Способ определения числа разрешаемых воздушных целей в группе

 

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к области вскрытия численного состава группы разрешаемых воздушных целей при радиолокационном наблюдении. Технический результат - увеличение дальности вскрытия численного состава группы с заданной точностью в условиях ограниченного энергетического ресурса РЛС и наличия ложных траекторий, вызванных внутренними шумами приемника. Способ основан на использовании методов последовательного статистического анализа для принятия решения о численном составе группы. Новым является использование при вычислении отношений правдоподобия информации о наличии и количестве наблюдаемых траекторий на предыдущих обзорах, начиная с момента завязки хотя бы одной траектории, и порогов принятия решения, учитывающих не только относительное смешение цели и требуемую точность принятия решения, но и возможность наличия ложных траекторий. При этом вероятность обнаружения ложных отметок на выходе УПО фиксируется на заданном уровне в течение всего времени наблюдения. При выполнении условий, характеризующих требуемую достоверность вскрытия численного состава, принимается решение о количестве целей. В случае невыполнения этих условий решение не принимается и производится следующий обзор области пространства, где предполагается наличие группы целей. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к способам вскрытия численного состава группы разрешаемых воздушных целей (ВЦ) при радиолокационном наблюдении.

Известны способы радиолокационного обнаружения группы разрешаемых ВЦ, основанные на изменении периода обзора пространства, в котором предполагается наличие целей /1, 2/. К их недостаткам следует отнести невозможность увеличения темпа обзора в условиях ограниченного энергетического ресурса РЛС и неиспользование информации о целевой обстановке, поступившей не только на последнем k-том обзоре, но и на всех предыдущих, начиная с момента завязки траектории хотя бы одной цели. Кроме того в них не учитывается возможность появления ложных отметок на выходе устройства первичной обработки информации (УПО).

Известен способ определения численного состава группы разрешаемых ВЦ /3/, основанный на использовании отношения правдоподобия для определения численности группы. Недостатками данного способа являются использование его только в случае отсутствия ложных отметок на выходе УПО, использование в способе обнаружения отметок от целей, а не их траекторий, неиспользование информации о целевой обстановке, полученной на обзорах предыдущих k-тому, и сложная реализуемость его при большом числе целей в группе и большом числе элементов разрешения в области пространства, где предполагается наличие группы.

Целью изобретения является увеличение дальности и повышение точности вскрытия численного состава группы разрешаемых ВЦ в условиях ограниченного энергетического ресурса РЛС и наличии ложных отметок от целей на выходе УПО.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения числа разрешаемых ВЦ в группе: 1. В процессе наблюдения группы ВЦ при помощи известных технических решений, осуществляющих до и последетекторную обработку принятого сигнала (ШАРУ, БАРУ, дискриминаторы и т.п.) /4/, фиксируется на заданном неизменном уровне вероятность обнаружения ложных отметок на выходе УПО (Р_л.о.), наличие которых обусловлено внутренними шумами приемника.

2. В момент завязывания траектории хотя бы одной цели и на каждом последующем k-том обзоре подсчитывается число одновременно наблюдаемых траекторий m_k, измеряется отношение сигнал/шум и дальность для каждой i-той цели (i= 1...m_k) x_i(k) и d_i (k) соответственно и с учетом полученных значений радиальной составляющей скорости целей V_ri (k) находится величина относительного смещения целей за обзор (1) где - T_o - период обзора пространства РЛС; D_o - дальность обнаружения радиолокационной станцией одиночной цели ожидаемого класса; V_r - среднее по числу выполненных обзоров значение радиальной составляющей скорости для всех одновременно наблюдаемых траекторий (2) 3. Из известной характеристики обнаружения определяется значение вероятности обнаружения на k-том обзоре отметки от цели p_k = Р(x_k), (3) где P(x) - заданная характеристика обнаружения РЛС;
- Х_k - отношение сигнал/шум на k-том обзоре, которое определяется по измеренным x_i (k) и d₁ (k) как
x_k = f (x_i (k), d₁ (k)). (4)
Функциональная зависимость (4), необходимость использования которой обусловлена флюктуациями эффективной отражающей поверхности (ЭОП) целей и ошибками измерения величин x_i (k) и d_i (k), может иметь, например, следующий вид

где - a, b - весовые коэффициенты 0 < a < 1, 0 < b <1, а+b=1 характеризующие сравнительную точность определения отношения сигнал/шум и дальности;
D_с/ш=1 - дальность, на которой равно единице отношение сигнал/шум для центрального импульса пачки отраженных сигналов от цели ожидаемого класса.

4. Вероятность обнаружения траектории цели определяется вероятностью p_k и принятой в радиолокационной станции межобзорной логикой завязывания и сброса траектории U/V-W, где V - необходимое для завязывания траектории число отметок, полученных за U обзоров, a W - необходимое для сброса траектории число подряд идущих пропусков отметок. Например, для логики завязывания и сброса траектории 2/3-2, описывающая процесс завязывания и сопровождения траектории цели, вероятность обнаружения траектории цели на k-том обзоре определяется выражением
R_k = р₄(k))+p₆(k)+p₇(k)+p₈(k)+p₆(k-1-) · q(k-1), (6)
где - P_j(k), j=1...8 - вероятность нахождения марковской системы S, описывающей процесс обнаружения и сопровождения целей /5/ (фиг. 1) в j-том состоянии на k-том обзоре, соответствие содержания скользящего окна состояниям системы поясняет табл. 1;
- P_j(k-1), j = 1...8 - вероятность нахождения системы S в j-том состоянии на обзоре, предыдущем k-тому;
- q(k-1) - вероятность пропуска отметки на обзоре, предыдущем k-тому.

Вероятности состояний P_j (k) находятся из системы уравнений, которая в матричной форме выглядит следующим образом
P(k+1) = P(k) · П(k), ( 7)
где вектор-строка вероятностей состояний на k-том обзоре;
- П (k) - матрица переходных вероятностей:
(8)
5. Последовательно рассматриваются гипотезы g о численном составе группы max(m_k)≅ g ≅ g_max, причем
g_max =C · n_ож-1, (9)
где - n_ож - ожидаемое число целей в группе;
C ≥ 1 - константа, величина которой определяется степенью достоверности априорной информации о численном составе группы;
- max(m_k )- наибольшее значение числа одновременно наблюдаемых траекторий с момента обнаружения хотя бы одной и до k-того обзора включительно.

6. На каждом k-том обзоре области пространства в окрестности обнаруженных целей проверяется выполнение условий

или

где - m_k - число обнаруженных на k-том обзоре траекторий;
- max(m_k) - наибольшее значение числа одновременно наблюдаемых траекторий с момента обнаружения хотя бы одной и до k-того обзора включительно;
- g - проверяемая гипотеза о числе целей в группе;
- A₁, A₂ - нижний и верхний пороги принятия решения, значения которых определяются с учетом величины относительного смещения целей за обзор, вероятности поступления ложной отметки на выходе УПО и требуемой точности принятия решения о численном составе группы.

Значение порога A₁ выбирается из графиков фиг. 2. Порог A₂ определяется выражением
A₂= A₁+ΔA, (12)
где ΔA - величина отстояния порогов друг от друга, приведенная на фиг. 3.

7. В случае выполнения неравенства (10) принимается решение о числе целей в группе
n = max(m_k). (13)
В случае одновременного выполнения неравенств (11) для некоторого g max(m_k) < g ≅ g_max принимается решение
n = g. (14)
8. В случае невыполнения неравенств (10) и (11) решение о численном составе группы не принимается и производится следующий обзор пространства.

Предлагаемый способ по сравнению с известным /2/ в условиях отсутствия ложных отметок при аналогичной точности принятия решения обеспечивает на 5-20% от D_о большую дальность принятия решения, а при их наличии еще и большую точность. Выигрыш в дальности принятия решения представлен на фиг. 4, а в точности принятия решения в условиях ложных отметок на выходе УПО - на фиг. 5.

Данный способ может быть реализован в устройствах вторичной обработки информации (УВО) при наличии в составе РЛС известных устройств, обеспечивающих постоянную величину P_л.о. на входе УПО.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. В.Н. Brown, L.Ekchian, L.J.Lawdermit. Adaptive Features and Measurement Requirements. "FASCON'80, Rec, Arlington, Va, 1980", pp. 190-194.

2. Патент RU 2080617 C1 на изобретение "Способ определения количества разрешаемых воздушных целей в группе" МКИ 6 G 01 S 13/02.

3. Трухин М.П., Халили Н.Б. Исследование влияния адаптации на характеристики алгоритма обработки сигналов от групповой цели. Радиотехнические системы локации пространственных объектов, 1984, стр. 27-34.

4. Конторов Д.С., Голубев-Новожилов Ю.С. Введение в радиолокационную системотехнику. - М.: Советское радио, 1971. - 368 с.

5. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.

Формула изобретения

Способ определения числа разрешаемых воздушных целей (n) в группе при радиолокационном наблюдении в условиях наличия ложных траекторий, вызванных внутренними шумами приемника, основанный на принятии решения о численном составе группы методом последовательного статистического анализа, отличающийся тем, что в процессе обнаружения фиксируется на заданном уровне вероятность ложного обнаружения отметок на выходе устройства первичной обработки информации (Р_л.о.), в момент завязывания траектории хотя бы одной цели и на каждом последующем k-том обзоре подсчитывается число наблюдаемых траекторий m_k, для каждой цели измеряется отношение сигнал/шум Х_i(k), - дальность d_i(k) и радиальная составляющая скорости V_ri(k), при выполнении на K-том обзоре неравенств

или

принимается решение о том, что группа состоит из n=max(m_k) целей, если выполняется условие (1), или n = g, если одновременно выполняются условия (2), в противном случае решение не принимается и выполняется очередной (k+1)-й обзор пространства, при этом в выражениях (1) и (2) приняты следующие обозначения: g - гипотеза о числе целей в группе, которая для k-того обзора находится в интервале max(m_k) ≅ g ≅ g_max, где max(m_k) - наибольшее количество одновременно наблюдаемых траекторий до k-того обзора включительно, а g_max определяется с учетом ожидаемого числа целей в группе n_ож как
g_max=С·n_ож-1,
где С ≥ 1 - константа, величина которой определяется степенью достоверности априорной информации об ожидаемом числе целей;
R_k - вероятность обнаружения траекторий на k-том обзоре, определяемая используемой межобзорной логикой завязки и сброса траектории, а также вероятностью обнаружения отметки от цели на обзоре Р_k, которая определяется по известной характеристике обнаружения
Р_k=Р(х_k),
где Р(Х) - заданная характеристика обнаружения РЛС;
Х_k - уточненное значение отношения сигнал/шум на k-том обзоре, которое является функцией измеренных х_i(k) или d_i(k)
Х_k=f(Х_i(k), d_i(k)),
А₁, А₂ - пороги принятия решения, выбираемые, исходя из требований точности принятия решения, известной вероятности обнаружения ложных отметок и величины относительного смещения целей за обзор Δd, определяемой как

где V_r - среднее по числу выполненных обзоров значение радиальной составляющей скорости для всех одновременно наблюдаемых траекторий

Т_о - период обзора пространства РЛС;
D_о - дальность обнаружения радиолокационной станцией одиночной цели ожидаемого класса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6