Устройство распознавания летательных аппаратов

 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для распознавания классов воздушных целей. Целью изобретения является повышение достоверности радиолокационного распознавания аэродинамических ЛА в квазиоптической области отражения радиоволн. В известном ранее устройстве распознавания целей на основе сравнения радиолокационных портретов реальных целей с эталонами не обеспечивалась высокая достоверность распознавания аэродинамических ЛА в динамике их полета в турбулентной атмосфере на различных ракурсах. Для достижения поставленной цели предлагается в состав нового устройства включить синхронизатор, генератор ЛЧМ-сигнала, второй смеситель, усилитель мощности, модулятор, опорный генератор, первую и вторую линии задержки, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй двухполупериодные выпрямители, первый и второй интеграторы, весовой усилитель, блок деления и блок идентификации, изменяя соответствующим образом межблочные связи. Использование оценки угловой корреляции флюктуаций эффективной площади рассеяния различных ЛА на равно разнесенных углах визирования, достигнутое новым построением схемы устройства распознавания, обеспечивает прирост достоверности правильного распознавания ЛА. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для распознавания классов летательных аппаратов (ЛА).

Известно радиолокационное устройство распознавания целей, содержащее антенну, гетеродин, цифровое управляющее устройство, передатчик, соединенный с его выходом своим входом антенный переключатель, причем вход-выход антенны соединен с вход-выходом антенного переключателя, а также последовательно соединенные усилитель высокой частоты, первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, автоматический фильтр распознавания цели, амплитудный детектор, индикатор, кроме того, выход антенного переключателя подключен к входу усилителя высокой частоты, а гетеродин соединен своим выходом с входом первого смесителя, кроме того, цифровое управляющее устройство подключено своим выходом к второму входу автоматического фильтра распознавания цели.

Это устройство в качестве отличительного признака распознавания использует радиолокационный портрет цели, который получается за счет применения радиолокационной станции (РЛС) с высокой разрешающей способностью (менее 1 м). Однако радиолокационный портрет цели инвариантен к поперечной (относительно линии визирования цели ЛВЦ) геометрии цели в квазиоптической области отражения и не обладает достаточными различительными свойствами для их достоверного распознавания, а само устройство не обеспечивает надежное распознавание аэродинамических целей (АДЦ) в динамике их полета в турбулентной атмосфере на различных ракурсах.

Целью изобретения является повышение вероятности правильного распознавания аэродинамических летательных аппаратов в квазиоптической области отражения радиоволн.

Поставленная цель достигается тем, что в известное радиолокационное устройство, содержащее антенный переключатель, антенну, первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, причем вход-выход антенного переключателя соединен с вход-выходом антенны, а выход первого смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты, дополнительно вводят импульсный модулятор, второй интегратор, опорный генератор, подключенный своим выходом к второму входу первого смесителя и второму входу второго смесителя, последовательно соединенные синхронизатор, генератор ЛЧМ-сигнала, второй смеситель, усилитель мощности, последовательно соединенные первую линию задержки, первый сумматор, первый двухполупериодный выпрямитель, третий сумматор, первый интегратор, блок деления и блок идентификации, последовательно соединенные вторую линию задержки, второй сумматор, второй двухполупериодный выпрямитель, весовой усилитель. При этом выход синхронизатора соединяют с вторым входом усилителя мощности, выход которого соединяют с входом антенного переключателя, выход которого соединяют с первым входом первого смесителя, выход усилителя промежуточной частоты соединяют с входом амплитудного детектора, выход весового усилителя соединяют с вторым входом третьего сумматора, выход второго интегратора соединяют с вторым входом ("делитель") блока деления, а выход амплитудного детектора подключают одновременно к входу первой линии задержки, к второму (инверсному) входу первого сумматора, к входу второй линии задержки, к второму (инверсному) входу второго сумматора и к входу второго интегратора.

Предложенное построение схемы обеспечивает более точное распознавание ЛА в динамике его полета на различных ракурсах.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Это устройство содержит импульсный модулятор 1, усилитель мощности 2, антенный переключатель 3, антенну 4, второй смеситель 5, опорный генератор 6, первый смеситель 7, усилитель промежуточной частоты 8, генератор ЛЧМ-сигнала 9, первую линию задержки 10, амплитудный детектор 11, вторую линию задержки 12, синхронизатор 13, первый сумматор 14, второй сумматор 15, блок идентификации 16, первый двухполупериодный выпрямитель 17, второй интегратор 18, второй двухполупериодный выпрямитель 19, блок деления 20, первый интегратор 21, третий сумматор 22, весовой усилитель 23.

Устройство распознавания летательных аппаратов работает следующим образом.

Синхронизатор 13 запускает генератор ЛЧН-сигнала 9 и импульсный модулятор 1. Сигнал генератора ЛЧМ-сигнала 9 смешивается во втором смесителе 5 с сигналом опорного генератора 6 и поступает в усилитель мощности 2, где модулируется модулятором 1 и в виде радиоимпульсов длительностью τ с линейной частотной модуляцией в полосе от F₀+F₁ до F₀+F₂ проходит через антенный переключатель 3 и излучается антенной 4 в направлении распознаваемого ЛА.

Частота F₀ опорного генератора 6 определяет область квазиоптического отражения радиоволн от ЛА и выбирается такой, чтобы длина волны l была намного меньше размеров ЛА.

Полоса частот зондирующего ЛЧМ-сигнала DFF₂-F₁ определяется из условия разрешения продольной (относительно ЛВЦ) структуры ЛА ΔF = c/2L_IImin, где c скорость света; L_IImin минимальный разнос участков локального отражения (УЛО) вдоль ЛВЦ на всех из назначенных для распознавания ЛА.

При облучении ЛА электромагнитной ЛЧМ-волной отраженный от нее сигнал будет амплитудно-модулированным, так как на каждой частоте ЛЧМ-волны отраженный сигнал будет представлять собой результат интерференции сигналов, отраженных от всех УЛО, находящихся на освещенной поверхности ЛА, с учетом набега их фаз на данной частоте.

Отраженный от ЛА сигнал принимается антенной 4 и через антенный переключатель 3 поступает на первый смеситель 7, где смешивается с сигналом опорного генератора 6 и в виде амплитудно-модулированного ЛЧМ-сигнала поступает на вход усилителя промежуточной частоты 8. Сигнал с выхода усилителя промежуточной частоты 8 детектируется амплитудным детектором 11 и как видеосигнал с изменяющейся огибающей поступает на вход первой линии задержки 10, на второй (инверсный) вход первого сумматора 14, на вход второго интегратора 18, на второй (инверсный) вход второго сумматора 15 и на вход второй линии задержки 12.

Время задержки T_з1 первой линии задержки 10 выбирается из условия однозначности разрешения структуры ЛА вдоль линии визирования и таким, чтобы за это время частота ЛЧМ-сигнала изменилась на величину ΔF_д, определяемую из соотношения ΔF_д = ΔF×T_з1/τ = c/4L_IImax, где L_IImax максимальный разнос УЛО вдоль ЛВЦ на всех из назначенных для распознавания ЛА.

Задержанный в первой линии задержки 10 и незадержанный видеосигналы вычитаются в первом сумматоре 14. Результат вычитания выпрямляется первым двухполупериодным выпрямителем 17 и поступает на второй вход третьего сумматора 22.

Время задержки T_з2 второй линии задержки 12 равно периоду следования импульсов T_п и выбирается из условия однозначности разрешения структуры ЛА вдоль фронта падающей электромагнитной волны и таким, чтобы за это время угол визирования ЛА изменился не более чем на Δγ в динамике его полета в турбулентной атмосфере по прямолинейной траектории со средней скоростью рыскания w Δγ = λ/4L^┴_max ≥ ωT_п, где L^┴_max максимальный разнос УЛО вдоль фронта падающей волны на всех из назначенных для распознавания ЛА.

Задержанный второй линией задержки 12 и незадержанные видеосигналы вычитаются во втором сумматоре 15, у которого второй вход является инверсным. Результат вычитания выпрямляется вторым двухполупериодным выпрямителем 19, усиливается весовым усилителем 23, который обеспечивает "выравнивание" весов (значимости) информации о частотных и угловых флюктуациях отраженного сигнала, и поступает на первый вход третьего сумматора 22, где объединяется информация о частотных и угловых флюктуациях. Результирующий сигнал третьего сумматора 22 интегрируется первым интегратором 21 и поступает на вход "делимое" блока деления 20, на вход "делитель" которого поступает сигнал с выхода второго интегратора 18. Выходной сигнал блока деления 20 сравнивается в блоке идентификации 16 с набором пороговых сигналов, а по результатам сравнения определяется класс ЛА. При этом более высокая величина выходного сигнала блока деления 20 соответствует более сложному ЛА (большему количеству УЛО на ЛА или большему продольному и поперечному размерам, для целей, состоящих из равного количества УЛО, но отличающихся величинами их разноса вдоль и поперек линии визирования).

Положительный эффект, создаваемый совокупностью указанных выше признаков, определяется следующим.

В устройстве-прототипе [1] распознавание ЛА производится за счет применения РЛС с высокой разрешающей способностью на основе сравнения принимаемых эхо-сигналов с эталонными радиоимпульсными портретами известных целей. Это обеспечивается формированием сигналов с линейной частотной модуляцией, который излучаются в пространство. Отраженные от цели радиоимпульсы сжимаются согласованным фильтром, на выходе которого радиоимпульсы отстоят друг от друга на интервалах, пропорциональных расстоянию между блестящими точками на цели. Совокупность таких радиоимпульсов характеризует радиолокационный портрет цели. По результатам сравнения получаемых радиолокационных портретов реальных целей и эталонов принимается решение о классе целей. Таким образом устройство [1] позволяет различать ЛА по размерам вдоль линии визирования.

В предложенном устройстве распознавание ЛА производится на основе анализа их обобщенных амплитудно-частотно-угловых характеристик в квазиоптической области отражения радиоволн. Это обеспечивается учетом степени частотной корреляции флюктуаций эффективной площади рассеяния (ЭПР) различных ЛА на одинаково разнесенных частотах в полосе частот ЛЧМ-сигнала в области опорной частоты F₀, а также степени угловой корреляции флюктуаций ЭПР на одинаково разнесенных углах визирования ЛА.

Формула изобретения

Радиолокационное устройство распознавания воздушных целей, содержащее антенный переключатель, антенну, первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, причем вход-выход антенного переключателя соединен с входом-выходом антенны, а выход первого смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты, отличающееся тем, что дополнительно включены второй интегратор, импульсный модулятор, опорный генератор, последовательно соединенные синхронизатор, генератор ЛЧМ-сигнала, второй смеситель, усилитель мощности, последовательно включенные первая линия задержки, первый сумматор, первый двухполупериодный выпрямитель, третий сумматор, первый интегратор, блок деления, блок идентификации, последовательно соединенные вторая линия задержки, второй сумматор, второй двухполупериодный выпрямитель и весовой усилитель, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, причем выход синхронизатора подключен к входу импульсного модулятора, выход которого соединен с вторым входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу антенного переключателя, выход которого соединен с первым входом первого смесителя, второй вход которого подключен к выходу опорного генератора и второму входу второго смесителя, при этом выход усилителя промежуточной частоты соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с входом первой линии задержки, вторым входом первого сумматора, входом второго интегратора, выход которого подключен к второму входу блока деления.

РИСУНКИ

Рисунок 1