из условия перекрытия всего диапазона доплеровских сдвигов спектров сигналов от целей. 55

С выходов доплеровских фильтров 1 сигналы для текущей обрабатываемой ячейки дальности поступают в соответствующие частотный адаптивный обнэружитель 2, в кажлсм из которых производится эдэптивное пороговое обнаружение сигналов or надводных целей по соответствующему доплеровскому каналу. При этом порог обнаружения для каждой ячейки дальности определяется по следующему правилу и.-О+ а ои, где Uo — величина порога обнаружения для анализируемой ячейки;

U — оценка среднего значения сигналов в скользящем окне дальности, "накрывающем" анализируемую ячейку:

0 U — оценка среднего значения величины отклонений сигналов в том же скользящем окне дальности от величины U; а — коэффициент, принимающий значение а2, если соответствующий частотный доплеровский канал находится внутри пика усредненного в том же скользящем окне дальности помехового спектра, и, значение аз — в противном случае.

Организация анализа среднего значвния сигналов U в скользящем окне дальности осуществляется на основе подачи отраженных сигналов на вход первой многоотводной линии задержки 20. Величина относительной задержки сигналов на смежных отводах соответствует разрешению

РЛС по дальности, Количество отводов, равное {2J+1), определяет размер скользящего окна дальности. Этот размер, с одной стороны, должен быть как можно большим в целях повышения точности вычисления U, а с другой стороны по возможности не допускать попадание в скользящее окно сразу двух lloMBxoBblx всплесков, что приводит к неоправданно завышенному порогу обнаружения.

Непосредственное вычисление U производится с помощью сумматора 21 и перемножителя 22.

Аналогичным образом с помощью второй многоотводной линии задержки 24, э также блоков вычитания 25, блоков взятия модуля 26, сумматора 27 и перемножителя

28 производится вычисление величины (т(.

При этом выравнивающая линия задержки

23 обеспечивает задержку оценки U, снимаемую с выхода перемножителя 22, нэ время, необходимое для того, чтобы сигнал анализируемой ячейки "дошел" до центрального вывода второй многоотводной линии задержки 24.

Оценки U, снимаемые с выхода выравнивающих линий задержки 23 частотных адаптивных обнаружителей 2, кроме того, что используются для вычисления оценок (7g и порога Up, еще и несут информацию о

2001415

15 усредненном в скользящем окне дальности помеховом спектре, Поэтому зги оценки с первых выходов частотных адаптивных обнаружителей 2 подаются на входы сумматора 3 и, одновременно на сигнальные входы (входы А) компараторов 4. Сумматор 3 и перемножитель 5 на величину а1/N обеспечивают вычисление порогового уровня для определения частотных каналов, относящихся к пику усредненного в скользящем окне дальности помехового спектра. Величина а1 относится к оперативным регулировкам обнаружителя и определяется шириной и уровнем "хвостов" спектра сигналов, отраженных от морской поверхности, на основе следующей эмпирической зависимости; а1=-0,045 (Гсл/Л 1п)+1,7, где Fcn — частота посылок зондирующего сигнала;

Л1л — ширина спектра помех от морской поверхности, определяемая бальностью волнения и длиной волны РЛС, Оценка порогового уровня с выхода перемножителя 5 подается на опорные входы (входы В) компараторов 4. На выходах компараторов 4 вырабатывается двоичная информация о принадлежности соответствующего частотного канала к пику усредненного спектра помех. Сигналы с выходов компараторов 4 поступают одновременно на первые входы элементов "2И-НЕ"

6 и через вторые входы частотных адаптивных обнаружителей — на управляющие входы ключей 29 и 30, Если частотный канал адаптивного обнаружения находится внутри пика помехового спектра, то есть на второй вход канала поступает уровень логической единицы, то открывается ключ 30. В этом случае оценка оо с выхода перемножителя 28 подается на перемножитель 32. В противном случае открывается ключ 29, и оценка оц подается на перемножитель 31.

В результате на выходе сумматора 33 формируется оценка порога обнаружения

Оо, которая адаптирована не только к оценкам числовых характеристик помех U и Оц в скользящем окне дальности, но и к различному характеру статистики помех от морской поверхности и шумов приемника, Полученная оценка порога обнаружения Uo подается на опорный вход блока сравнения

34, на сигнальный вход которого поступает сигнал анализируемой ячейки дальности с центрального вывода второй многоотводной линии задержки 24. На выходе блока

55 сравнения 34 формируется двоичная информация о предварительном обнаружении сигнала от надводной цели.

Картина ложного обнаружения помеховых всплесков в частотных каналах позволяет большую их часть "отсеять" путем подгверждения предварительного обнаружения тояько при невызывающих сомненлй

4-х ситуациях.

1-я — предварительное обнаружение произошло лишь в одном частотном канале;

2-я — предварительное обнаружение произошло сразу в нескольких частотных каналах, находящихся внутри пика усредненного помехового спектра, и лишь в одном канале вне этого пика;

3-я — предварительное обнаружение произошло сразу в двух смежных каналах;

4-я — предварительное обнаружение произошло сразу в нескольких частотных каналах, находящихся внутри пика усредненного помехового спектра, а также в двух смежных каналах вне этого пика.

Первая ситуация возникает при значительном энергетическом преимуществе сигналов от надводных целей. Вторая ситуация соответствует смеси помехового всплеска и сигнала от надводной цели. сдвинутого по доплеровскому смещению за пределы пика усредненного помехового спектра. Третья ситуация сходна с первой за исключением того. что сигнал от цели "попадает" по доплеровскому смещению спектра на границу двух смежных частотных каналов. Четвертая ситуация является объединением второй и третьей ситуации.

Распознавание первой ситуации и подтверждение предварительного решения об обнаружении сигнала от цели производится с помощью сумматора 7 и блока сравнения

13 (фиг. 1). Количество частотных каналов адаптивного обнаружения, в .которых произошло предварительное обнаружение, подсчитывается сумматором 7 и подается на сигнальные входы блоков сравнения 13 и 14.

Если это количество равно единице, то есть предварительное обнаружение произошло лишь в одном канале, то блок сравнения 13 вырабатывает сигнал подтверждения предварительного обнаружения, поступающий на первый вход выходного элемента 4ИЛИ" 19.

Сигналы о предварительном обнаружении целей с вторых выходов частотных адаптивных обнаружителей 2 помимо сумматора

7, поступают также на вторые входы элементов "2И-НЕ" 6. На первые входы элементов

"2И-НЕ" 6 поступают сигналы с выходов компараторов 4, несущие информацию о вхождении того или иного частотного кя

2001415 динен с первым входом соответствующего

k-го частотного адаптивного обнаружителя. первые выходы каждого иэ которых подключены к N входам первого сумматора и одновременно к сигнальным входам соответствующего k-ro комп аратора, выход первого сумматора соединен с входом пе.ремножителя, другой вход которого является входом сигнала, а1/N, где а - коэффициент регулировки обнаружителя, выход которого подключен к опорным входам N компараторов, выход каждого из которых соединен с вторым входом соответствующего k-го элемента 2И-НЕ, при этом второй выход каждого k-го частотного адаптивного обнаружителя соединен с вторым входом соответствующего k-го элемента 2И-Н Е, соответствующим входом второго сумматора, первым входом k-го и

55 ла в пик усредненного спектра помех. В результате на выходах элементов "2И-НЕ" 6 вырабатывается двоичная информация о предварительных обнаружениях сигналов в частотных каналах. находящихся вне пика усредненного спектра помех, Количество таких обнаружений подсчитывается сумматором 9 и подается на сигнальные входы блоков сравнения 15 и 16. Если это количество равно единице, то есть предварительное обнаружение произошло лишь в одном канале, находящемся вне пика усредненного спектра помех, то блок сравнения 15 вырабатывает сигнал подтверждения предварительного обнаружения, поступающий на третий вход выходного элемента

"4ИЛИ" 19. Тем самым подтверждается предварительное обнаружение во второй ситуации.

Распознавание третьей. ситуации производится с помощью блока сравнения 14, вырабатывающего сигнал о предварительном обнаружении сигнала от цели сразу в двух частотных каналах, и с помощью N сумматоров 8 по модулю 2, сумматора 11, блока сравнения 17 и элемента 2И" 20. Сигналы о предварительном обнаружении с вторых выходов обнаружителей 2 поступают также на первые входы соответствующих по номеру и, одновременно, на вторые входы предшествующих по номеру сумматоров 8 по модулю 2. На второй вход N-го сумматора 8 по модулю 2 поступает сигнал с второго выхода первого частотного адаптивного обнаружителя 2. Если обнаружение произошло в двух, либо в трех, либо в четырех, и т.д., но обязательно смежных частотных каналах, то на выходах сумматоров 8 по модулю

2 появятся два сигнала "единичного" уровФормула изобретения

1. ОБНАРУЖИТЕЛЬ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ ПОМЕХ ОТ МОРСКОГО ВОЛНЕНИЯ, содержащий N доплеровских фильтров, первые и вторые объединенные входы которых являются соответствующими входами обнаружителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения слабых сигналов от малоразмерных надводных целей, введены N частотных адаптивных обнаружителей, N компараторов, пять сумматоров, перемножитель, шесть блоков сравнения, N элементов 2И - HE, две группы no N сумматоров, первый элемент 2И и последовательно соединечные второй элемент .2И и элемент 4ИЛИ, выход которого является выходом обнаружителя, причем выход каждого k-ro доплеровского фильтра сое5

40 ня. Если обнаружение произошло в нескольких не смежных частотных каналах, то сигналов "единичного" уровня будет либо 4, либо 6 и т.д. Сумматор 11 подсчитывает количество "единичных" сигналов на выходах сумматоров 8 по модулю 2 и передает эту информацию на сигнальный вход блока сравнения 17. Блок сравнения 17 вырабатывает сигнал, свидетельствующий о предварительном обнаружении сразу в нескольких смежных частотных каналах и подает его на второй вход элемента "2И" 20, На первый вход элемента "2И" 20 поступает сигнал с выхода блока сравнения 14. В результате на выходе элемента "2И" 20 формируется сигнал распознавания третьей ситуации— предварительное обнаружение произошло в двух смежных частотных каналах. Этот сигнал, подтверждающий предварительное обнаружение в третьей ситуации, поступает на второй вход элемента "4ИЛИ" 19.

Распознавание четвертой ситуации производится аналогично распознаванию третьей ситуации с помощью блока сравнения 16, вырабатывающего сигнал о предварительном обнаружении сигнала от цели сразу в двух частотных каналах, находящихся вне пика усредненного спектра помех, а также с помощью N сумматоров 10 по модулю 2, сумматора 12, блока сравнения 18 и элемента "2И" 21. Отличие заключается лишь в том, что на входы сумматоров 10 по модулю 2 сигналы поступают с выходов элементов "2И-НЕ" 6, а с выхода элемьнта "2И"

21 — на четвертый вход элемента "4ИЛИ" 19. (56) Заявка ФРГ N.3332614,,кл.

G 01 S 7/36, 1983.

2001415

10 вторым входом (k - 1)-го сумматора первой группы, выход каждого k-го элемента 2ИНЕ соединен с первым входом k ro и вторым входом tk - 1)-го сумматора второй . группы, а также с соответствующим входом третьего сумматора, выход второго сумматора через второй блок сравнения подключен к второму входу элемента

4ИЛИ. а через последовательно соединенные второй блок сравнения и первый элемент 2И - к третьему входу элемента 4

ИЛИ, выходы N сумматоров первой группы соединены с входами четвертого сумматора, выход которого через третий блок сравнения подключен к второму входу первого элемента 2И. выход третьего сумматора через четвертый блок сравнения подключен к четвертому входу элемента 4 ИЛИ, а через пятый блок сравнения - к входу второго элемента 2И, выходы N сумматоров второй группы подключены к входам пятого сумматора, выход которого через шестой блок сравнения подключен к второму входу второго элемента 2И, вторые входы всех блоков сравнения являются входами постоянных величин, 2. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что каждый частотный адаптивный обнаружитель содержит первую многоотводную линию задержки, вход которой является первым входом частотного адаптивного обнаружителя, первый сумматор, входы которого соединены с выходами первой многоотводной линии задержки, кроме центрального, подключенного к вто, рой многоотводной линии задержки, выход первого сумматора через первый перемножитель подключен к входу выравнивающей

5 линии задержки, выход которой. являющийся первым выходом частотного адаптивного обнаружителя, подключен к входам 23 блоков вычитания, к другим входам которых поДключены соответственно выходы второй многоотводной линии за- держки, кроме центрального, подключенного к входу блока сравнения, выход каждого иэ 2J блОМОВ вычитания через со15, ответствующий блок взятия модуля под ключен к входу второго сумматора, выход которого через второй перемножитель соединен с входами первого и второго ключей, управляющие входы которых являются вторым входом частотного адаптивного обнаружителя, выход первого ключа через третий перемножитель подключен к первому входу третьего сумматора. а выход второго ключа через четвертый перемножитель соединен с вторым входом третьего сумматора, к третьему входу которого подключен выход выравнивающей линии задержки, причем выход третьего сумматора соединен с вторым входом бло30 ка сравнения, выход которого является вторым выходом частотного адаптивного обнаружителя, при этом вторые входы перемножителей являются входами постоянных величин.

2001415

Составитель Н.Мануйлова

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Тираж Подписное

HflG "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3127

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101