Устройство распознавания групповой цели для бортового обзорного радиолокатора

 

Устройство распознавания групповой цели (ГЦ) для бортового обзорного радиолокатора (РЛК), работающего в режиме сопровождения целей на проходе, содержащее пороговое решающее устройство (ПРУ) с выходом для сигнала индикации ГЦ, преобразователь сигналов пеленгационных ошибок (СПО) РЛК в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, блок оценки приращения сигнала (блок ОПС), фиксатор начала и конца пачки суммарного сигнала и бортовой датчик крена, причем блок ОПС своим сигнальным входом соединен с выходами РЛК для СПО в двух взаимно перпендикулярных плоскостях через преобразователь СПО, а своими управляющими входами соединен с выходом РЛК для суммарного сигнала через фиксатор начала и конца к бортовому датчику крена. Технический результат заключается в том, что обеспечивается распознавание ГЦ, когда ее угловые размеры не превышают ширины основного луча суммарной диаграммы направленности. 4 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к устройствам распознавания групповой цели (ГЦ), и предназначено, главным образом, для бортовых, наземных, корабельных и самолетных обзорных радиолокаторов (РЛК), работающих в режиме сопровождения целей на проходе (СНП).

Разрешающая способность РЛК по угловым координатам при распознавании ГЦ характеризуется тем минимальным значением размеров ее угловой базы, при котором с требуемой вероятностью устанавливается факт ее наличия. Она зависит от диаметра антенны d, длины волны радиолокационного сигнала λ и ограничена шириной ΔΘ основного луча суммарной диаграммы направленности антенны (ДНА) [А. И. Леонов, К.И.Фомичев. Моноимпульсная радиолокация. М., Радио и связь, 1984 г., гл.5, стр. 93-104].

Для бортовых РЛК, в виду наличия в них жестких ограничений по указанным параметрам d и λ, возникает необходимость в распознавании ГЦ и внутри основного луча суммарной диаграммы ДНА, т.е. когда ее угловые размеры не превышают значения ΔΘ.

Уже известны устройства распознавания ГЦ для РЛК, содержащие включенные последовательно измеритель среднеквадратического отклонения σ измеряемых сигналов пеленгационных ошибок (СПО) и пороговое решающее устройстве (ПРУ) [например, по патенту США N3090952, Н. кл. 343-16, опубл. в 1963 г.]. В данном устройстве измеряемое значение σ служит статистической оценкой угловых размеров распознаваемой цели, а факт наличия ГЦ в пределах основного луча суммарной ДНА устанавливается по результатам сравнения его с пороговым значением.

Однако в обзорных радиолокаторах при СНП существенно сокращается длительность радиолокационного контакта с целью, что снижает точность оценок значений σ, а следовательно, и разрешающую способность устройства распознавания ГЦ.

Известно также устройство распознавания ГЦ для РЛК, содержащее включенные последовательно блок оценки приращения СПО и ПРУ с выходом для сигнала индикации ГЦ [патент США N3130402, Н.кл. 342-7.4 (МКИ G 01 S 3/04) от 12.02.57 г. ] , которое также широко описано в отечественной научно-технической литературе, например: М.В.Максимов, М.П.Бобнев. Защита от радиопомех. М. , Сов. радио, 1976 г., стр. 363-365, рис. 7.24 и А.И.Леонов, К.И.Фомичев. Моноимпульсная радиолокация. М., Радио и связь, 1984 г., стр. 109- 112, рис. 5.13 и др.

Функциональная схема данного устройства, представленная на фиг. 2, обеспечивает оценку угловых размеров распознаваемой цели по величине приращения измеряемого СПО ΔU_β.

В данном устройстве передатчик через соответствующие антенные переключатели (АП) подключается к антенным каналам A и D, обладающим различной пространственной направленностью, что изменяет относительную энергетическую контрастность отдельных целей.

При этом энергетический центр отражения ГЦ смещается с одной цели на другую, а измеряемый СПО получает соответствующее приращение служащее оценкой угловых размеров распознаваемой ГЦ.

Однако данное устройство также не может быть использовано для обзорного РЛК, работающего в режиме СНП, поскольку диаграмма направленности приемной антенны РЛК известного устройства в процессе распознавания не сканирует.

Наиболее близким по технической сущности является устройство распознавания ГЦ для бортового обзорного радиолокатора, содержащее ПРУ с выходом для сигнала индикации ГЦ (патент RU по заявке N5067995/09 от 02.09.92 г. МПК G 01 S 3/22).

Принцип работы известного устройства основан на использовании априорно известных различий измеряемых СПО обзорного РЛК по одиночной и групповой целям (ОЦ и ГЦ).

Так, при радиолокационном контакте с целью в процессе сканирования ДНА РЛК энергетический центр отражения (или излучения) ОЦ совмещен о самой целью, а ГЦ смещяется от одной цели к другой. Таким образом, изменения СПО зависят от угловых размеров распознаваемой цели.

Их оценивают разницей текущих размеров углового строба с пороговыми соответствующими одиночной цели для фиксированного приращения СПО При этом решением о наличии ГЦ служит выполнение следующего условия: где α_п- порог принятия решения, соответствующий аппаратурной ошибке РЛК.

Недостатком известного устройства является снижение его разрешающей способности из-за того, что в нем для распознавания ГЦ не используется один из СПО РЛК. Так, при сканировании по азимуту α не используется угломестный СПО а при сканировании по углу места β не используется азимутальный СПО В общем же случае (при произвольном угле наклона базы ГЦ и несовпадении плоскости сканирования с плоскостью пеленгации) функциями угловых размеров распознаваемой цели являются СПО обоих пеленгационных каналов Причем угол наклона базы ГЦ ϕ_нг определяется ее боевым порядком (строем) и может быть произвольным.

Указанное несовпадение между плоскостью сканирования луча и плоскостью пеленгации, обусловленное, например, отсутствием соответствующей развязки антенны РЛК от бортовых колебаний по крену γ [Г.Ф.Коновалов. Радиоавтоматика. М., Высшая школа, 1990 г., рис. 1.9 на стр. 14-15] может быть замерено для последующей корректировки измеряемых СПО.

Однако функциональная схема известного устройства, представленная на фиг. 3, не обеспечивает реализации указанных возможностей - использования обоих СПО и их коррекции по углу γ. Другим недостатком известного устройства является снижение его разрешающей способности из-за того, что в нем не используется часть рабочего диапазона углов, соответствующего пачке суммарного сигнала. Так, в процессе обзора протяженность радиолокационного контакта с целью, т.е. ширина пачки суммарного сигнала зависит от уровня принимаемого сигнала и углового смещения в плоскости, ортогональной плоскости сканирования. В известном устройстве коррекция размеров углового строба в соответствии с шириной пачки суммарного сигнала отсутствует, что уменьшает рабочий диапазон углов. Начало и конец пачки суммарного сигнала U_Σ соответствуют скатам суммарной ДНА, обладающим наибольшей крутизной, что обеспечивает наибольший энергетический контраст крайних целей в группе, а следовательно, повышает точность оценки угловых размеров ГЦ по величине ΔU_β и разрешающую способность.

Однако функциональная схема известного устройства не содержит средств для реализации данной возможности.

Целью данного изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение его разрешающей способности при распознавании ГЦ за счет использования СПО в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, их коррекции по углу крена γ и расширения рабочего диапазона углов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство распознавания ГЦ для бортового обзорного радиолокатора, содержащее пороговое решающее устройство (ПРУ) с выходом для сигнала индикации ГЦ, дополнительно введены преобразователь сигналов пеленгационных ошибок (СПО) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, блок оценки приращения сигнала (блок ОПС), фиксатор начала и конца пачки суммарного сигнала и бортовой датчик крена, причем блок ОПС своим сигнальным входом соединен с выходами РЛК для СПО в двух взаимно перпендикулярных плоскостях через указанный преобразователь СПО, своими управляющими входами соединен с выходом РЛК для суммарного сигнала через фиксатор начала и конца пачки, а своим выходом соединен с сигнальным входом ПРУ, управляющий вход преобразователя СПО подключен к бортовому датчику крена.

Введенные отличия (преобразователь СПО, блок ОПС, фиксатор начала и конца пачки, датчик крена и их функциональные связи) обеспечивают использование для распознавания ГЦ СПО в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, их коррекцию по углу крена, а также расширение рабочего диапазона углов.

Функциональные схемы предложенного устройства распознавания ГЦ для обзорного РЛК, одного из его аналогов и прототипа изображены на фиг. 1 - 3, соответственно.

На фиг. 4 приведены графические построения, служащие для пояснения принципа работы устройства и оценки достигаемого положительного эффекта.

Известные и предложенное устройства распознавания ГЦ содержат пороговое решающее устройство (ПРУ) с выходом для сигнала χ индикации ГЦ.

Предложенное устройство дополнительно содержит преобразователь сигналов пеленгационных ошибок в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (преобразователь СПО), блок оценки приращения сигнала (блок ОПС), фиксатор начала и конца пачки суммарного сигнала и бортовой датчик крена.

Обзорный РЛК с выходами для суммарного сигнала U_Σ и СПО в двух взаимно перпендикулярных плоскостях известен, например, из научно-технической литературы ("Моделирование в радиолокации" под ред. А.И.Леонова, М., Сов. радио, 1979 г. , рис. 1.11 на стр. 20 или А.И.Леонов, К.И.Фомичев "Моноимпульсная радиолокация", М., Радио и связь, 1984 г. рис. 4.13 на стр. 80 и др.

ПРУ, служащее для формирования сигнала индикации ГЦ (χ = 1) при превышении входным сигналом ΔU_β порогового значения U_п, может быть заимствовано из книги "Проектирование радиолокационных устройств" под. ред. М.А.Соколова, М. : Высшая школа, 1984 г., рис. 1.36 на стр. 42.

Преобразователь СПО имеет сигнальные входы для СПО и управляющий вход для сигнала датчика крена γ и служит для преобразования указанных СПО из пеленгационной системы координат Oαʹβʹ на ось Oβ обзорной системы координат Oαβ (См. например, А. Г. Цыпкин. Справочник по математике, М., изд. Наука, 1983 г., рис. 7.4 на стр. 273).

Устройства формирования сигналов тригонометрических функций синуса и косинуса угла γ(sinγ и cosγ), два перемножителя сигналов и вычитатель, включенные по функциональной схеме данного преобразователя, представленной на фиг. 1, могут быть реализованы на базе операционных усилителей, как, например, показано в научно-технической литературе (В.В.Стрыгин. Автоматика и вычислительная техника, М., Высшая школа, 1970 г., рис.11.9а, 11.10 и 11.11 на стр. 227-230).

Фиксатор служит для формирования импульсов начала U_Σн и конца U_Σк пачки суммарного сигнала и может быть заимствован, например, из книги М.И.Финкельштейна. Основы радиолокации. М., Сов. радио, 1973 г., рис. 853 на стр. 405.

Блок оценки приращения СПО ΔU_β, функциональная схема которого изображена на фиг. 1, содержит два ключевых элемента с управляющими входами для сигналов начала U_{Σн u} и конца пачки U_Σк, инвертор и сумматор с памятью (накопитель импульсных сигналов), схема которого может быть заимствована, например, из книги В. В.Стрыгин. Автоматика и вычислительная техника, М., Высшая школа, 1970 г., рис. 14.4 на стр. 270), а также формирователь модуля сигнала.

Бортовой датчик крена γ, используемый обычно в качестве чувствительного элемента бортовых (например, летательных аппаратов) систем радиоуправления, может быть, например, заимствован из книги М. В. Максимов, Г.И.Горгонов. Радиоуправление ракетами, М., Сов. радио, 1964 г., рис. 9.5 на стр. 493.

Предложенное устройство работает следующим образом.

На входы устройства распознавания ГЦ с выходов обзорного РЛК поступают измеряемые в процессе обзора пространства, например, по углу азимута α, которые в общем случае изменяются в соответствии с текущим угловым рассогласованием относительно энергетического центра распознаваемой цели, суммарный сигнал U_Σ, уровень которого модулируется суммарной диаграммой направленности ДНА, формируя при этом пачку суммарного сигнала. преобразуются в сигнал величина и знак которого связаны с угловым рассогласованием по угломестной координате β. Так как при строчном обзоре по азимуту значение β сохраняется неизменным, то приращение сигнала U_β оказывается связанным лишь со смещением энергетического центра распознаваемой цели по углу β. Так, при наличии одиночной цели (ОЦ) значения U_β в начале U_βн и конце пачки U_βк (фиг. 4а) остаются неизменными U_β= U_βн= U_βк, а при наличии ГЦ изменяются в соответствии со смещением энергетического центра, т.е. зависят от ее угловых размеров (фиг. 4б).

Фиксатор формирует импульсы начала U_Σн и конца U_Σк пачки суммарного сигнала.

Указанные импульсы поступают на управляющие входы блока оценки приращения ΔUβ. Блок оценки приращения формирует выходной сигнал ΔUβ посредством сумматора с памятью, на первый вход которого поступает сигнал U_βн при наличии импульса U_Σн, а на второй его вход - сигнал (инвертированное значение U_βк) при наличии импульса U_Σк. При этом формируется выходной сигнал служащий для распознавания ГЦ.

Признак наличия ГЦ (χ = 1) формируется на выходе ПРУ по результатам сравнения ΔU_β с установленным порогом, соответствующим аппаратурной ошибке РЛК Технический эффект от реализации данного предложения заключается в возможности распознавания ГЦ, в том числе состоящей из постановщиков активных помех, внутри основного луча суммарной ДНА при отсутствии разрешения по другим информационным параметрам (наличие доплеровского сдвига частоты или временной задержки сигналов от отдельных целей в группе).

Формула изобретения

Устройство распознавания групповой цели (ГЦ) для бортового обзорного радиолокатора (РЛК), содержащее пороговое решающее устройство (ПРУ) с выходом для сигнала индикации ГЦ, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит преобразователь сигналов пеленгационных ошибок (СПО) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, блок оценки приращения сигнала (ОПС), фиксатор начала и конца пачки суммарного сигнала и бортовой датчик крена, причем блок ОПС своим сигнальным входом соединен с выходами РЛК для СПО в двух взаимно перпендикулярных плоскостях через преобразователь СПО, своими управляющими входами - с выходом РЛК для суммарного сигнала через фиксатор начала и конца пачки, а своим выходом - с сигнальным входом ПРУ, управляющий вход преобразователя СПО подключен к бортовому датчику крена.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.12.2009

Извещение опубликовано: 27.12.2009        БИ: 36/2009