Способ спектрально-корреляционного обнаружения летательных аппаратов по квазинепрерывным импульсным сигналам бортовых радиоэлектронных систем

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано в средствах радиотехнической разведки (РТР) для обнаружения летательных аппаратов по квазинепрерывным импульсным сигналам бортовых радиоэлектронных систем (РЭС). Достигаемый технический результат - снижение количества каналов обработки обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа, при котором обеспечивается требуемый уровень вероятности ложной тревоги и допустимое ухудшение характеристик обнаружения относительно согласованного корреляционно-фильтрового способа приема рассматриваемых сигналов. В заявленном способе проводят последовательно выполняемые операции широкополосного спектрального Фурье-анализа входной реализации в частотной полосе и временном окне спектрального анализа, определяемые априорной неопределенностью рабочей несущей частоты квазинепрерывных радиоизлучений бортовых РЭС и установкой времени накопления энергии входной реализации, квадратирование сформированного амплитудно-частотного спектра входной реализации и пороговую обработку решающей статистики с выхода обнаружителя. После квадратирования амплитудно-частотного спектра входной реализации производят его обратное спектральное Фурье-преобразование с вычислением автокорреляционной функции (АКФ) входной реализации, бланкирование центрального максимума АКФ и согласованное с количеством проверяемых гипотез относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала многоканальное стробирование его АКФ путём прореженной выборки комплексных отсчетов сформированной АКФ в диапазоне, согласованном с длительностью принятого сигнала. Стробированные выборки АКФ далее подвергаются некогерентному суммированию путем квадратирования модульных значений стробированных выборок АКФ и их суммирования с последующей пороговой обработкой результатов суммирования. 11 ил.

 

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано в средствах радиотехнической разведки (РТР) для обнаружения летательных аппаратов (ЛА) по квазинепрерывным импульсным сигналам бортовых радиоэлектронных систем (РЭС), к которым в первую очередь могут быть отнесены РЭС в составе бортовых радионавигационных комплексов (РНК) [1]:

- импульсные радиовысотомеры (ИРВ);

- когерентно-импульсные доплеровские измерители скорости и угла сноса;

- импульсно-доплеровские бортовые радиолокационные станций переднего обзора;

- импульсно-доплеровские метеорадары.

Задача локации ЛА по квазинепрерывному радиоизлучению бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа имеет место в тех случаях, когда обнаружение их затруднено, в связи с малой эффективной отражающей поверхностью, а также полетом на малых и предельно малых высотах с использованием бортовых РНК. Особая острота этой задачи отмечается в связи с широким распространением легкомоторных пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов (БпЛА), которые могут оказывать преднамеренное либо непреднамеренное негативное влияние на организацию безопасного воздушного движения. Для предотвращения отмеченного негативного влияния требуется своевременное обнаружение и местоопределение ЛА нарушителей воздушного движения в контролируемых границах воздушного пространства. Поскольку обнаружение большинства пилотируемых и БпЛА затруднено по отмеченным выше причинам, то их локацию возможно производить средствами РТР по радиоизлучению бортовых РЭС из состава РНК [2, 3].

В типовых условиях ограниченности априорных сведений о характеристиках излучений РЭС ЛА рассматриваемого типа нарушителей воздушного движения решение задачи их обнаружения возможно осуществлять средствами РТР, реализующими широко известный способ энергетического (радиометрического) обнаружения источников радиоизлучения (ИРИ) [2 с. 193-194, 4 c. 264-271]. В соответствии с этим способом средством РТР осуществляется приём сигналов ИРИ в полосе частот, согласованной с их несущей частотой и шириной спектра, квадратирование принятых сигналов и их интегрирование (накопление) на видео либо промежуточной частоте на временном интервале, определяемом длительностью отдельно взятого радиоимпульса. Затем осуществляется пороговая обработка решающей статистики, полученной в итоге проведения вышеперечисленных операций над входной реализацией.

Также широко известны автокорреляционные модификации энергетического способа обнаружения, в соответствии с которыми осуществляется приём радиосигналов двумя совмещенными антеннами либо одной антенной, выход которой подключен к двухканальному приёмнику [5 с. 281-309]. При наличии информации о периоде следования сигналов ИРИ в одном из каналов последнего осуществляется временной сдвиг принятого колебания на период их следования. В обоих случаях сигнал с выхода одного из приёмных каналов смещается по частоте на фиксированную промежуточную частоту (ПЧ). Последующая обработка принятого сигнала ИРИ осуществляется путем перемножения его реализаций с выходов обоих приёмных каналов, выделения сигналов ПЧ, их интегрирования на промежуточной частоте и сравнения с порогом обнаружения.

Основным недостатком рассмотренных в качестве аналогов изобретения энергетического и автокорреляционного способов обнаружения ИРИ является низкая эффективность обнаружения квазинепрерывных импульсных сигналов малой мощности в условиях ограниченной априорной определенности их характеристик по следующим причинам.

1. Ограничена возможность работы энергетического обнаружителя:

- в частотной полосе, согласованной с несущей частотой разведываемого сигнала;

- в режиме большой продолжительности времени интегрирования принимаемых сигналов, при которой возможно накапливать энергию значительного числа импульсов квазинепрерывного сигнала.

2. Широкополосные короткоимпульсные сигналы радиовысотомеров в режиме маловысотного полета ЛА обладают низкой разведдоступностью, так как характеризуются:

- предельно малыми импульсной мощностью и длительностью радиоизлучений;

- экранированием радиоизлучений низколетящих ЛА подстилающей земной (водной) поверхностью.

Перечисленные ограничения в работе рассмотренных обнаружителей обусловлены тем, что накоплению подвергается не только импульсная последовательность полезного сигнала, но и шумовой фон в свободных от полезного сигнала частотных и временных интервалах. Это приводит к эффекту маскирования обнаруживаемого сигнала внутриканальными шумами приемника.

В качестве прототипа изобретения может быть принят широко применяемый в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях способ корреляционно-фильтровой обработки когерентной пачки радиоимпульсов [6 с. 112-125, 7 с. 402-405], который является оптимальным при известных параметрах сигналов разведываемых РЭС (далее по тексту согласованный прием). Применительно к задаче обнаружения сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа способ их корреляционно-фильтровой обработки может быть реализован путем проведения следующей последовательности операций:

- многоканальное стробирование принятого когерентного квазинепрерывного сигнала (КНС) регулярной импульсной последовательностью;

- многоканальный спектральный Фурье-анализ импульсной последовательности отдельно в каждом канале стробирования;

- квадратирование и пороговая обработка спектральных отсчетов решающей статистики с выходов линейки многоканальных Фурье-анализаторов.

Однако, в условиях ограничения априорных сведений о несущей частоте и параметрах модуляции сигналов (частоты повторения и длительности импульсов), а также возможных высоких значений скважности импульсных радиоизлучений (для ИРВ скважность, как правило, превышает 100 единиц), требуемое число каналов корреляционно-фильтровой обработки сигналов с временем их накопления порядка 10^-2…10^-1с может превышать 10¹⁰…10¹². При таком количестве каналов обработки недопустимо возрастают вероятность ложных тревог (см. фиг. 1) и вычислительная затратность реализации корреляционно-фильтрового обнаружителя. Для минимизации вероятности ложных тревог требуется повышать порог обнаружения, что в рассматриваемом случае ведет к ухудшению характеристик обнаружения до неприемлемых на практике значений [8 с. 144-150].

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение количества каналов обработки обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа, при котором обеспечивается требуемый уровень вероятности ложной тревоги и допустимое ухудшение характеристик обнаружения относительно согласованного корреляционно-фильтрового способа приёма рассматриваемых сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что принятый в качестве прототипа способ корреляционно-фильтрового обнаружения КНС, заключающийся в проведении последовательно выполняемых операций широкополосного спектрального Фурье-анализа входной реализации в частотной полосе и временном окне спектрального анализа, определяемых априорной неопределенностью несущей частоты квазинепрерывных радиоизлучений бортовых РЭС и установкой времени накопления энергии входной реализации, квадратирования сформированного амплитудно-частотного спектра входной реализации и пороговой обработки решающей статистики с выхода обнаружителя, отличается от существующего тем, что после квадратирования амплитудно-частотного спектра входной реализации производят его обратное спектральное Фурье-преобразование с вычислением автокорреляционной функции (АКФ) входной реализации, в соответствии с (1) бланкирование центрального максимума АКФ и, согласованное с количеством проверяемых гипотез относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала, многоканальное стробирование его АКФ путём прореженной выборки комплексных отсчетов сформированной АКФ в диапазоне, согласованном с длительностью принятого сигнала, стробированные выборки из АКФ далее в соответствии с (2) подвергаются некогерентному накоплению путем квадратирования модульных значений стробированных выборок АКФ и их суммирования с последующей пороговой обработкой результатов суммирования

, (1)

, (2)

где - стробированные дискретные выборки комплексных значений АКФ при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов (ЧПИ) принятого сигнала;

m - нумерация стробов выделения дискретных отсчетов АКФ, подлежащих векторному суммированию , ;

2M_k - количество стробов выделения дискретных отсчетов АКФ, подлежащих векторному суммированию при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала;

n - нумерация дискретных отсчетов АКФ ;

- нумерация прореженных с шагом T_пk дискретных выборок автокорреляционной функции входной реализации;

- количество дискретных отсчетов АКФ на интервале её расчета, определяемом удвоенным значением длительности реализации принятого сигнала;

k - нумерация проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения ЧПИ принятого сигнала ;

- количество проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения ЧПИ принятого сигнала;

ΔF_чпи - ширина диапазона априорной неопределенности значения ЧПИ;

T _фа - временное окно Фурье-анализа, ширина которого многократно превосходит период следования импульсов КНС;

- дискретные отсчеты комплексных значений АКФ принятого сигнала;

- дискретные отсчеты временного рассогласования принятого сигнала и его копии при вычислении АКФ;

- прямоугольный импульс стробирования дискретных отсчетов АКФ

;

- период следования импульсов стробов при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала;

τ _стр - длительность импульса стробирования, принимаемая равной среднестатистическому значению длительности отдельно взятых импульсов обнаруживаемых сигналов по данным известных публикаций;

τ _и - длительность импульса;

Z_k - подвергаемое пороговой обработке значение уровня сигнала на выходе обнаружителя при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала.

Предлагаемое совершенствование прототипа позволяет достичь указанный выше технический результат, состоящий в снижении количества каналов обработки обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа до требуемого уровня реализуемой вероятности ложных тревог при допустимом ухудшении характеристик обнаружения относительно варианта согласованного корреляционно-фильтрового приема рассматриваемых сигналов.

Физическая суть и математическая запись основных операций процесса обнаружения квазинепрерывных импульсных сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа приведены ниже.

Принцип работы алгоритма, реализующего квазиоптимальный спектрально-корреляционный способ обнаружения КНС, основан на следующих исходных положениях.

1. С учетом высокой кратковременной стабильности кварцевых формирователей зондирующих, гетеродинных и опорных сигналов в составе бортовых РЭС на сравнительно коротком временном интервале приёма средствами РТР радиоизлучений импульсно-доплеровского типа длительностью порядка 10^-2…10^-1 с зондирующие сигналы бортовых РЭС допустимо считать когерентной, эквидистантной, квазинепрерывной последовательностью радиоимпульсов.

2. Пиковые значения локальных максимумов амплитудно-частотного спектра (АЧС) определяются количеством импульсов анализируемого сигнала в пределах временного окна Фурье-анализатора. При этом, энергия зарегистрированного КНС на выходе Фурье-анализатора распределена в малоразмерных спектральных областях локальных максимумов, а энергия маскирующего «квазибелого» шумового фона распределена вдоль частотной оси равномерно.

3. Благодаря когерентному векторному суммированию импульсных элементов полезного сигнала (эффекту «фокусирования» полезных сигналов в частотной области) и некогерентному суммированию шумовых компонент возможен выигрыш в отношении ОСШ. Последний, по причине отсутствия операции стробирования импульсов полезного сигнала, уступает оптимальному приёму КНС в число раз, равное корню квадратному скважности последовательности импульсов.

4. Автокорреляционная функция принимаемого КНС также обладает решетчатой структурой с равными интервалами расположения, узких локальных максимумов с шагом, определяемым периодом следования импульсов КНС, и линейным спадом их пиковых значений по мере удаления от нулевой точки оси отсчета временных рассогласований (центральной точки АКФ). В отличие от полезных АКФ «квазибелого» шума характеризуется наличием только одного узкого центрального максимума высокой интенсивности и «гладкого» линейно спадающего по интенсивности бокового фона [9]. Наличие центрального энергоёмкого максимума АКФ внутриканального шума обуславливает необходимость его бланкирования при незначительном снижении энергии полезных сигналов на выходе обнаружителя.

5. Автокорреляционная функция произвольно взятого сигнала, независимо от его несущей частоты, временной задержки, вида и характеристик его модуляции, всегда симметрична относительно нулевой точки оси отсчета временного рассогласования. Это свойство позволяет реализовать инвариантность реализуемых спектрально-корреляционным обнаружителем характеристик обнаружения:

- к традиционно применяемому избыточному расширению частотной полосы приёмника обнаружителя в целях гарантированного попадания рабочей частоты ИРИ в полосу параллельного частотного анализа;

- к несущей частоте обнаруживаемого сигнала и его временной задержки.

Как следствие, исключается необходимость многоканального поиска КНС не только по несущей частоте, но и времени приёма путем многоканального стробирования АКФ входной реализации во временной области.

6. Эквидистантное расположение боковых локальных максимумов АКФ когерентной последовательности радиоимпульсов позволяет получить дополнительный выигрыш в реализуемом ОСШ за счет стробирования сигнальных выборок боковых локальных максимумов АКФ с последующим их когерентным либо некогерентным суммированием.

На основании перечисленных структурных особенностей АЧС и АКФ квазинепрерывных сигналов и внутриканальных «квазибелых» шумов возможно:

- минимизировать проигрыш спектрально-корреляционного обнаружителя оптимальному корреляционно-фильтровому в обеспечиваемом ОСШ;

- существенно снизить вычислительную затратность в реализации квазиоптимального спектрально-корреляционного способа обнаружения КНС с ограниченной априорной определенностью его характеристик.

Алгоритм реализации спектрально-корреляционного способа представлен в виде математической записи последовательности основных операций обработки, осуществляемых обнаружителем КНС в соответствии с предлагаемым способом.

1. Операция широкополосного спектрального Фурье-анализа аддитивной смеси принятого КНС и внутриканальных шумов.

, (4)

где - комплексный частотный спектр анализируемого сигнала;

y(t) - входная реализация;

- комплексная единица.

ω - несущая частота;

t - расчетное время.

Операция квадратированния модульных значений АЧС (4):

. (5)

2. Операция вычисления АКФ анализируемой аддитивной смеси путём Фурье-преобразования квадрата АЧС (4) (см. фиг. 3)

, (6)

где - АКФ анализируемой аддитивной смеси на входе обнаружителя;

S(ω) - энергетический спектр входной реализации.

Структурный анализ АКФ квазинепрерывного сигнала (фиг. 3) показывает, что между боковыми лепестковыми максимумами присутствуют свободные от полезного сигнала временные интервалы. Последние являются неинформативными, так как содержат только шум приемника. Уровень центрального главного максимума АКФ шумовой компоненты существенно превосходит уровень её линейно спадающего по интенсивности бокового фона, в связи с чем шумовой центральный максимум подлежит бланкированию. Эта операция математически в (2) представлена неравенством вида m ≠ 0, где m - нумерация стробов выделения дискретных отсчетов АКФ, подлежащих некогерентному суммированию.

Поскольку априорная информация о ЧПИ обнаруживаемых сигналов, как правило, имеется в различных источниках технической информации по соответствующей тематике, то становится доступной оценка диапазона возможных значений ЧПИ сигналов бортовых РЭС рассматриваемого типа, которая используется при реализации операции многоканальной проверки гипотез относительно возможных значений ЧПИ принятого КНС.

3. Для снижения маскирующего влияния внутриканальных шумов приемного устройства обнаружителя в соответствии с (2) производится многоканальное временное выделение (стробирование) боковых локальных максимумов полезной сигнальной компоненты сформированной АКФ (фиг. 6)

, (7)

где - дискретные отсчеты временного рассогласования АКФ принятого сигнала в пределах импульсов стробирования при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной ЧПИ принятого сигнала.

4. Накопление энергии полезного сигнала осуществляется путем некогерентного суммирования подвергнутых квадратированию модульных значений стробированных отсчетов АКФ с последующим сравнением полученной суммы с порогом обнаружения:

. (8)

5. Пороговая обработка осуществляется по критерию Неймана-Пирсона:

, (9)

где - значение квадрата модуля векторной суммы дискретных выборок АКФ при проверке k-й гипотезы;

- пороговое значение для проверки k-й гипотезы;

H ₁ - решение о наличии полезного сигнала;

H ₀ - решение об отсутствии полезного сигнала.

Так как количество каналов спектрально-корреляционного обнаружения полезных сигналов определяется только диапазоном априорной неопределенности ЧПИ радиоизлучений РЭС импульсно-доплеровского типа, то в сравнении с принятым в качестве прототипа корреляционно-фильтровым способом требуемое количество каналов обнаружителя существенно (на порядки) сокращается. Так при решении задачи обнаружения сигналов импульсных радиовысотомеров со скважностью его коротких импульсных зондирующих посылок свыше 10³ единиц указанное выше сокращение может составить шесть-восемь порядков. При этом требуемое число каналов спектрально-корреляционного обнаружителя сигналов характерных для бортовых импульсных радиовысотомеров составит приемлемое для практики значение порядка 10⁴ единиц.

Таким образом, применение спектрально-корреляционного способа обработки для обнаружения сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа в сравнении с корреляционно-фильтровым приведет к существенному снижению реализуемого уровня ложных тревог (фиг. 1).

Изобретение поясняется рисунками, представленными на фиг. 2…10.

На фиг. 2 представлен энергетический спектр аддитивной смеси принятого обнаружителем КНС и внутриканального шума приёмника, а также огибающая энергетического спектра КНС.

На фиг. 3 представлены сплошной линией модуль нормированной АКФ аддитивной смеси принятого обнаружителем КНС и внутриканального шума приёмника, штрих-пунктирной огибающая модуля АКФ КНС.

На фиг. 4 представлен модуль АКФ полезной составляющей сигнала анализируемой аддитивной смеси, нормированный к модулю АКФ её входной реализации.

На фиг. 5 представлен модуль АКФ внутриканального «квазибелого» шума приемника, нормированный к модулю АКФ входной реализации.

На фиг. 6 представлены сплошной линией нормированная АКФ принятого КНС и пунктирной стробы выделения полезной составляющей сигнала.

На фиг. 7 представлены стробированные выборки боковых локальных максимумов АКФ КНС.

На фиг. 8 показаны расчетные кривые, характеризующие зависимость величины отношения сигнал/шум (ОСШ) на выходе обнаружителя от аналогичной величины на его входе для различных способов обнаружения КНС. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая реализуемое ОСШ при спектрально-корреляционного способе обнаружения КНС, пунктирной - при оптимальном согласованном их приеме, штриховой - при энергетическом (автокорреляционном) способе обнаружения.

На фиг. 9 показаны расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения КНС от величины ОСШ на входе обнаружителя для различных способов их приема. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая спектрально-корреляционный способ, пунктирной согласованный прием, штриховой энергетический способ.

На фиг. 10 приведены расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения КНС бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа от количества накапливаемых импульсов для различных способов приема. Сплошной линией обозначена кривая обнаружения при квазиоптимальном спектрально-корреляционном способе обнаружения, пунктирной оптимальный согласованный прием КНС, штрих-пунктирной энергетический способ.

На фиг. 11 приведена блок-схема обнаружителя сигналов бортовых РЭС импульсно-доплеровского типа, реализующая предлагаемый спектрально-корреляционный способ обнаружения.

Реализующий предлагаемый способ обнаружитель содержит следующие типовые элементы.

11.1 Блок Фурье-преобразования.

11.2 Блок квадратирования спектральных отсчетов путём перемножения комплекснозначного частотного спектра на его комплексно-сопряженную копию.

11.3 Блок обратного Фурье-преобразования квадратированных спектральных отсчетов с получением АКФ анализируемой аддитивной смеси полезного сигнала и маскирующего шумового фона.

11.4 Линейка схем стробирования сформированной АКФ.

11.5 Линейка схем расчета модульных значений стробированных выборок АКФ с последующим их квадратированием.

11.6 Линейка сумматоров квадратированных выборок АКФ.

11.7 Блок расчета временных стробов, используемых при стробировании АКФ анализируемой аддитивной смеси на входе обнаружителя.

11.8 Линейка схем пороговой обработки.

Реализация спектрально-корреляционного способа обнаружения возможна в соответствии с блок-схемой обнаружителя, представленной на фиг. 11 и заключается в последовательном выполнении следующих операций:

1. Широкополосный спектральный Фурье-анализ входной реализации (аддитивной смеси сигнальной последовательности и собственного шума приемника), осуществляемый блоком 11.1 в соответствии с выражением (4).

2. Квадратирование сформированного АЧС, осуществляемое блоком 11.2 в соответствии с выражением (5).

3. Вычисление обратного спектрального Фурье-преобразования квадратированного АЧС и получение АКФ, осуществляемое блоком 11.3 в соответствии с выражением (6).

4. Реализуемое блоками 11.4 в соответствии с выражением (7) многоканальное стробирование АКФ с помощью импульсных стробов, рассчитанными блоком 11.7.

5. Реализуемое блоками 11.5 в соответствии с выражением (8) вычисление модульных значений стробированных отсчетов АКФ и их квадратирование.

6. Реализуемое блоками 11.6 в соответствии с выражением (8) суммирование стробированных отсчетов АКФ.

7. Реализуемое блоками 11.8 в соответствии с выражением (9) пороговая обработка результатов суммирования стробированных отсчетов АКФ с пороговыми значениями, рассчитанными блоком 11.7.

Заявленный технический результат подтвержден результатами цифрового имитационного моделирования процесса обнаружения радиоизлучений бортового ИРВ типа РВ-21 (А-035) [10].

Моделирование проведено при следующих исходных данных касательно параметров радиоизлучений ИРВ: диапазон несущих частот 4,2…4,3 ГГц, диапазон частот повторения импульсов 10…20 кГц, скважность импульсов 10², длительность импульсов τ_и = 100 нс [10]. Время накопления принимаемых сигналов ИРВ составляло 0,1 - 0,05 с. Вероятность ложной тревоги F_л.т.=10^-4.

Для рассмотренных выше исходных данных оценена эффективность обнаружения сигналов ИРВ, которая определяется вероятностями правильного и ложного обнаружения (фиг. 8-10).

На фиг. 8 показаны расчетные кривые, характеризующие зависимость ОСШ на выходе обнаружителя от ОСШ на его входе для различных способов обнаружения сигналов ИРВ.

На фиг. 9 показаны расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения сигналов ИРВ для различных способов их приема. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая спектрально-корреляционный способ, пунктирной - согласованный приём, штриховой - энергетический способ.

На фиг. 10 показаны расчетные кривые, характеризующие вероятность правильного обнаружения сигналов радиовысотомеров от количества накапливаемых импульсов для различных способов приема. Сплошной линией обозначена кривая, характеризующая спектрально-корреляционный способ, пунктирной - согласованный прием, штрих-пунктирной - энергетический способ.

Анализ результатов имитационного моделирования заявляемого способа для приведенных выше исходных данных показал, что спектрально-корреляционный способ обнаружения импульсных сигналов радиовысотомеров превосходит аналоги по эффективности накопления, что выражается в:

- снижении времени накопления сигналов ИРВ относительно энергетического обнаружителя в 8-10 раз при вероятности правильного обнаружения 0,9 (фиг. 10).

- обеспечении выигрыша в реализуемом ОСШ, составляющем 12-13 дБ относительно энергетического обнаружителя в диапазоне значений вероятности правильного обнаружения 0,5…0,9 (фиг. 9);

- снижении вероятности ложной тревоги на порядки при допустимом ухудшении реализуемых при оптимальном согласованном приёме характеристик правильного обнаружения радиоизлучений бортовых РЭС рассматриваемого типа (фиг. 9, 10).

На основании выше приведенных оценок можно заключить, что реализация разработанного способа средствами РТР позволит существенно (на порядки) снизить требуемое количество каналов обработки квазинепрерывных импульсных сигналов и, соответственно, пропорционально снизить вероятность ложной тревоги. Как следствие заявленный технический результат настоящего изобретения, состоящий в снижении требуемого количества каналов обработки разведываемых обнаружителем сигналов, достигнут и обеспечивает недоступные для прототипа реализуемые вероятности ложной тревоги при допустимом ухудшении характеристик обнаружения радиоизлучений бортовых РЭС рассматриваемого типа.

Список литературы

1. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов [Текст]: Справочник / А.А. Сосновский, И.А. Хаймович. - М.: Транспорт, 1987. - 255 с.

2. Радзиевский, В.Г. Теоретические основы радиоэлектронной разведки [Текст]: 2-е изд., испр. и доп. (1-е издание «Информационное обеспечение радиоэлектронных систем в условиях конфликта») / В.Г. Радзиевский, А.А. Сирота. - М.: «Радиотехника», 2004. - 432 с.

3. Киселев, Д.Н. Радиомониторинг и распознавание радиоизлучений [Текст] / Д.Н. Киселев, О.Ю. Перфилов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2017. - 90 с.: ил.

4. Сколник, М. Справочник по радиолокации [Текст]: в 4-х т. Радиолокационные станции и сигналы. Том. 4: / Под ред. М. Сколника Нью-Йорк, 1970. Пер, с англ. под общей ред. К.Н. Трофимова. Под ред. М.М. Вейсбейна, - М.: «Сов. Радио», 1978. - 378 с.

5. Борисов, В.И. и др. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты [Текст]. - М.: Радио и связь, 2000. - 384 с.: ил.

6. Трухачев, А.А. Радиолокационные сигналы и их применения [Текст]. - М.: Воениздат, 2005. - 320 с.: ил.

7. Информационные технологии в радиотехнических системах [Текст] : учеб. Пособие / под ред. И.Б. Федорова. - Изд. 3-е перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 846 с.

8. Теоретические основы радиолокации [Текст]: ред. Я.Д. Ширман. - Войска ПВО страны, 1968. - 443 с.

9. Охрименко, А.Е. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба [Текст]: - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1983. - 456 с.

10. Салямех, С.С. Оптимизация алгоритмов обработки с накоплением сигналов в импульсном радиовысотомере [Текст] / С.С. Салямех // «Радиотехника» №5. - 1997 г. - С. 11-17.

Способ спектрально-корреляционного обнаружения летательных аппаратов по квазинепрерывным импульсным сигналам бортовых радиоэлектронных систем, заключающийся в проведении последовательно выполняемых операций широкополосного спектрального Фурье-анализа входной реализации в частотной полосе и временном окне спектрального анализа, определяемых априорной неопределенностью рабочей несущей частоты квазинепрерывных радиоизлучений бортовых радиоэлектронных систем и установкой времени накопления энергии входной реализации, квадратирования сформированного амплитудно-частотного спектра входной реализации и пороговой обработки решающей статистики с выхода обнаружителя, отличающийся тем, что после квадратирования амплитудно-частотного спектра входной реализации производят его обратное спектральное Фурье-преобразование с вычислением автокорреляционной функции входной реализации, в соответствии с (1) бланкирование центрального максимума автокорреляционной функции и согласованное с количеством проверяемых гипотез относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала многоканальное стробирование его автокорреляционной функции путём прореженной выборки комплексных отсчетов сформированной автокорреляционной функции в диапазоне, согласованном с длительностью принятого сигнала, стробированные выборки автокорреляционной функции далее в соответствии с (2) подвергаются некогерентному суммированию путем квадратирования модульных значений стробированных выборок автокорреляционной функции и их суммирования с последующей пороговой обработкой результатов суммирования:

, (1)

, (2)

где – стробированные дискретные выборки комплексных значений автокорреляционной функции при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала;

m – нумерация стробов выделения дискретных отсчетов автокорреляционной функции, подлежащих векторному суммированию , ;

2M_k – количество стробов выделения дискретных отсчетов автокорреляционной функции, подлежащих векторному суммированию при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала;

n – нумерация дискретных отсчетов автокорреляционной функции ;

– нумерация прореженных с шагом T_пk дискретных выборок автокорреляционной функции входной реализации;

– количество дискретных отсчетов автокорреляционной функции на интервале её расчета, определяемом удвоенным значением длительности реализации принятого сигнала;

k – нумерация проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения частоты повторения импульсов принятого сигнала ;

– количество проверяемых гипотез относительно предполагаемого значения частоты повторения импульсов принятого сигнала;

ΔF_чпи – ширина диапазона априорной неопределенности значения частоты повторения импульсов;

T _фа – временное окно Фурье-анализа, ширина которого многократно превосходит период следования импульсов квазинепрерывного сигнала;

– дискретные отсчеты комплексных значений автокорреляционной функции принятого сигнала;

– дискретные отсчеты временного рассогласования принятого сигнала и его копии при вычислении автокорреляционной функции;

– прямоугольный импульс стробирования дискретных отсчетов автокорреляционной функции

;

– период следования импульсов стробов при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала;

τ_стр – длительность импульса стробирования, принимаемая равной среднестатистическому значению длительности отдельно взятых импульсов обнаруживаемых сигналов по данным известных публикаций;

Z_k – подвергаемое пороговой обработке значение уровня сигнала на выходе обнаружителя при проверке k-й гипотезы относительно априори неизвестной частоты повторения импульсов принятого сигнала.