Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы



Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы
Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы
Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы
Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы

Владельцы патента RU 2716154:

Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" (RU)

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для создания приемника радиолокационной системы (РЛС), использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей зондирующий радиосигнал наземного передатчика. Достигаемый технический результат - компенсация радиолокационного сигнала прямого распространения и выделение радиолокационного сигнала, рассеянного воздушной целью. Технический результат достигается тем, что устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы (РЛС), дополнительно введенное в наземный приемник (ПРМ), синхронизированный с наземным передатчиком (ПРД), состоит из формирователя квадратурного радиолокационного сигнала, сумматора, генератора квадратурной копии зондирующего радиолокационного сигнала, блока оценки весового коэффициента, умножителя, согласованного фильтра, соединенных определенным образом. Кроме того, выход согласованного фильтра подключен к устройству вторичной обработки радиолокационного сигнала ПРМ. Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала передатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы обеспечивает выделение слабого радиолокационного сигнала, рассеянного воздушной целью, на фоне мощного радиолокационного сигнала прямого распространения и позволяет оценить время его задержки относительно радиолокационного сигнала, излучаемого передатчиком. 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для создания приемника радиолокационной системы (РЛС), использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей зондирующий радиосигнал наземного передатчика.

Известна бистатическая РЛС [1], состоящая из передатчика и приемника. Работа РЛС заключается в излучении передатчиком зондирующего радиосигнала, измерении расстояния до цели и направления на цель. Но в этой РЛС отсутствует возможность компенсации зондирующего радиосигнала, который может поступать от передатчика, напрямую в приемник.

Для компенсации мешающих радиосигналов применяют пространственную селекцию полезных радиосигналов адаптивными антенными решетками с управляемыми «нулями» диаграммы направленности, формируемыми в направлениях на источники мешающих сигналов [2, 3].

Однако если направление от приемника на воздушную цель близко к направлению на радиопередатчик зондирующего радиосигнала, то вместе с прямым зондирующим радиосигналом будет подавлен и радиосигнал, отраженный, от воздушной цели.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство обнаружения и оценки радиолокационных параметров навигационного сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью [4]. В этом устройстве при приеме слабого рассеянного воздушной целью навигационного сигнала осуществляется компенсация мощного навигационного сигнала прямого распространения, играющего роль помехи. Для этого проводится запись в оперативную память входной реализации в виде смеси мощного прямого навигационного сигнала, слабого навигационного сигнала, рассеянного воздушной целью, и собственного шума приемника. Осуществляется слежение за навигационным сигналом прямого распространения с точной оценкой всех его параметров: задержки распространения, доплеровской частоты, начальной фазы, амплитуды. С использованием этих параметров формируется сигнал компенсации, который вычитается из запомненной входной реализации. Результатом вычитания будет приближенная оценка сигнала, отраженного от воздушной цели.

Основным недостатком прототипа является необходимость получения точных оценок всех параметров мешающего сигнала прямого распространения: задержки, начальной фазы и амплитуды. Для получения оценок этих параметров в приемнике должны быть предусмотрены отдельные устройства слежения и оценки, каждое из которых характеризуется ошибкой оценки параметра. При этом величина нескомпенсированного остатка будет зависеть от точности устройств слежения и оценки, и может значительно превышать полезный сигнал, отраженный от воздушной цели.

Целью изобретения является устранение вышеизложенного недостатка с помощью адаптивного компенсатора навигационного сигнала прямого распространения, использующего в приемнике информацию о его задержке и структуре.

Техническим результатом изобретения является более точная компенсация радиолокационного сигнала прямого распространения и выделение радиолокационного сигнала рассеянного воздушной целью.

Поставленная цель достигается тем, что в веденом устройстве компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной РЛС, который синхронизирован с радиопередатчиком, осуществляется генерация квадратурной копии зондирующего сигнала, которая умножается на адаптивно подстраиваемый весовой коэффициент, и компенсирует прямой радиолокационный сигнал радиопередатчика.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства компенсации радиолокационного сигнала прямого распространения, на фиг. 2 показана структурная схема двухпозиционной радиолокационной системы, на фиг. 3 показан отклик согласованного фильтра на радиолокационный сигнал прямого распространения в отсутствии его компенсации, на фиг. 4 показан отклик согласованного фильтра на отраженный радиолокационный сигнал в отсутствии радиолокационного сигнала прямого распространения, на фиг. 5 показан результат компенсации радиолокационного сигнала прямого распространения на выходе сумматора устройства компенсации, на фиг. 6 показан отклик остатка компенсированного радиолокационного сигнала прямого распространения и отраженного радиолокационного сигнала на выходе согласованного фильтра.

Радиолокационная система, состоит из наземного передатчика (ПРД) 1, наземного приемника (ПРМ) 2. В ПРМ 2, дополнительно введено устройство компенсации 2.1 прямого радиолокационного сигнала, состоящее из формирователя квадратурного радиолокационного сигнала 2.1.1, сумматора 2.1.2, генератора квадратурной копии зондирующего радиолокационного сигнала 2.1.3, блока оценки весового коэффициента 2.1.4, умножителя 2.1.5, согласованного фильтра 2.1.6, имеющих между собой следующие связи. Выход формирователя квадратурного радиолокационного сигнала 2.1.1 подключен к одному из входов сумматора 2.1.2 и к одному из входов блока оценки весового коэффициента 2.1.4. Генератор квадратурной копии зондирующего радиолокационного сигнала 2.1.3 подключен к другому входу блока оценки весового коэффициента 2.1.4 и к одному из входов умножителя 2.1.5. Другой вход умножителя 2.1.5 подключен к выходу блока оценки весового коэффициента 2.1.4. Выход умножителя 2.1.5 со знаком «минус» подключен к другому входу сумматора 2.1.2. Выход сумматора 2.1.2 подключен к входу согласованного фильтра 2.1.6. При этом вход формирователя квадратурного радиолокационного сигнала 2.1.1 подключен к выходу фильтра промежуточной частоты ПРМ 2 (на фиг. 1 не показано), а выход согласованного фильтра 2.1.6 подключен к устройству вторичной обработки радиолокационного сигнала ПРМ 2 (на фиг. 1 не показано).

Устройство компенсации 2.1 прямого радиолокационного сигнала ПРД 1 работает в ПРМ 2, который синхронизирован ПРД 1, следующим образом.

ПРД 1 излучает радиолокационный сигнал, который для воздушной цели (ВЦ) 3 становится зондирующим, а для ПРМ 2 помеховым (сигналом прямого распространения).

ПРМ 2 принимает отраженный радиолокационный сигнал от ВЦ 3 и радиолокационный сигнал прямого распространения от ПРД 1.

Радиолокационный сигнал, отраженный от ВЦ 3, и сигнал прямого распространения от ПРД 1 поступают в ПРМ 2 и через фильтр промежуточной частоты (на фиг. 1 не показано) поступают в формирователь квадратурного сигнала 2.1.1, в котором формируется сигнал y(t) и передается в блок оценки весового коэффициента 2.1.4 и в сумматор 2.1.2.

Генератор квадратурной копии зондирующего сигнала 2.1.3 формирует сигнал u(t), синхронизированный с сигналом прямого распространения от ПРД 1, который поступает в блок оценки весового коэффициента 2.1.4 и умножитель 2.1.5.

В блоке оценки весового коэффициента 2.1.4 весовой коэффициент оценивается следующим образом

W(t)=(1-μ)W(t-1)+μy(t)×conj(u(t)),

где t - дискретные отсчеты времени, 0<μ<1 - коэффициент, определяющий компромисс между точностью и скоростью компенсации, conj - операция комплексного сопряжения, W(0)=1, y(t) - сигнал на выходе формирователя квадратурного сигнала, u(t) - сигнал, сформированный генератором квадратурной копии зондирующего сигнала.

Полученный в блоке оценки весового коэффициента 2.1.4 весовой коэффициент W(t) поступает в умножитель 2.1.5, в который с генератора 2.1.3 поступает квадратурная копия сигнала прямого распространения u(t). Умножитель 2.1.5 формирует сигнал W(t)u(t), который с обратным знаком поступает в сумматор 2.1.2. Одновременно в сумматор 2.1.2 поступает сигнал y(t) с формирователя квадратурного сигнала 2.1.1. В сумматоре 2.1.2 формируется разностный сигнал y(t)-W(t)u(t), который подается в согласованный фильтр 2.1.6. В согласованном фильтре 2.1.6 происходит формирование откликов на радиолокационный сигнал прямого распространения и на отраженный радиолокационный сигнал, которые передаются в устройство вторичной обработки радиолокационного сигнала ПРМ 2 (на фиг. 1 не показано).

Для примера рассмотрим результаты компенсации сигнала прямого распространения предлагаемым компенсатором. В качестве зондирующего сигнала используем фазоманипулированный сигнал с 13-ти разрядным кодом Баркера.

Число отсчетов на элементе кода составляет 10. Число периодов высокочастотного колебания на элементе кода равно 1. Амплитуда сигнала прямого распространения на входе компенсатора равна 50. Амплитуда отраженного сигнала равна 0,2, что в 250 раз меньше амплитуды сигнала прямого распространения. Отраженный сигнал задержан относительно сигнала прямого распространения на 20 отсчетов. Среднеквадратическое значение внутреннего шума равно 0,2. Амплитуда копии сигнала на выходе генератора копии зондирующего сигнала равна 1, а фаза сигнала сдвинута на 90°, μ=0.05.

На фиг. 3 приведен отклик согласованного фильтра 2.1.6 на сигнал прямого распространения в отсутствии его компенсации.

На фиг. 4 приведен отклик согласованного фильтра 2.1.6 на отраженный от цели сигнал в отсутствии сигнала прямого распространения.

Из сравнения рисунков фиг. 3 и фиг. 4 видно, что пиковые значения отраженного от ВЦ 3 радиолокационного сигнала отстают от пиковых значений сигнала прямого распространения на 70 отсчетов.

На фиг. 5 приведены результаты компенсации радиолокационного сигнала прямого распространения от ПРД 1 на выходе сумматора 2.1.2 устройства компенсации 2.1. Из этого рисунка видно, что уровень сигнала прямого распространения в процессе компенсации значительно уменьшается примерно через 80 отсчетов.

На фиг. 6 приведен отклик согласованного фильтра 2.1.6 на принятые сигналы после компенсации сигнала прямого распространения. На этом рисунке просматривается многократно уменьшенный отклик на остаток сигнала прямого распространения и отчетливо просматриваемый отклик на сигнал, отраженный от ВЦ 3. При этом задержка первого пика отраженного от ВЦ 3 сигнала относительно сигнала прямого распространения от ПРД 1 составляет около 70 отсчетов.

Таким образом, предложенное устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала передатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы обеспечивает выделение слабого радиолокационного сигнала, рассеянного воздушной целью, на фоне мощного радиолокационного сигнала прямого распространения и позволяет оценить время его задержки относительно радиолокационного сигнала, излучаемого передатчиком.

Источники информации

1. Ковалев Ф.Н. Кондратьев В.В. Особенности угломерно-дальномерного метода определения местоположения цели в просветных бистатических радиолокаторах. Журнал Радиоэлектроники: электронный журнал. №4, 2014.

2. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. М.: Радио и связь. 1989. 440 с.

3. Гриффите Л. Простой адаптивный алгоритм для обработки сигналов антенных решеток в реальном времени // ТИИЭР. 1969. Т. 57. №10. С. 6-14.

4. Патент 2591052 РФ, МПК G01S 5/06, G01S 13/95. Способ обнаружения и оценки радионавигационных параметров сигнала космической системы навигации, рассеянного воздушной целью, и устройство для его реализации / А.В. Кирюшкин и др. (РФ); Российская Федерация, от имени которой выступает министерство обороны Российской Федерации (РФ), Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Министерство обороны Российской Федерации (РФ). №2014101847/07; Заявлено 21.01.2014; Опубл. 10.07.2016, Бюл. №17. - 12 с.: 1 ил.

Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы (РЛС), дополнительно введенное в наземный приемник (ПРМ), синхронизированный с наземным передатчиком (ПРД), состоящее из формирователя квадратурного радиолокационного сигнала, сумматора, генератора квадратурной копии зондирующего радиолокационного сигнала, блока оценки весового коэффициента, умножителя, согласованного фильтра, имеющих между собой следующие связи: выход формирователя квадратурного радиолокационного сигнала подключен к одному из входов сумматора и к одному из входов блока оценки весового коэффициента, генератор квадратурной копии зондирующего радиолокационного сигнала подключен к другому входу блока оценки весового коэффициента и к одному из входов умножителя, другой вход умножителя, подключен к выходу блока оценки весового коэффициента, выход умножителя со знаком «минус» подключен к другому входу сумматора, выход сумматора подключен к входу согласованного фильтра, при этом вход формирователя квадратурного радиолокационного сигнала подключен к выходу фильтра промежуточной частоты ПРМ, а выход согласованного фильтра подключен к устройству вторичной обработки радиолокационного сигнала ПРМ, обеспечивающему в формирователе квадратурного сигнала формирование сигнала y(t) из поступивших с фильтра промежуточной частоты ПРМ отраженного радиолокационного сигнала и прямого радиосигнала, в генераторе квадратурной копии зондирующего сигнала формирование сигнала u(t), синхронизированного с сигналом прямого распространения от ПРД, в блоке оценки весового коэффициента весовой коэффициент оценивается рекурсивным образом W(t)=(1-μ)W(t-1)+μy(t)xconj(u(t)), где t - дискретные отсчеты времени, 0<μ<1 - коэффициент, определяющий компромисс между точностью и скоростью компенсации, conj - операция комплексного сопряжения, W(0)=1, y(t) - сигнал на выходе формирователя квадратурного сигнала, u(t) - сигнал, сформированный генератором квадратурной копии зондирующего сигнала, в умножителе формируется сигнал W(t)u(t), в сумматоре формируется разностный сигнал y(t)-W(t)u(t), в согласованном фильтре формируется отклик на радиолокационный сигнал прямого распространения и на отраженный радиолокационный сигнал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств радиоэлектронного подавления радиоэлектронных средств различного функционального назначения.

Группа изобретений относится к системе транспортного средства для осуществления скрытного вызова оператора аварийно-спасательных служб. Система транспортного средства содержит микрофон, анализатор речи и устройство обработки.

Предложен способ компенсации передачи брелока для ключей. Принимают, посредством процессора в брелоке для ключей, сигнал обнаружения с датчика.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в помехозащищенных системах связи. Технический результат - повышение повышенной разведзащищённости и устойчивости к воздействию узкополосных помех.

Изобретение относится к системам управления. Контролирующий пункт ввода-вывода дискретных сигналов состоит из корпуса, содержащего блоки питания, преобразователи последовательных интерфейсов RS-485, коммутаторы Ethernet.

Изобретение относится к технике радиосвязи и предназначено, в частности, для использования в многоканальных устройствах передачи и приема радиосигналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости за счет улучшения формы автокорреляционной функции сигналов-переносчиков при одновременном устранении потерь в величине отношения сигнал/помеха, связанных с доплеровской дисперсией.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является обеспечение однотональных передач восходящей линии связи с использованием NB-LTE.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемниках глобальных навигационных спутниковых систем, использующих широкополосные сигналы с модуляцией на поднесущих частотах (в англоязычной литературе используется термин ВОС-сигналы), которые установлены как на малоподвижных объектах, так и на объектах с высокой динамикой.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к передаче дискретной информации широкополосными системами беспроводной связи, и предназначено для повышения помехоустойчивости за счет обеспечения высокого уровня отношения сигнал/помеха.

Изобретение относится к беспроводной связи, в частности к шаблонам скачкообразного изменения частоты узкополосного физического канала произвольного доступа и схемам обнаружения преамбулы произвольного доступа.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в однопозиционных системах скрытного контроля наземного, морского и воздушного пространства, осуществляющих траекторное сопровождение подвижных объектов по прямым радиосигналам их бортовых радиопередатчиков и копиям этих радиосигналов, отраженным посторонними отражателями в виде естественных неоднородностей рельефа местности или стационарных и подвижных объектов искусственного происхождения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения начальной скорости снаряда, являющейся одной из важнейших баллистических характеристик оружия, оказывающей влияние на его боевые свойства.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для оценки наиболее достоверных характеристик радиолокационных средств. Достигаемый технический результат – возможность проведения полунатурных испытаний радиолокационных станций различного типа с возможностью имитации параметров радиолокационных целей.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для оценки наиболее достоверных характеристик радиолокационных средств. Достигаемый технический результат – возможность проведения полунатурных испытаний радиолокационных станций различного типа с возможностью имитации параметров радиолокационных целей.

Изобретение относится к анализу изображений. Технический результат заключается в расширении арсенала средств.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах опознавания объектов. Достигаемый технический результат - увеличение сектора работы в угломестной плоскости при неподвижной антенной системе за счет использования электронного сканирования диаграммы направленности (ДН).

Устройство доплеровской обработки и сжатия фазоманипулированных радиолокационных сигналов относится к радиолокации и может быть использовано для разработки и совершенствования устройств обработки фазоманипулированных радиолокационных сигналов.

Изобретения относятся к радиотехнике и могут быть использованы для защиты от средств воздушного и космического радиомониторинга. Достигаемый технический результат - обеспечение затруднения определения местоположения (ОМП) земной станции (ЗС).

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе, ответных помех. Достигаемый технический результат - компенсация импульсной помехи, при исключении компенсации сигналов, отраженных от цели.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для контроля работоспособности радиолокационных станций (РЛС). Достигаемый технический результат - обеспечение контроля диаграммы направленности антенны, приемника и передатчика в процессе работы РЛС.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных помех известной структуры. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение защищенности РЛС от импульсных помех известной структуры мощностью, превышающей мощность полезного сигнала.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для создания приемника радиолокационной системы, использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей зондирующий радиосигнал наземного передатчика. Достигаемый технический результат - компенсация радиолокационного сигнала прямого распространения и выделение радиолокационного сигнала, рассеянного воздушной целью. Технический результат достигается тем, что устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала радиопередатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы, дополнительно введенное в наземный приемник, синхронизированный с наземным передатчиком, состоит из формирователя квадратурного радиолокационного сигнала, сумматора, генератора квадратурной копии зондирующего радиолокационного сигнала, блока оценки весового коэффициента, умножителя, согласованного фильтра, соединенных определенным образом. Кроме того, выход согласованного фильтра подключен к устройству вторичной обработки радиолокационного сигнала ПРМ. Устройство компенсации прямого радиолокационного сигнала передатчика в приемнике двухпозиционной радиолокационной системы обеспечивает выделение слабого радиолокационного сигнала, рассеянного воздушной целью, на фоне мощного радиолокационного сигнала прямого распространения и позволяет оценить время его задержки относительно радиолокационного сигнала, излучаемого передатчиком. 6 ил.

Наверх