Обнаружитель движущихся целей для когерентных рлс

 

Использование: для обнаружения сигналов, отраженных наземными движущимися целями, на фоне коррелированниях шумов при постоянстве уровня ложных тревог. Сущность изобретения: приемное устройство содержит первый, второй полосовые фильтры 1 и 9, первую, вторую линии задержки 2 и 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый умножители 3, 6, 11, 12, 15, 16, 18, 21 и 23, первый, второй, третий, четвертый сумматоры 4, 7, 13 и 19, первый, второй, третий интеграторы 5, 14 и 20, коммутатор 8, инвертор 17, аттенюатор 22. Приемное устройство обеспечивает адаптивные свойства, т. е. вероятность срабатывания не зависит от интенсивности входных сигналов. 3 ил.

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для обнаружения сигналов, отраженных наземными движущимися целями, на фоне коррелированных шумов при постоянном уровне ложных тревог.

Известно техническое решение [1] для обнаружения сигналов, отраженных от наземных движущихся целей со стабилизацией ложных тревог путем усреднения мощности остатков помех по элементам дальности.

Однако эффективность технического решения значительно снижается в условиях пространственной неоднородности помех.

Наиболее близким техническим решением является устройство обнаружения целей со стабилизацией ложных тревог, не требующее пространственной однородности помех [2] в котором оценка мощности остатка помехи на выходе режекторного фильтра производится в частотной области и осуществляется фильтрацией составляющих в спектре помех, расположенных в непосредственной близости от полосы прозрачности режекторного фильтра с последующим взятием модуля и накоплением этих составляющих. Значение порогового уровня формируется умножением полученной оценки мощности остатка помехи на постоянный масштабный коэффициент. Решение о наличии цели принимается при условии превышения оцененного уровня мощности сигнала с выхода режекторного фильтра над пороговым уровнем.

Недостатком данного технического решения является наличие в нем фильтра оценки мощности низкочастотной помехи. При обнаружении наземных целей, движущихся с малыми радиальными скоростями, ширина пропускания фильтра мала ( ≅ 15-20 Гц). Узкополосность фильтра приводит к коррелированности отсчетов на выходе этого фильтра и, как следствие, к большой дисперсии оценки помехи, что ведет к снижению вероятности обнаружения.

Цель изобретения повышение вероятности обнаружения малоскоростных целей на фоне коррелированных помех, параметры которых изменяются в широких пределах.

Цель достигается тем, что в обнаружитель, содержащий первый полосовой фильтр, первый и второй интеграторы и компаратор введены последовательно соединенные первая схема задержки, подключенная входом к выходу первого полосового фильтра, первый умножитель и первый сумматор, выход которого подключен к входу первого интегратора, последовательно соединенные второй умножитель, первый и второй входы которого подключены к выходу первого интегратора, и второй сумматор, подключенный к компаратору, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, вторая схема задержки и третий умножитель, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные четвертый умножитель, подключенный входом к выходу второй схемы задержки и третий сумматор, выход которого подсоединен к входу второго интегратора, подключенного выходом к первому и второму входам введенного пятого умножителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, последовательно соединенные шестой умножитель, подключенный входом к выходу первой схемы задержки и инвертор, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные седьмой умножитель, первый и второй входы которого объединены с вторыми входами первого и четвертого умножителей и подключены к выходу первого полосового фильтра, четвертый сумматор, третий интегратор, восьмой умножитель, подключенный вторым входом к выходу третьего интегратора, аттенюатор, выход которого подключен к второму входу компаратора, при этом второй вход четвертого сумматора подключен к выходу введенного девятого умножителя, первый и второй входы которого объединены и подключены к объединенным вторым входам третьего и шестого умножителей и к выходу второго полосового фильтра, входы первого и второго фильтров являются входами устройства, а выход компарации его входом.

Повышение вероятности обнаружения по сравнению с прототипом достигается за счет исключения узкополосного помехового канала, а оценка мощности сигнала производится на выходе широкополосного фильтра выделения полезного сигнала. Кроме того, отсутствие фильтра оценки низкочастотной помехи позволяет обеспечить высокую вероятность обнаружения низкоскоростных целей за счет исключения влияния полезного сигнала на оценку мощности помехи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема обнаружителя движущихся целей для когерентных РЛС.

На схеме цифрами обозначены: 1 первый полосовой фильтр; 2 первая схема задержки; 3 первый умножитель; 4 первый сумматор; 5 первый интегратор; 6 второй умножитель; 7 второй сумматор; 8 компаратор; 9 второй полосовой фильтр; 10 вторая схема задержки; 11 третий умножитель; 12 четвертый умножитель; 13 третий сумматор; 14 второй интегратор; 15 пятый умножитель; 16 шестой умножитель; 17 инвертор; 18 седьмой умножитель; 19 четвертый сумматор; 20 третий интегратор; 21 восьмой умножитель; 22 аттенюатор; 23 девятый умножитель.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На синфазный и квадратурный входы устройства поступают сигналы с выходов синфазного и квадратурного фазовых детекторов радиолокационной станции (РЛС). Первый и второй полосовые фильтры 1 и 9 осуществляют подавление сигналов, имеющих нулевые доплеровские частоты, которые обусловлены отражениями от земной поверхности, в результате, на выходы полосовых фильтров 1 и 9 проходят сигналы, имеющие доплеровский сдвиг частоты, т.е. сигналы, отраженные от движущихся целей, остатки пыли от колеблющихся под действием ветра местных предметов, а также имеющие протяженный спектр шумы приемного устройства. Первая схема задержки 2, первый умножитель 3 и первый интегратор 4 представляют собой первый коррелятор, который формирует оценку корреляционной фиксации сигнала с выхода первого полосового фильтра в точке t= τ₁ (τ₁ величина задержки в первой схеме задержки). Вторая схема задержки 10, третий умножитель 11, первый интегратор 5 образуют второй коррелятор, формирующий оценку корреляционной функции сигнала с выхода второго полосового фильтра 9. Так как сигналы с выходов первого 3 и третьего 11 умножителей складываются первым сумматором 4, то на выходе первого интегратора 5 формируется сумма корреляционных функций сигналов с выхода первого и второго полосовых фильтров. Пусть сигналы на выходе первого и второго полосовых фильтров 1 и 9 имеют амплитуду а_о и доплеровский сдвиг частоты ω U₁=a_ocos ω t; U₂=a_osin ω t τ₁ величина задержки первой и второй схем задержки 2 и 10, тогда на выходе первого сумматора 4 можно записать U_1Σ a_ocosωtacosω(t+τ₁)+a_osinωtasinω(t+τ₁)= a_oacosωτ₁, где a амплитуда сигналов на выходе первого и второго полосовых фильтров 1 и 9.

Первая схема задержки 2, шестой умножитель 16 и второй интегратор 14 образуют коррелятор, формирующий оценку функции взаимной корреляции входных сигналов первого и второго полосовых фильтров 1 и 9. Аналогичную задачу выполняют вторая схема задержки 10, четвертый умножитель 12 и второй интегратор 14. На выходе третьего сумматора 13 сигнал имеет вид U_3Σ a_ocosωtasinω(t+τ₁)-a_osinωtacosω(t+τ₁)= a_oasinωτ₁ На выходе первого и второго интеграторов 5 и 14 получим оценку синфазной (τ₁) (τ₁)cosωτ₁ и квадратурной (τ₁) (τ₁)sinωτ₁ составляющих корреляционной функции до- плеровского сигнала (τ₁) На выходе второго сумматора 7 получается квадрат оценки огибающей корреляционной функции комплексного сигнала, действительной частью которого является сигнал с выхода первого полосового фильтра 1, а мнимой сигнал с выхода второго полосового фильтра 9.

U_2Σ + (τ₁)cos ωτ₁+ (τ₁)sin²ωτ₁= (τ₁),
на выходе четвертого сумматора 19 имеем мгновенную мощность сигнала
U_4Σ a²_ocos²ωt+a²_osin²ωt= a²_o
После усреднения мгновенной мощности в третьем интеграторе 20 получим оценку корреляционной функции сигнала при τ=0.

Таким образом, на первый (сигнальный) вход компаратора 8 поступает напряжение, равное квадрату оценки огибающей корреляционной функции доплеровского сигнала при аргументе τ₁, а на второй (пороговый) вход промасштабированный квадрат оценки огибающей корреляционной функции сигнала при нулевом аргументе.

На фиг. 2, а показаны спектры: помехи (кривая 1), полезного сигнала (кривая 2), шума (кривая 3) и амплитудно-частотная характеристика на выходе полосового фильтра (кривая 4).

На фиг. 3 проведены корреляционные функции шума (а), остатка помехи (б), полезного сигнала (в), пунктиром показаны сгибающим корреляционной функции.

Как следует из фиг. 2, б ширина спектра остатка помехи становится больше, чем ширина спектра помехи на входе первого и второго полосовых фильтров, т.е. происходит частичное "выбеливание" помехи.

По фиг. 3 видно, что огибающие корреляционной функции шума и остатков помехи с ростом τ спадают значительно быстрее, чем огибающая корреляционной функции полезного сигнала. Предлагаемое устройство обладает адаптивными свойствами, т.е. вероятность срабатывания компаратора не зависит от интенсивности входных сигналов. Устройство устойчиво работает в широком диапазоне помех. В частности при воздействии любых широкополосных помех (при условии τ_{кор.помехи}<< τ_{кор.сигналы}) величина ложной тревоги не превышает заданной.

Формула изобретения

ОБНАРУЖИТЕЛЬ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ ДЛЯ КОГЕРЕНТНЫХ РЛС, содержащий первый полосовой фильтр, первый и второй интеграторы, компаратор, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения малоскоростных целей на фоне помех, в него введены последовательно соединенные первая схема задержки, вход которой подключен к выходу первого полосового фильтра, первый умножитель и первый сумматор, выход которого подключен к входу первого интегратора, последовательно соединенные второй умножитель, первый и второй входы которого подключены к выходу первого интегратора, и второй сумматор, выход которого подключен к первому входу компаратора, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, вторая схема задержки и третий умножитель, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные четвертый умножитель, вход которого подключен к выходу второй схемы задержки, и третий сумматор, выход которого подключен к входу второго интегратора, выход которого подключен к первому и второму входам введенного пятого умножителя, выход которого подсоединен ко второму входу второго сумматора, последовательно соединенные шестой умножитель, вход которого подключен к выходу первой схемы задержки, и инвертор, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные седьмой умножитель, первый и второй входы которого объединены с вторыми входами первого и четвертого умножителей и подключены к выходу первого полосового фильтра, четвертый сумматор, третий интегратор, восьмой умножитель, подключенный вторым входом к выходу третьего интегратора, и аттенюатор, выход которого подключен к второму входу компаратора, при этом второй вход четвертого сумматора подключен к выходу введенного девятого умножителя, первый и второй входы которого объединены и подключены к объединенным вторым входам третьего и шестого умножителей и выходу второго полосового фильтра, входы первого и второго фильтров являются входами обнаружителя, а выход компаратора - его выходом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3