Система автоматического определения степени угрозы типов воздушных целей
Полезная модель направлена на повышение помехозащищенности процедуры определения приоритета уничтожения воздушных целей. Указанный результат достигается тем, что в систему включены блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения и уничтожения, блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, блок определения габаритных размеров ЛА, блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА и блок определения степени угрозы целей.
На вход системы поступает радиолокационный сигнал. Обеспечивается его обнаружение на фоне помех, оцифровка, сегментация. Проводится также измерение параметров движения цели, оценка радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели и определение ее габаритных размеров и степени угрозы цели. Распознавание класса, типа цели и определение степени угрозы и опасности целей осуществляется, во-первых, на основе сложной цифровой обработки предварительно сегментированных сигналов, во-вторых, на основе графоаналитического метода сравнения расчетных параметров кривизны траектории на участке маневра, габаритных размеров ЛА, значений массы типа цели с данными, хранящимися в ее базе данных. В блоке выбора признаков селекции и классификации на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий определения степени угрозы воздушных целей. Проверка эффективности системы проведена путем натурного эксперимента, который показал, что применение заявляемой системы позволяет повысить вероятность правильного распознавания класса, типа и определения степени угрозы и опасности целей в сложной помеховой обстановке на 12-18% по сравнению с прототипом. 1 н.п.ф., 1 илл.
Система относится к радиолокационной технике и может быть использована в импульсных РЛС с высоким разрешением по угловым координатам и по дальности. Известна система /1/ /аналог/, в состав которой входит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения и наведения, причем все блоки системы соединены последовательно.
Система /2/ /прототип / включает в себя блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения, блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели, блок определения габаритных размеров ЛА, блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, причем вход блока обнаружения является входом системы,
выход блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения выходом системы.
Система /2/ работает следующим образом. На вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала поступает сигнал, отраженный от цели, который подвергается предварительной селекции, частотному преобразованию, предварительному усилению и оцифровке. С выхода блока данные в оцифрованном виде поступают в блок обнаружения. В этом блоке реализован алгоритм обнаружения сигнала от воздушной цели на фоне помех и измерение параметров движения цели. С первого выхода блока обнаружения сигнал от воздушной цели поступает на вход блока сегментации, где осуществляется дискретизация структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Сегментированный сигнал с выхода блока сегментации поступает на вход блока выбора признаков селекции и классификации. Со второго выхода блока обнаружения сигнал от воздушной цели поступает на вход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели. В этом блоке на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания. С выхода блока сигнал поступает в блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, в котором на основе выбранного критерия и цифровой обработки сигналов осуществляется выбор класса сопровождаемой цели. Код класса цели с выхода блока выбора признаков селекции и классификации поступает на вход блока определения приоритетов сопровождения и наведения. С третьего выхода блока обнаружения сигнал поступает в блок определения габаритных размеров ЛА, в котором на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов цели определяется критерий распознавания по габаритным размерам ЛА. С выхода блока сигнал поступает в блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, в котором на основе выбранного критерия
и цифровой обработки сигналов осуществляется выбор типа сопровождаемой цели. Код типа цели, как и код класса, и другие данные о цели, с выхода блока выбора признаков селекции и классификации поступает на вход блока определения приоритетов сопровождения и наведения. В этом блоке решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для уничтожения цели присваивается наивысший приоритет сопровождения. Коды класса, типа и данные о цели, выбранной для уничтожения, поступают с выхода блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения в другие системы управления оружием, использующие радиолокационную информацию от цели. То есть, выход блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения является выходом системы автоматического распознавания классов и типов воздушных целей.
Недостатком системы /2/ является низкая помехозащищенность и отсутствие возможности автоматического определения степени угрозы воздушных целей, что оказывает существенное влияние на эффективность реализации возможностей средств поражения, использующих радиолокационную информацию о воздушных целях.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи повышения помехозащищенности процедуры распознавания, определения степени угрозы воздушных целей и приоритетов их уничтожения.
Заявляемая система автоматического определения степени угрозы воздушных целей, как и прототип, содержит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения, блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели, блок определения габаритных размеров ЛА, блока распознавания типа цели по габаритным
размерам ЛА, причем вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала является входом системы, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения. Первый выход блока обнаружения соединен с входом блока сегментации, выход которого соединен с первым входом блока выбора признаков селекции и классификации, выход которого соединен с входом блока определения приоритетов сопровождения и наведения, выход которого является выходом системы автоматического распознавания класса и типа воздушных целей. Второй выход блока обнаружения соединен с входом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, выход которого соединен с входом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели, выход которого соединен со вторым входом блока выбора признаков селекции и классификации. Третий выход блока обнаружения соединен с входом блока определения габаритных размеров ЛА, выход которого соединен с блоком распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА.
В отличие от прототипа, заявляемая система автоматического определения степени угрозы воздушных целей содержит блок определения степени угрозы типа летательного аппарата (ЛА), причем вход блока соединен с выходом блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, выход блока соединен с третьим входом 4.3 блока выбора признаков селекции и классификации.
Ниже приводится пример заявляемой полезной модели. На фиг.1 приведена структурная схема системы автоматического определения степени угрозы воздушных целей. На фиг.1 используются следующие обозначения:
1 - блок предварительной обработки радиолокационного сигнала;
2 - блок обнаружения;
3 - блок сегментации;
4 - блок выбора признаков селекции и классификации;
5 - блок определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения;
6 - блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели;
7 - блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели;
8 - блок определения габаритных размеров ЛА;
9 - блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА;
10 - блок определения степени угрозы типа ЛА.
Блок предварительной обработки радиолокационного сигнала 1 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок предварительной обработки радиолокационного сигнала обеспечивает предварительную селекцию, частотное преобразование, предварительное усиление и оцифровку радиолокационного сигнала. Вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала является входом системы автоматического определения степени угрозы воздушных целей, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения.
Блок обнаружения 2 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обнаружения реализует алгоритм обнаружения сигнала цели на фоне помех и осуществляет измерение параметров движения цели. Первый выход 2.1 блока обнаружения соединен с входом блока сегментации. Второй выход 2.2 блока обнаружения соединен с входом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели. Третий выход 2.3 блока обнаружения соединен с входом блока определения параметров габаритных размеров ЛА.
Блок сегментации 3 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок
сегментации осуществляет дискретизацию структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Вход блока сегментации соединен с первым выходом 2.1 блока обнаружения, выход блока сегментации соединен с первым входом 4.1 блока выбора признаков селекции и классификации.
Блок выбора признаков селекции и классификации 4 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. В этом блоке на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания. На основе выбранного критерия осуществляется выбор класса, типа и степени угрозы сопровождаемой цели. Первый вход 4.1 блока выбора признаков селекции и классификации соединен с выходом блока сегментации. Второй вход 4.2 блока выбора признаков селекции и классификации соединен с выходом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели. Третий вход 4.3 блока выбора признаков селекции и классификации соединен с выходом блока определения степени угрозы типа ЛА. Выход блока выбора признаков селекции и классификации соединен с входом блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения.
Блок определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения 5 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. В этом блоке на основе данных кода класса, типа и степени угрозы решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для уничтожения цели присваивается наивысший приоритет сопровождения. Вход блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения соединен с выходом блока выбора признаков селекции и классификации, выход блока является выходом системы автоматического распознавания степени угрозы воздушных целей.
Блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели 6 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает расчет, оценку радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенную оценку массы цели, функционально связанных с летными (летно-баллистическими) характеристиками целей. Вход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели соединен со вторым выходом 2.2 блока обнаружения. Выход блока соединен с входом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели.
Блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели 7 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели обеспечивает распознавание классов целей на основе сравнения расчетного радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, полученных в блоке оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели с данными, хранящимися в его базе данных. Вход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели соединен с выходом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели. Выход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели соединен со вторым входом 4.2 блока выбора признаков селекции и классификации воздушных целей.
Блок определения габаритных размеров ЛА 8 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает расчет габаритных размеров ЛА, функционально связанных с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками целей. Вход блока определения габаритных размеров ЛА
соединен с третьим выходом 2.3 блока обнаружения. Выход блока определения габаритных размеров ЛА соединен с входом блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА.
Блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА 9 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает распознавание типов целей на основе сравнения расчетных габаритных размеров ЛА, функционально связанных с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками целей, полученных в блоке определения габаритных размеров ЛА с данными, хранящимися в его базе данных. Выход блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА соединен с входом блока 10 определения степени угрозы типа ЛА.
Блок определения степени угрозы типа ЛА 10 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает определение степени угрозы типа ЛА по массогабаритным характеристикам на основе графоаналитического сравнения расчетных значений массы, связанной с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками целей (ЛА), полученных в блоке определения степени угрозы типа ЛА, с данными, хранящимися в его базе данных. Выход блока определения степени угрозы типа ЛА соединен с третьим входом 4.3 блока выбора признаков селекции и классификации цели.
Система автоматического определения степени угрозы воздушных целей конструктивно представляет собой комплект аппаратуры, размещенной в контейнерах на подвижных носителях типа автомобильное шасси. Диапазон изменения внешних факторов при эксплуатации системы автоматического определения степени угрозы воздушных целей соответствует группе 1.3 УХЛ ГОСТ В20.39.304-75.
Работает система автоматического определения степени угрозы воздушных целей следующим образом.
На вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала поступает сигнал, отраженный от цели, который подвергается предварительной селекции, частотному преобразованию, предварительному усилению и оцифровке. С выхода блока предварительной обработки радиолокационного сигнала данные в оцифрованном виде поступают в блок обнаружения. В этом блоке реализован алгоритм обнаружения сигнала воздушной цели на фоне помех и измерения параметров движения цели. С первого выхода блока обнаружения сигнал поступает на вход блока сегментации, где осуществляется дискретизация структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Сегментированный сигнал с выхода блока сегментации поступает на первый вход блока выбора признаков селекции и классификации. Со второго выхода блока обнаружения сигнал поступает на вход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, в котором проводится расчет параметров кривизны траектории, функционально связанных с летными (летно-баллистическими) характеристиками целей. Рассчитанные параметры кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели поступают на вход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, обеспечивающего распознавание классов целей на основе сравнения расчетных параметров кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, полученных в блоке оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели с данными, хранящимися в его базе данных. Код класса цели и цифровые параметры условий, характеризующих надежность распознавания класса цели по параметрам кривизны траектории и массы цели, с выхода блока поступают на второй вход блока выбора признаков селекции и классификации. С третьего выхода блока обнаружения сигнал поступает на вход блока определения габаритных размеров ЛА, в котором проводится расчет габаритных размеров цели, функционально связанных с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками
целей. Рассчитанные параметры габаритных размеров цели поступают на вход блока, обеспечивающего распознавание типов целей на основе сравнения и оценки расчетных параметров габаритных размеров цели, полученных в блоке определения габаритных размеров ЛА, с данными, хранящимися в его базе данных. Код типа цели и цифровые параметры условий, характеризующих надежность распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, поступают на вход блока определения степени угрозы типа ЛА, в котором на основе графоаналитического сравнения расчетных значений массы типа цели, связанной с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками цели (ЛА), полученных в блоке определения степени угрозы типа ЛА, с данными, хранящимися в его базе данных, определяется код степени угрозы цели. Код типа, степени угрозы и другие данные о цели поступают на входе блока выбора признаков селекции и классификации. В блоке выбора признаков селекции и классификации на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания класса, типа и определения степени угрозы цели. На основе выбранного критерия определяется приоритет сопровождаемой цели. Кроме того, в этом блоке осуществляется вычисление и сравнение приоритетов уничтожения, проведенные на основе сегментированной радиолокационной информации и анализа параметров и признаков массогабаритных размеров ЛА. Окончательный выбор угрозы цели осуществляется на основе максимума надежности определения степени угрозы и опасности целей. Код класса, типа, степени угрозы и опасности цели с выхода блока выбора признаков селекции и классификации поступает на вход блока определения приоритетов сопровождения и наведения. В этом блоке решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для уничтожения цели присваивается наивысший приоритет уничтожения. Код класса, типа, степени угрозы и опасности и другие данные о цели, выбранной для уничтожения, поступают с выхода блока определения
приоритетов сопровождения и уничтожения в другие системы управления оружием, использующие радиолокационную информацию о цели. То есть выход блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения является выходом системы автоматического определения степени угрозы воздушных целей.
Проверка эффективности системы автоматического определения степени угрозы воздушных целей проведена путем натурного эксперимента, который показал, что применение заявляемой системы позволяет повысить вероятность правильного определения степени угрозы целей в сложной помеховой обстановке на 12-18% по сравнению с прототипом.
Представленный вариант построения системы автоматического определения степени угрозы воздушных целей не исчерпывает возможные способы ее практического исполнения и применения.
Источники, принятые во внимание:
1. Зарубежная радиоэлектроника, 1992, 
2, c.11, рис.2 (аналог).
2. Система автоматического распознавания классов и типов воздушных целей. Пат. 81580 РФ: МПК G01S 13/02 (2006.01), /. Золотухин В.К, Мкхейбар М.; заявитель и патентообладатель Военная академия воздушно-космической обороны. - 2008150036/22; заявл.17.12.08; опубл.20.03.09. Бюл. 8. - 3 с.: ил (прототип).
3. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова. - М.: МВТУ им. Баумана, 2004, с.365.
Система автоматического определения степени угрозы воздушных целей содержит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения и наведения, блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели, блок определения габаритных размеров ЛА, блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, блок определения степени угрозы типа ЛА, причем вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала является входом системы, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения, первый выход блока обнаружения соединен с входом блока сегментации, выход которого соединен с первым входом блока выбора признаков селекции и классификации, выход которого соединен с входом блока определения приоритетов сопровождения и уничтожения, выход которого является выходом системы автоматического определения степени угрозы типа ЛА, второй выход блока обнаружения соединен с входом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, выход которого соединен с входом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и косвенной оценки массы цели, выход которого соединен со вторым входом блока выбора признаков селекции и классификации, третий выход блока обнаружения соединен с входом блока определения габаритных размеров ЛА, выход которого соединен с входом блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, отличающаяся тем, что в нее, с целью повышения помехозащищенности процедуры определения степени угрозы целей, включен блок определения степени угрозы типа ЛА, причем вход блока определения степени угрозы типа ЛА соединен с выходом блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, выход блока определения степени угрозы типа ЛА соединен с третьим входом блока выбора признаков селекции и классификации.
