Радиолокационное устройство распознавания воздушных целей

 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в РЛС с многочастотным зондирующим сигналом. Цель изобретения - повысить вероятность правильного распознавания воздушных целей. Для достижения поставленной цели состав известного устройства распознавания целей предложено дополнить блоком распознавания, содержащим 1-й сумматор, N-1 дополнительных сумматоров, N-1 двухполупериодных выпрямителей, 2-й сумматор, блок деления и блок идентификации, а состав приемопередатчика дополнить N-1 генераторами, N-1 антенными переключателями, N-1 антеннами, N-1 приемниками. Такое построение схемы обеспечивает мгновенное многочастотное зондирование цели, а также то, что используемый в предлагаемом устройстве признак распознавания Q зависит лишь от количества рассеивающих центров на поверхности цели и их взаимного расположения, что позволяет использовать его для распознавания целей на любых дальностях в пределах зоны обнаружения РЛС, а также при любых скоростях полета целей на фоне отражений от местных предметов. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для распознавания воздушных целей различных классов в радиолокационных станциях, использующих многочастотные зондирующие сигналы.

Известно устройство распознавания радиолокационных целей, содержащее последовательно соединенные генератор, 1-й умножитель частоты, усилитель мощности, антенный переключатель и антенну, причем выход генератора связан также со входом второго умножителя частоты и первым входом фазового детектора, выход которого соединен со входом индикатора, а второй вход с выходом усилителя промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходом второго умножителя частоты и антенного переключателя, а второй вход усилителя мощности соединен с выходом импульсного модулятора [1] Это устройство обеспечивает обнаружение перемещающихся искусственных целей на фоне подстилающей поверхности, а также их распознавание на основе эффекта Доплера. Однако оно не может обеспечить обнаружение и распознавание неподвижных целей на фоне подстилающей поверхности.

Известно также радиолокационное устройство распознавания целей [2] состоящее из индикатора и приемопередатчика, содержащего генератор, импульсный модулятор, усилитель мощности, антенный переключатель, антенну, первый и второй смесители, гетеродин, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор. При этом гетеродин, смесители, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор входят в состав приемника, генератор связан своим выходом с первым входом первого смесителя и первым входом усилителя мощности, выход которого соединен с антенной через антенный переключатель, выход которого связан с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход связан с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора, выход которого связан с индикатором, а первый вход связан с гетеродином, который также связан с вторым входом первого смесителя, и, кроме того, выход импульсного модулятора соединен со вторым входом усилителя мощности.

Данное устройство не обеспечивает высокой достоверности распознавания воздушных целей, так как оно не может распознавать неподвижные или малоподвижные цели на фоне местных предметов и метеообразований, а также цели, имеющие одинаковые радиальные составляющие вектора скорости.

Целью изобретения является повышение вероятности правильного распознавания воздушных целей за счет использования признака распознавания, инвариантного к траекторным нестабильностям, скорости и дальности цели и представляющего собой обобщенный показатель вариации амплитуд сигналов, рассеянных целью на разных частотах в квазиоптической области отражения.

Поставленная цель достигается тем, что состав известного устройства распознавания целей дополняется блоком распознавания, содержащим 1-й сумматор, N-1 дополнительных сумматоров, N-1 двухполупериодных выпрямителей, 2-й сумматор, блок деления и блок идентификации, а состав приемопередатчика дополнительно вводят N-1 генераторов, N-1 антенных переключателей, N-1 антенн, N-1 приемников. При этом выход импульсного модулятора связывается со входами N генераторов, выход каждого из которых соединяется со входом соответствующего из N антенных переключателей, входы-выходы дополнительно введенных из которых подключены к входам-выходам соответствующих из N-1 антенн, а выходы ко входам соответствующих из N-1 приемников. Выходы N приемников приемопередатчика связываются с соответствующими из N входов 1-го сумматора блока распознавания. Выход каждого n-го и n+1-го приемника связываются, кроме того, с прямым и инверсным входом соответствующего n-го дополнительного сумматора, выход каждого из которых подключается ко входу соответствующего из N-1 двухполупериодных выпрямителей, выходы которых соединяются с соответствующими из N-1 входами 2-го сумматора, выход которого связывается со входом "делимое" блока деления, выход которого соединяется со входом блока идентификации, а вход "делитель" с выходом 1-го сумматора.

В результате такого построения схемы обеспечивается распознавание воздушных целей на основе оценки нового признака распознавания, который выражается зависимостью где U_n напряжение на выходе n-го приемного устройства; N количество каналов или используемых частот зондирования.

Как видно из формулы, параметр распознавания Q, используемый в предлагаемом устройстве распознавания, является безразмерной величиной, зависящей лишь от количества рассеивающих центров на поверхности цели и их взаимного расположения, что позволяет использовать его для распознавания целей на любых дальностях в пределах зоны обнаружения РЛС, а также при любых скоростях полета целей.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства распознавания целей.

Устройство содержит N-канальный приемопередатчик 1 и блок распознавания 2.

N-канальный приемопередатчик содержит импульсный модулятор 3, N генераторов 4, N антенных переключателей 5, N антенн 6 и N приемных устройств 7. Импульсный модулятор 3 своим выходом связан со входами N генераторов 4, выходы которых соединены с входами N антенн 6 через N антенных переключателей 5, которые своими выходами подключены также к N приемным устройствам 7.

Блок распознавания 2 содержит первый сумматор 8, N-1 дополнительных сумматоров 9, N-1 двухполупериодных выпрямителей 10, второй сумматор 11, блок деления 12 и блок идентификации 13. При этом выходы N приемных устройств 7 связаны как непосредственно с N входами первого сумматора 8, так и с N-1 дополнительными сумматорами, имеющими по два входа, причем выход каждого n-го и n+1-го приемного устройства 7 связан соответственно с 1-м и 2-м входами n-го дополнительного сумматора 9. Выходы N-1 дополнительных сумматоров 9 связаны соответственно через N-1 дополнительных двухполупериодных выпрямителя 10 с N-1 входами 2-го сумматора 11. Выход 1-го сумматора 8 является входом "делитель" блока деления 12, входом "делимое" которого служит выход 2-го сумматора 11. Выход блока деления 12 соединен со входом блока идентификации 13.

Устройство работает следующим образом.

В N-канальном приемопередатчике 1 импульсным модулятором 3 возбуждаются высокочастотные генераторы 4, вырабатывающие на несущих частотах с разносом f зондирующие сигналы, излучаемые через антенные переключатели 5 с помощью антенн 6 в пространство в направлении воздушной цели. Многочастотный сигнал отражается, принимается антеннами 6 и через антенные переключатели 5 подается на приемные устройства 7, которые содержат в своем составе преобразователи частот (смесители), частотные фильтры, усилители и амплитудные детекторы (на чертеже не показаны). Продетектированные сигналы без изменений проходят на первый амплитудный сумматор 8, а также на входы N-1 дополнительных сумматоров 9 так, что выход каждого n-го и n+1-го приемных устройств соединяются соответственно с n-м (из N-1) дополнительным сумматором. Дополнительные сумматоры 9, имея два входа: прямой и инверсный, работают как вычитающие устройства. Их выходные сигналы преобразуются двухполупериодными выпрямителями 10, что обеспечивает на выходе n-го выпрямителя сигнал, соответственно равный модулю разности выходных напряжений n-го и n+1-го приемных устройств. После суммирования выходных сигналов N-1 выпрямительных устройств 10 вторым сумматором 11 сигнал поступает на вход "делимое" блока деления 12. На другой его вход ("делитель") подается сигнал с выхода первого сумматора 8.

Выходной сигнал блока деления 12 поступает в блок идентификации 13, где происходит его сравнение с пороговыми (эталонными) значениями. В результате такого сравнения воздушная цель относится к одному из классов в имеющемся алфавите. При этом параметр распознавания, выраженный при аналоговой обработке выходным напряжением блока деления 12, является в данном устройстве безразмерной величиной, инвариантной к дальности до цели. Это позволяет селектировать цели разных классов на любых доступных дальностях с высокой вероятностью. Причем установлено, что более габаритным целям, имеющим в своем составе большее количество локальных рассеивателей, должен соответствовать более высокий уровень порога в блоке идентификации 13.

Предложенное устройство обеспечивает распознавание целей, результат которого не зависит от изменения их пространственной ориентации (случайных рысканий и т.п.) при прямолинейном полете в турбулентной атмосфере. Устойчивость результата распознавания к изменениям курсового угла объясняется тем, что на устройство деления подаются сигналы, являющиеся результатом многочастотного усреднения эффективной площади рассеяния (ЭПР) целей, что эквивалентно угловому усреднению их ЭПР. В итоге параметр (признак) распознавания инвариантен к рысканиям, тангажам и т.п.

Исследования заявителя позволяют констатировать, что предлагаемое устройство по сравнению с прототипом [2] обеспечивает более высокую вероятность правильного распознавания целей разных классов в широком диапазоне дальностей и скоростей полета.

Формула изобретения

Радиолокационное устройство распознавания воздушных целей, содержащее приемопередатчик, в состав которого входит импульсный модулятор, генератор, антенный переключатель, вход-выход которого связан с вход-выходом антенны, а выход с входом приемника, отличающееся тем, что дополнительно введен блок распознавания, который содержит первый и второй сумматоры, N 1 дополнительных сумматоров, N 1 двухполупериодных выпрямителей, блок деления и блок идентификации, а в состав приемопередатчика дополнительно введены N 1 генераторов, N 1 антенных переключателей, N 1 антенн, N 1 приемников, причем выход импульсного модулятора связан с входами N генераторов, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего из N антенных переключателей, входы-выходы дополнительно введенных из которых подключены к входам-выходам соответствующих из N 1 антенн, а выходы к входам соответствующих из N 1 приемников, выходы N приемников связаны с соответствующими из N входов первого сумматора, а выходы каждого n-го и (n + 1)-го приемника связаны с прямым и инверсным входами соответствующего n-го дополнительного сумматора, выход каждого из которых подключен к входу соответствующего из N 1 двухполупериодных выпрямителей, выходы которых соединены с соответствующими из N 1 входами второго сумматора, выход которого связан с входом "Делимое" блока деления, выход которого соединен с входом блока идентификации, а вход "Делитель" с выходом первого сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1