Устройство селекции ложных целей в канале дальности рлс со сложным импульсным сигналом

Область техники, к которой относится полезная модель: Радиолокация.

Предлагаемая полезная модель обладает дополнительными возможностями по сравнению с известными аналогами, например, "Импульсным способом защиты от ретранслятора" (Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / Под ред. А.И.Канащенкова и В.И.Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003.), в отличие от которого позволяет осуществлять селекцию ложных отметок, находящихся впереди отметки истинной цели и при наличии нескольких истинных целей.

Общие признаки аналога и предлагаемой полезной модели:

- использование в РЛС зондирующих импульсных сигналов сложной структуры (ЛЧМ и ФКМ сигналов), сжимающего фильтра, некогерентного накопителя и обнаружителя.

Причины, препятствующие получению аналогом технического результата, обеспечиваемого полезной моделью:

- отсутствие вычислителя модулей коэффициентов корреляции комплексных отсчетов сжатого сигнала и их пороговой обработки.

Технический результат применения полезной модели выражается в следующем:

- возможность определения принадлежности сигналов на выходе обнаружителя приемника РЛС, создаваемых под воздействием радиосигнала активной имитирующей помехи и расположенных впереди и после сигнала обнаружения истинной цели, к ложным целям (селекция ложных целей);

- возможность определения принадлежности сигналов на выходе обнаружителя приемника РЛС, создаваемых под воздействием отраженных от летательных аппаратов радиосигналов, к истинным целям (селекция истинных целей).

Селекция истинных и ложных целей осуществляется на основе оценок коэффициентов корреляции между отсчетами комплексного сигнала на выходе сжимающего фильтра (СФ) приемника РЛС. Вычисление указанных коэффициентов проводится для тех отсчетов по дальности, в которых произошло обнаружение сигналов. Для принятия решения о принадлежности обнаруженных целей к истинным или ложным целям модули полученных оценок коэффициентов корреляции сравниваются с заданным порогом (например, 0,5). Если для какой-либо пары отсчетов порог превышен, обе цели считаются ложными.

Структурная схема устройства селекции изображена на фигуре 2.

2. Область техники, к которой относится полезная модель

Радиолокация

3. Уровень техники

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить помехозащищенность радиолокационных станций (РЛС), использующих зондирующие импульсные сигналы сложной структуры и сжатие импульсов, в случае воздействия преднамеренных активных имитирующих помех, в частности, помех, создаваемых ретранслятором путем введения дополнительной модуляции в ретранслируемый сигнал.

В качестве аналога полезной модели можно указать устройство, реализующее "Импульсный способ защиты от ретранслятора" (Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / Под ред. А.И.Канащенкова и В.И.Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003.), используемый в РЛС со сложными сигналами и высокой разрешающей способностью по дальности.

Общие признаки аналога и предлагаемой полезной модели:

- использование в РЛС зондирующих импульсных сигналов сложной структуры (ЛЧМ и ФКМ сигналов), сжимающего фильтра, некогерентного накопителя и обнаружителя.

Причины, препятствующие получению аналогом технического результата, обеспечиваемого полезной моделью:

- отсутствие вычислителя модулей коэффициентов корреляции комплексных отсчетов сжатого сигнала и их пороговой обработки.

4. Раскрытие полезной модели

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение селекции ложных целей в дальномерном канале РЛС со сложным импульсным сигналом, формируемых под воздействием активных имитирующих помех.

Например, при воздействии на приемник РЛС амплитудно-модулированной помехи ретранслятора формируются сразу две ложные цели: впереди и позади истинной цели. Под воздействием других видов активных имитирующих помех возможно формирование произвольного числа ложных целей. Также и количество истинных целей не является заранее известным.

Таким образом, при обработке информации, поступающей с выхода обнаружителя приемника РЛС, необходимо принимать решения о принадлежности обнаруженных целей к истинным или ложным, то есть осуществлять селекцию истинных и ложных целей. Заявляемая полезная модель и предназначена для выполнения этой функции.

Сущность полезной модели заключается в наличии следующих существенных признаков:

- наличие комплексного сжимающего фильтра, на вход которого поступает комплексный сигнал промежуточной частоты приемника РЛС;

- наличие дискретизатора, вход которого подключен к выходу сжимающего фильтра;

- наличие детектора огибающей сжатого сигнала, вход которого подключен к выходу дискретизатора;

- наличие накопителя, вход которого подключен к выходу детектора огибающей сжатого сигнала;

- наличие обнаружителя, вход которого подключен к выходу накопителя;

в том числе признаков, отличающих ее от существующих аналогов:

- наличие оперативно запоминающего устройства для запоминания отсчетов комплексного сжатого сигнала (ОЗУ1), вход которого подключен к выходу дискретизатора;

- наличие оперативно запоминающего устройства для запоминания отсчетов сигнала обнаружения (ОЗУ2), вход которого подключен к выходу обнаружителя;

- наличие вычислителя модулей коэффициентов корреляции между отсчетами комплексного сжатого сигнала, входы которого подключены к выходам ОЗУ1 и ОЗУ2;

- наличие порогового устройства для сравнения модулей коэффициентов корреляции с фиксированным порогом, один вход которого соединен с выходом вычислителя модулей коэффициентов корреляции, а на второй вход подается фиксированный порог.

Ожидаемый технический результат применения полезной модели, наделенной указанными признаками, выражается в следующем:

- возможность определения принадлежности сигналов на выходе обнаружителя приемника РЛС, создаваемых под воздействием радиосигнала активной имитирующей помехи и расположенных впереди и после сигнала обнаружения истинной цели, к ложным целям (селекция ложных целей);

- возможность определения принадлежности сигналов на выходе обнаружителя приемника РЛС, создаваемых под воздействием отраженных от летательных аппаратов радиосигналов, к истинным целям (селекция истинных целей).

Селекция истинных и ложных целей осуществляется на основе оценок коэффициентов корреляции между отсчетами комплексного сигнала на выходе сжимающего фильтра (СФ) приемника РЛС. Вычисление указанных коэффициентов проводится для тех отсчетов по дальности, в которых произошло обнаружение сигналов. Если в двух и более отсчетах обнаружение произошло под воздействием одного сигнала помехи (как в случае амплитудно-модулированной помехи ретранслятора), то флюктуации соответствующих отсчетов сжатого сигнала должны быть заметно коррелированы. При этом флюктуации отсчетов сжатого сигнала, соответствующих положениям истинных целей, слабо коррелированы с флюктуациями отсчетов, соответствующих ложным целям. Для принятия решения о принадлежности обнаруженных целей к истинным или ложным целям модули полученных оценок коэффициентов корреляции сравниваются с заданным порогом (например, 0,5). Если для какой-либо пары отсчетов порог превышен, обе цели считаются ложными.

Предлагаемое устройство селекции ложных целей может быть использовано не только в случае воздействия на РЛС со сложным сигналом амплитудно-модулированной помехи ретранслятора, но и любой другой имитирующей помехи, уровень боковых лепестков отклика сжимающего фильтра на которую значителен и превышает порог обнаружения в обнаружителе.

В качестве обнаружителя могут использоваться различные адаптивные параметрические и непараметрические обнаружители. Поэтому в заявляемой полезной модели конкретная форма обнаружителя не уточняется.

5. Краткое описание чертежей

На фигуре 1 изображены временные диаграммы сигналов на выходах накопителя и обнаружителя при наличии двух истинных целей и воздействии имитирующей помехи на приемник РЛС с ЛЧМ сигналом.

На фигуре 2 изображена структурная схема устройства селекции. Устройство селекции ложных целей состоит из типового приемного тракта, включающего сжимающий фильтр (СФ), дискретизатор, детектор огибающей, накопитель и обнаружитель и дополнительного устройства, включающего оперативно-запоминающие устройства (ОЗУ1, ОЗУ2), вычислитель модулей коэффициентов корреляции и пороговое устройство.

На фигуре 3 приводятся характеристики качества работы селектора - зависимости вероятности правильного распознавания пары ложных целей Р₂₂ от вероятности ошибочного принятия пары истинных целей за ложные P₂₁. Данные зависимости получены путем теоретических расчетов для заданных:

- типе флюктуации сигналов: равномерное распределение фаз сигналов целей и помехи;

- отношении сигнал/шум на выходе СФ приемника для более мощного сигнала из пары селектируемых сигналов q;

- разности отношений сигнал/шум для селектируемой пары сигналов q;

- относительном уровне боковых лепестков сжатого сигнала истинной цели R;

- числе накапливаемых РЛС импульсов М, определяющем размер статистики при оценке коэффициентов корреляции отсчетов сжатого сигнала в приемнике.

6. Осуществление полезной модели

Задачей селектора является принятие решений относительно номеров отсчетов (каналов) дальности, в которых произошло обнаружение (g_k=1 на фигуре 1): цель в канале с номером k является истинной (гипотеза H₁ ) или ложной (гипотеза H₂).

На фигуре 2 изображена структурная схема устройства селекции.

Комплексный сигнал промежуточной частоты приемника, полученный в ответ на i-ый излученный РЛС импульс, подвергается сжатию в СФ и дискретизуется с интервалом t. Число импульсов M, i=1M. Из дискретных комплексных отсчетов Z_ik формируются отсчеты огибающей сжатого сигнала |Z|_ik. В накопителе происходит суммирование по индексам i огибающих |Z|_ik . Результат накопления |Z|_k поступает на вход обнаружителя, обеспечивающего стабилизацию вероятности ложной тревоги по внутренним шумам приемника. Номера каналов дальности k, в которых произошло обнаружение целей (g_k=1), запоминаются в ОЗУ2. Все М векторов Z _ik записываются в ОЗУ1 и далее поступают на вычислитель коэффициента корреляции между столбцами матрицы с элементами Z_ik для тех номеров каналов дальности k, в которых произошло обнаружение (номера k считываются из ОЗУ2). Вычисление производится в соответствии с выражением

,

где и - усреднения по совокупностям Z_n=(Z_1n , Z_2n Z_Mn) и

Z_m=(Z _1m, Z_2m Z_Mm), причем g_n=1, g_m =1, nm.

Модули коэффициентов сравниваются с заданным порогом h. Если то принимается решение, что отметки на дальностях с номерами n и m являются ложными (для номеров n и m принимается гипотеза H₂). Все значения k, удовлетворяющие условию , для всех mk, считаются номерами отсчетов дальности, на которых присутствуют истинные цели (для номеров k принимается гипотеза H₁ ).

Возможность получения технического результата, заявленного в п.4 настоящего описания подтверждается теоретическими расчетами, результаты которых изображены на фигуре 3. Как видно, при достаточно большом размере статистики M наблюдается приемлемая эффективность селекции целей: вероятность правильного решения P₂₂ составляет более 0,8 при вероятности ошибки P ₂₁ менее 0,01.

Рассматриваемая полезная модель (фигура 2) может быть реализована в виде совокупности типового приемного тракта РЛС со сжатием импульсов и отдельного электронного модуля (дополнительное устройство на фигуре 2), на входы которого поступают комплексные отсчеты сжатого сигнала и двоичный сигнал с выхода обнаружителя, а информация о принадлежности отметок к истинным или ложным целям с выхода модуля передается в ЭВМ РЛС. Для вычисления коэффициентов корреляции комплексных отсчетов сжатого сигнала и их пороговой обработки может быть использован современный микропроцессор.

Устройство селекции ложных целей в канале дальности радиолокационной станции со сложным сигналом, содержащее комплексный сжимающий фильтр, на вход которого поступает комплексный сигнал промежуточной частоты приемника РЛС, дискретизатор, вход которого подключен к выходу сжимающего фильтра, детектор огибающей сжатого сигнала, вход которого подключен к выходу дискретизатора, накопитель, вход которого подключен к выходу детектора огибающей сжатого сигнала, обнаружитель, вход которого подключен к выходу накопителя, и отличающееся наличием оперативно запоминающего устройства для запоминания отсчетов комплексного сжатого сигнала (ОЗУ1), вход которого подключен к выходу дискретизатора, оперативно запоминающего устройства для запоминания отсчетов сигнала обнаружения (ОЗУ2), вход которого подключен к выходу обнаружителя, вычислителя модулей коэффициентов корреляции между отсчетами комплексного сжатого сигнала, входы которого подключены к выходам ОЗУ1 и ОЗУ2, и порогового устройства для сравнения модулей коэффициентов корреляции с фиксированным порогом, один вход которого соединен с выходом вычислителя модулей коэффициентов корреляции, а на второй вход подается фиксированный порог.