способ распознавания радиолокационных объектов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ распознавания радиолокационных объектов, включающий излучение одиночных зондирующих импульсов в процессе обзора пространства радиолокационной станцией (РЛС), прием отраженных от объекта импульсов, измерение амплитуд принятых импульсов, измерение дальности, угла места и азимута объекта, отличающийся тем, что для распознавания объектов производят накопление и усреднение принятых в процессе сопровождения объекта амплитуд импульсов, для этого при каждом k-ом обращении РЛС к объекту (k=1, 2, 3,...) формируют угловой пакет, в угловом пакете из совокупности амплитуд принятых импульсов выбирают максимальную по величине амплитуду А _max,k измеряют и запоминают угол места _max,k и азимут _max,k максимума луча антенны РЛС, соответствующего А_max,k, с учетом измеренных угла места и азимута объекта определяют амплитуду принятого импульса, которую он имел бы в направлении на объект в максимуме луча диаграммы направленности антенны (восстановленная амплитуда), с учетом измеренной дальности до объекта определяют величину восстановленной амплитуды импульса, которую он имел бы на заданной фиксированной дальности (нормированная восстановленная амплитуда), где заданная фиксированная дальность определяется как дальность, на которой для объекта с заданной эталонной эффективной поверхностью рассеивания (ЭПР) заранее известна величина отношения сигнал/шум по мощности, определяют среднее значение амплитуды принятых импульсов по формуле

где A_k - нормированная восстановленная амплитуда принятого импульса при k-м обращении к объекту, k=1, 2, 3,...,

- среднее значение амплитуды принятых импульсов при первом обращении к объекту (для k=1); и проводят распознавание типа объекта путем сравнения среднего значения амплитуды с заданными порогами распознавания U_p1, U _p2 в виде

- объект принадлежит к типу «малоразмерный»,

- объект принадлежит к типу «среднеразмерный»,

- объект принадлежит к типу «крупноразмерный».

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановленную амплитуду определяют по формуле

где k - номер обращения к объекту, k=1, 2, 3,...;

_k, _k - угол места и азимут, измеренные при k-м обращении к объекту;

, - ширина луча диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности по углу места и азимуту соответственно;

=2,78 - аппроксимирующий коэффициент;

А _0k - восстановленная амплитуда.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нормированную восстановленную амплитуду определяют по формуле

где A_k - нормированная восстановленная амплитуда принятого импульса;

R_k - дальность до объекта, измеренная при k-м обращении к объекту;

R₀ - заданная фиксированная дальность.

4. Устройство распознавания, содержащее радиолокационную станцию (РЛС) с двумя выходами: сигнальным и координатным, вычислитель для принятия решения о типе радиолокационного объекта, запоминающее устройство (ЗУ) и индикатор, при этом с первого сигнального выхода РЛС на первый вход указанного вычислителя поступают значения амплитуд принятых РЛС импульсов, на второй вход указанного вычислителя с первого выхода ЗУ поступают значения порогов распознавания U_p1, U_p2, третий вход вычислителя соединен со вторым выходом ЗУ, а выход вычислителя соединен со входом индикатора, отличающееся тем, что дополнительно введены третий выход РЛС, четвертый, пятый и шестой входы вычислителя, второй выход вычислителя и третий выход ЗУ, при этом со второго координатного выхода РЛС на четвертый вход указанного вычислителя поступают значения дальности, угла места и азимута объекта, с третьего выхода РЛС на пятый вход указанного вычислителя поступают значения координат лучей, в которых произошло обнаружение объекта, на третий вход указанного вычислителя со второго выхода ЗУ поступают значения констант: ширина луча диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности по углу места и азимуту, аппроксимирующий коэффициент и заданная фиксированная дальность, определяемая как дальность, на которой для объекта с заданной эталонной эффективной поверхностью рассеивания заранее известна величина отношения сигнал/шум по мощности, на шестой вход указанного вычислителя с третьего выхода ЗУ поступает предыдущее среднее значение амплитуды, соответствующее (к-1)-му обращению к объекту, со второго выхода указанного вычислителя на вход ЗУ поступает текущее среднее значение амплитуды , соответствующее k-му обращению к объекту, k=1, 2, 3,..., при этом принятие решения о типе цели реализуют в виде

- объект принадлежит к типу «малоразмерный»,

- объект принадлежит к типу «среднеразмерный»,

- объект принадлежит к типу «крупноразмерный».

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для распознавания радиолокационных объектов по величине средней эффективной поверхности рассеивания (ЭПР). Наибольшее применение они могут найти в РЛС кругового обзора (КО), где существует жесткий временной баланс зондирований.

Известен способ распознавания объектов по интенсивности принимаемого сигнала, предназначенный для распознавания морских объектов [Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М.: «Радио и связь», 1984, стр.44-46]. Способ заключается в том, что принятый от объекта сигнал квантуют по азимуту и дальности. В результате образуется матрица, элементы которой записывают в запоминающее устройство (ЗУ). Каждому элементу матрицы присваивается состояние «1» или «0». Состояние «1» соответствует элементам, где находится участок поверхности объекта, «0» - где участка поверхности объекта нет. Совокупность единиц представляет образ распознаваемого объекта. Этот образ сравнивается с эталонным образом, хранящимся в ЗУ ЭВМ, в результате чего производится распознавание объекта.

Недостатком известного способа является малая дальность распознавания объекта, причем объекты должны быть достаточно крупноразмерными, чтобы мог сформироваться образ объекта хотя бы из нескольких состояний «1». Этот способ не может быть использован в РЛС КО для работы по воздушным объектам, размеры которых существенно меньше размеров морских кораблей.

Известно устройство распознавания объектов по патенту ФРГ №1541652 [Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М.: «Радио и связь», 1984, с.30-31], в котором реализовано распознавание объектов по амплитудным и частотным флуктуациям ЭПР принятых РЛС импульсов. Устройство содержит РЛС, частотный анализатор, два запоминающих устройства (ЗУ) эталонов, два устройства сравнения и три индикатора.

Устройство работает следующим образом. Амплитуды принятого сигнала с выхода РЛС поступают одновременно на входы первого индикатора, частотного анализатора и вход первого устройства сравнения, в котором производится сравнение амплитудных флуктуаций сигнала с выхода РЛС с эталонными флуктуациями ряда радиолокационных объектов, информация о которых хранится в первом ЗУ эталонов. При совпадении сравниваемых величин амплитудных флуктуаций в первом устройстве сравнения с одним из эталонных на втором индикаторном устройстве отображается тип радиолокационного объекта. В частотном анализаторе определяется спектр выходного сигнала РЛС. Спектральные составляющие сравниваются во втором устройстве сравнения с эталонными, принадлежащими ряду радиолокационных объектов. Информация об эталонных спектрах хранится во втором ЗУ эталонов. При совпадении спектральных составляющих принятого сигнала и одного из ряда заданных эталонных спектров объектов на третьем индикаторе отображается тип радиолокационного объекта.

Недостатком известного устройства является отсутствие распознавания по признаку средней величины ЭПР, что снижает возможности устройства по распознаванию объектов и, тем самым, снижает вероятности правильного распознавания.

Известен способ распознавания объектов по величине ЭПР с использованием структурного метода [Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М.: «Радио и связь», 1984, стр.70-73]. Способ заключается в следующем. Излучают многочастотный сигнал (в виде пачки импульсов) одновременно на нескольких несущих частотах либо перестраивают несущую частоту многочастотного сигнала от импульса к импульсу. Измеряют интенсивность (мощность) принятых от объекта импульсов, которая пропорциональна ЭПР для соответствующих несущей частоты и угла визирования. Эти интенсивности записывают в память ЭВМ в виде трехмерной таблицы, в которой два аргумента (угла) характеризуют положение объекта в пространстве, а третий аргумент определяет угол поляризации, то есть угол между вектором напряженности электрического поля и горизонтальной плоскостью. Распознавание объекта осуществляют путем сравнения записанной трехмерной таблицы измеренных интенсивностей с соответствующими эталонными значениями.

Недостатками известного способа являются необходимость излучения многочастотного сигнала в виде пачки импульсов на разных частотах и сложность реализации, что не позволяет использовать этот способ в РЛС КО. Кроме того, к недостаткам способа следует отнести довольно большой объем априорной информации о распознаваемых объектах.

Наиболее близкими к предлагаемым способу и устройству распознавания радиолокационных объектов являются способ и устройство, описанные в [Форштер А.А. Распознавание типоразмера цели по оценке средней эффективной поверхности рассеяния. «Радиотехника», 2005 г., №9, стр.50-55].

Наиболее близкий способ распознавания радиолокационных объектов заключается в следующем. В направлении на обнаруженный радиолокационный объект излучают многочастотный зондирующий сигнал (ЗС) в виде пачки импульсов с последовательным переключением несущей частоты от импульса к импульсу с заданным шагом f (таким, что импульсы на разных частотах оказываются некоррелированными), осуществляют прием отраженных от объекта импульсов, измеряют их амплитуды, определяют среднее значение амплитуды принятых импульсов по всем используемым частотам по формуле [Форштер А.А. Распознавание типоразмера цели по оценке средней эффективной поверхности рассеяния. «Радиотехника», 2005 г., №9, стр.51, формула 4]:

где n - номер импульса в пачке (n-я несущая частота), n=1,...,N;

N - количество импульсов в пачке (количество используемых несущих частот);

A_n - амплитуда принятого импульса на n-ой несущей частоте (n-го импульса);

- среднее значение амплитуды пачки принятых импульсов,

и определяют тип цели путем сравнения среднего значения амплитуды с порогом (или порогами) распознавания. Поскольку величина среднего значения амплитуды в данном случае зависит не только от ЭПР объекта, но и от дальности до него, пороги распознавания в наиболее близком способе также зависят от дальности до объекта.

Наиболее близкое устройство распознавания содержит (фиг.1) РЛС, вычислитель, ЗУ и индикатор, при этом первый и второй выходы РЛС соединены соответственно с первым входом вычислителя и входом ЗУ, второй и третий входы вычислителя соединены соответственно с первым и вторым выходами ЗУ, выход вычислителя соединен с входом индикатора.

Наиболее близкое устройство работает следующим образом. В процессе регулярного обзора (РО) или осмотра строба сопровождения луч диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС последовательно занимает заданные угловые положения (осуществляет сканирование заданной зоны пространства).

В результате обзора или осмотра заданной зоны (строба сопровождения) производится обнаружение объекта и измерение его координат: дальности R, угла места , азимута . В угловом направлении ( , ) излучается многочастотная пачка импульсов для распознавания объекта. Амплитуды принятых РЛС импульсов пачки А _n, отраженной от объекта, поступают с первого (сигнального) выхода РЛС на первый вход вычислителя. Со второго (координатного) выхода РЛС на вход ЗУ поступают значения измеренной дальности R до объекта. На второй вход вычислителя с первого выхода ЗУ поступают значения порогов распознавания U_p1 и U_p2, которые выбираются в ЗУ из таблицы в зависимости от значения дальности до объекта R. На третий вход вычислителя со второго выхода ЗУ поступает значение количества импульсов в пачке N. В вычислителе выполняются следующие действия:

- определятся среднее значение амплитуды пачки принятых импульсов по формуле

где n - номер импульса в пачке (n-я несущая частота), n=1,..., N;

- величина среднего значения амплитуды сравнивается со значениями порогов распознавания U _p1 и U_p2 и принимается решение о типе объекта.

Тип объекта отображается на индикаторе устройства распознавания.

Недостатком наиболее близких способа и устройства распознавания радиолокационных объектов по величине средней ЭПР является необходимость излучения пачки N импульсов, вследствие чего имеются большие временные и энергетические затраты в угловом направлении на объект. Поэтому такой способ распознавания крайне сложно реализовать в РЛС КО, где существуют жесткий временной баланс зондирований и ограничения по излучаемой энергии зондирующих сигналов в угловом направлении.

Недостатком наиболее близких способа и устройства распознавания радиолокационных объектов по величине средней ЭПР является также низкие вероятности правильного распознавания, обусловленные ограниченным (фиксированным) количеством импульсов в пачке N, а также влиянием модуляции принятого сигнала в соответствии с формой ДНА на результаты распознавания.

Таким образом, техническим результатом (решаемой задачей) предлагаемых способа и устройства является распознавание типов радиолокационных объектов по величине средней ЭПР в РЛС КО с использованием в каждом угловом направлении одиночных зондирующих импульсов, а также увеличение вероятностей правильного распознавания за счет возрастающего в процессе сопровождения объекта количества накапливаемых импульсов, используемых для распознавания, и за счет устранения влияния модуляции принятых амплитуд импульсов в соответствии с формой ДНА на результаты распознавания.

Технический результат достигается тем, что в наиболее близком способе распознавания радиолокационных объектов, включающем излучение одиночных зондирующих импульсов в процессе обзора радиолокационной станцией (РЛС), прием отраженных от объекта импульсов, измерение амплитуд принятых импульсов, измерение дальности, угла места и азимута объекта, определение среднего значения амплитуды принятых импульсов, сравнение среднего значения амплитуды с заданными порогами распознавания и принятие решения о типе объекта, согласно изобретению для распознавания объектов производят накопление принятых в процессе сопровождения амплитуд импульсов, для этого при каждом k-ом обращении к объекту (k=1, 2, 3,...) формируют угловой пакет, в угловом пакете из совокупности амплитуд принятых импульсов выбирают максимальную по величине амплитуду A_max,k, определяют и запоминают угловые координаты максимума (центра) луча ( _max,k, _max,k), соответствующего А _max,k, с учетом измеренных угла места и азимута объекта определяют амплитуду принятого импульса, которую он имел бы в направлении на объект в максимуме (центре) луча ДНА (восстановленная амплитуда), с учетом измеренной дальности до объекта определяют величину восстановленной амплитуды импульса, которую он имел бы на заданной фиксированной дальности (нормированная восстановленная амплитуда), где заданная фиксированная дальность определяется как дальность, на которой для объекта с заданной эталонной ЭПР заранее известна величина отношения сигнал/шум по мощности, определяют среднее значение амплитуды принятых импульсов по формуле:

где А_k - нормированная восстановленная амплитуда принятого импульса при k-ом обращении к объекту, k=1, 2, 3,...,

- среднее значение амплитуды принятых импульсов при первом обращении к объекту (для k=1),

и проводят распознавание типа объекта путем сравнения среднего значения амплитуды с заданными порогами распознавания.

Технический результат достигается также тем, что согласно изобретению восстановленную амплитуду определяют по формуле:

где k - номер обращения к объекту, k=1, 2, 3,...;

_k, _k - угол места и азимут, измеренные при k-ом обращении к объекту;

, - ширина луча диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности по углу места и азимуту соответственно;

=2.78 - аппроксимирующий коэффициент;

A _{0 k} - восстановленная амплитуда.

Технический результат достигается также тем, что согласно изобретению нормированную восстановленную амплитуду определяют по формуле:

где А_k - нормированная восстановленная амплитуда принятого импульса;

R _k - дальность до объекта, измеренная при k-ом обращении к объекту;

R₀ - заданная фиксированная дальность.

Технический результат достигается также тем, что в устройство распознавания, содержащее РЛС с двумя выходами (сигнальный и координатный), вычислитель, запоминающее устройство (ЗУ) и индикатор, причем первый (сигнальный) выход РЛС соединен с первым входом вычислителя, второй и третий входы вычислителя соединены соответственно с первым и вторым выходами ЗУ, а выход вычислителя соединен со входом индикатора, согласно изобретению дополнительно введены третий выход РЛС, четвертый, пятый и шестой входы вычислителя, второй выход вычислителя и третий выход ЗУ, при этом второй (координатный) выход РЛС соединен с четвертым входом вычислителя, третий выход РЛС соединен с пятым входом вычислителя, шестой вход вычислителя подключен к третьему выходу ЗУ, второй выход вычислителя соединен со входом ЗУ.

Поясним суть предлагаемых технических решений.

В наиболее близком способе распознавания по величине средней ЭПР необходимо излучать зондирующий сигнал в виде пачки импульсов с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу. При этом возможны два варианта реализации способа. Первый вариант: предварительное обнаружение объекта в некотором угловом направлении с помощью зондирующего сигнала, предназначенного для выполнения операции обнаружения, измерение координат объекта (дальности, угла места и азимута), а затем излучение в данном угловом направлении указанной выше многочастотной пачки импульсов для распознавания объекта. Второй вариант: совместное обнаружение, измерение координат и распознавание объекта с помощью зондирующего сигнала в виде одной и той же многочастотной пачки. Во втором варианте многочастотную пачку импульсов придется излучать в каждом угловом положении луча ДНА заданной зоны обзора или строба сопровождения.

В любом случае для реализации наиболее близкого способа требуются дополнительные временные и энергетические затраты. В РЛС КО такие дополнительные затраты времени и излучаемой энергии крайне сложно реализовать из-за жесткого временного баланса зондирований. Поэтому поставлена и решена задача реализации распознавания объектов по величине средней ЭПР с использованием в каждом угловом направлении одиночных зондирующих импульсов, применяемых при «обычной» работе РЛС в штатных режимах (без дополнительного излучения многочастотной пачки импульсов).

Накопление и усреднение принятых амплитуд импульсов делается для повышения вероятностей правильного распознавания объектов. Чтобы усреднение было наиболее эффективным, усредняемые амплитуды должны быть статистически независимыми. В наиболее близком способе это достигается перестройкой несущей частоты в многочастотном зондирующем сигнале от импульса к импульсу с соответствующим шагом (величиной разноса частот).

В предлагаемом способе накопление и усреднение амплитуд принятых импульсов осуществляется в процессе обнаружения и сопровождения объекта, без излучения специальных пачек импульсов, предназначенных для распознавания. На фиг.2 показан принцип получения амплитуд A _max,k при обнаружении и сопровождении объекта во время осмотра стробов сопровождения за несколько обращений к объекту (k-2, k-1, k) на разных дальностях R_k.

Операция формирования заданной области осмотра (сканирования) пространства называется стробированием, а сама заданная область пространства называется стробом. Под обращением к объекту при его сопровождении понимается операция формирования строба, центр которого устанавливается в ожидаемое (экстраполированное) пространственное положение объекта.

При сканировании луч ДНА занимает ряд последовательных положений, в результате чего осматривается заданная зона пространства или строб сопровождения. При этом в каждый момент излучения и приема отраженного импульса луч ДНА характеризуется своим положением в пространстве по углу места и азимуту . Зачерненные круги на фиг.2 обозначают наличие обнаруженной отметки, то есть факт превышения величиной амплитуды принятого импульса порога обнаружения. Совокупность обнаруженных отметок в смежных лучах ДНА вокруг истинного положения объекта образует угловой пакет (УП). При каждом k-ом обращении к объекту из совокупности амплитуд в угловом пакете выбирается максимальная по величине амплитуда A_max,k и запоминаются координаты соответствующего луча ( _max,k, _max,k). Поскольку угловое направление максимума (центра) луча ДНА, в силу ряда причин, практически всегда не совпадает с угловым положением объекта _об, _об (см. фиг.3), то принятый импульс оказывается искаженным (промодулированным) в соответствии с формой ДНА. Амплитуда импульса будет меньше, чем она могла бы быть в максимуме (центре) луча. Это нарушает соотношения между амплитудами, полученными от объектов с разными ЭПР, и приводит к снижению вероятностей правильного распознавания. Чтобы устранить влияние ДНА на результаты распознавания в заявляемом способе производится восстановление амплитуды A_max,k до уровня, соответствующего максимуму (центру) луча (формула 3), то есть при каждом обращении к объекту по значениям амплитуд в угловом пакете определяется амплитуда отраженного сигнала, которая в данный момент могла бы быть в максимуме (центре) луча. Для накопления и усреднения амплитуд, а значит и для распознавания используются восстановленные амплитуды. Таким образом устраняется влияние ДНА на результаты распознавания объектов по величине средней ЭПР.

Восстановленные амплитуды нельзя накапливать непосредственно, поскольку они получены на разных дальностях, и потому их средний уровень будет различным даже для объекта с одной и той же постоянной величиной ЭПР. Чтобы накопление амплитуд стало возможным, необходимо преобразовать их по уровню к одной дальности (нормировать). Для этого при каждом k-ом обращении к объекту амплитуда принятого импульса (в нашем случае восстановленная амплитуда) преобразуется (нормируется) таким образом, чтобы она соответствовала по величине амплитуде импульса, отраженного от того же самого объекта, но находящегося на некоторой заданной фиксированной дальности. При этом заранее известно отношение сигнал/шум для эталонного объекта с известной (заданной) ЭПР (например, 1 м² ; этот параметр всегда известен для любой РЛС как в процессе ее проектирования, так и при ее работе в штатных режимах). Таким образом задается опорная точка для относительного пересчета амплитуд принятых сигналов, полученных от объектов с другими (произвольными) ЭПР. Все амплитуды принятых сигналов приводятся к одной заданной фиксированной дальности. Это эквивалентно тому, что на данной дальности в k-ый момент обращения к объекту была «излучена» и принята «пачка» k импульсов. Поскольку период обращения к объекту (или период обзора) в РЛС КО достаточно большой (единицы секунд), то амплитуды импульсов такой эквивалентной «пачки» оказываются статистически независимыми. Следовательно, усреднение амплитуд будет максимально эффективным и эквивалентным усреднению в наиболее близком способе.

Необходимо отметить, что пороги распознавания в предлагаемом способе не зависят от дальности. Это является следствием нормировки амплитуд и является положительным качеством данного технического решения.

В отличие от наиболее близкого способа, где для распознавания используется пачка импульсов с постоянным количеством зондирующих импульсов, в заявляемом способе для распознавания используется возрастающее количество импульсов, равное количеству обращений к объекту в процессе сопровождения. Поэтому с каждым новым обращением к объекту вероятность правильного распознавания возрастает, а при количестве обращений, превышающем количество импульсов в многочастотной пачке наиболее близкого способа, вероятность правильного распознавания объектов становится выше, чем в наиболее близком способе. Для усреднения амплитуд в заявляемом способе используется рекуррентная процедура (формула 2), которая позволяет определять текущее среднее значение амплитуды по выборке возрастающего объема при k-ом обращении к объекту с использованием предыдущего среднего значения амплитуды при (k-1)-ом обращении к объекту.

Изобретения иллюстрируются следующими чертежами.

Фиг.1 - структурная схема наиболее близкого к заявляемому устройства.

Фиг.2 - иллюстрация принципа формирования угловых пакетов (УП) при обзоре пространства или в стробах сопровождения. Показаны проекции луча ДНА (строб сопровождения) на плоскость ( , ) в нескольких последовательных обращениях к объекту. Зачерненный круг обозначает наличие обнаруженной отметки в этом луче (факт превышения величиной амплитуды принятого импульса порога обнаружения). Совокупность обнаруженных отметок в смежных лучах образует угловой пакет (УП). В каждом УП показан луч с максимальной для данного УП амплитудой.

Фиг.3 - иллюстрирует эффект модуляции принятого сигнала в соответствии с формой ДНА при несовпадении углового положения максимума (центра) луча и углового положения объекта _об, _об.

Фиг.4 - структурная схема заявляемого устройства.

Фиг.5 - графики вероятностей правильного распознавания - Р для трех типов объектов в зависимости от нормированной дальности R_н=R_k/R ₀, где R_k - дальность до объекта, R₀ - пороговая дальность обнаружения объекта с ЭПР 1 м² с вероятностью 0.5. Цифрами отмечены: 1 - малоразмерный объект со средней ЭПР, равной 0,4 м², 2 - среднеразмерный объект со средней ЭПР, равной 3 м², 3 - крупноразмерный объект со средней ЭПР, равной 20 м².

Из графиков, приведенных на фиг.5, следует, что с вероятностью не хуже 0.9 малоразмерные объекты распознаются при значениях нормированной дальности R_н 0.7, среднеразмерные объекты - при R_н 1.2, крупноразмерные объекты - при R_н 1.6.

Таким образом достигается заявляемый технический результат.

Предлагаемое устройство распознавания объектов, реализующее заявленный способ, содержит РЛС 1, вычислитель 2, ЗУ 3 и индикатор 4, при этом первый, второй, третий выходы РЛС 1 соединены соответственно с первым, четвертым, пятым входами вычислителя 2, второй, третий, шестой входы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему выходам ЗУ 3, первый и второй выходы вычислителя 2 соединены соответственно с входом индикатора 4 и с входом ЗУ 3.

Заявляемое устройство распознавания объектов может быть выполнено с использованием следующих функциональных элементов.

В качестве РЛС 1 может быть использована радиолокационная станция, описанная в книге [Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М.: «Сов. радио», 1970, стр.221].

Вычислитель 2 может быть выполнен на стандартном вычислительном процессоре типа Pentium или Celeron [M.Гук Аппаратные средства IBM PC, С.-Пб.: Издательский дом «Питер», 2002, с.227-228].

Вычислитель 2 реализует вычисления в соответствии с формулами (2-4).

Цифровое ЗУ 3 выполнено на стандартных микросхемах [Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В.Тарабрина, М.: «Радио и связь», 1984].

В качестве индикаторного устройства 4 может быть использован классический дисплей на электронно-лучевой трубке [М.Гук. Аппаратные средства IBM PC, С.-Пб.: Издательский дом «Питер», 2002, с.498-499].

Работа заявляемого устройства распознавания радиолокационных объектов происходит следующим образом.

В процессе регулярного обзора (РО) или осмотра строба сопровождения луч ДНА РЛС последовательно занимает заданные угловые положения (осуществляет сканирование заданной зоны пространства). В каждом заданном угловом направлении ( _ij, _ij), где индексы i=1, 2, 3,...,N и j=1, 2, 3,...,N обозначают номер позиции луча ДНА по углу места и азимуту соответственно, a N и N - количество лучей по углу места и азимуту, используемых для осмотра зоны обзора или строба сопровождения, производится излучение зондирующего сигнала, прием и обнаружение отраженных сигналов. В результате обзора или осмотра заданной зоны (строба сопровождения) в области расположения объекта в смежных угловых направлениях лучей ДНА образуется совокупность обнаруженных импульсов с соответствующими амплитудами А_ij (угловой пакет). В лучах, где обнаружение не произошло, А _ij=0. В процессе сопровождения при каждом k-ом обращении к объекту в РЛС производится измерение координат объекта: дальности R_k, угла места _k и азимута _k.

С первого (сигнального) выхода РЛС величины амплитуд А_ij поступают на первый вход вычислителя. Со второго (координатного) выхода РЛС на четвертый вход вычислителя подаются значения измеренных координат объекта R_k, _k, _k. С третьего выхода РЛС на пятый вход вычислителя поступают значения координат лучей ( _ij, _ij), в которых произошло обнаружение. На второй вход вычислителя с первого выхода ЗУ поступают величины порогов распознавания U_p1 и U _p2. На третий вход вычислителя со второго выхода ЗУ поступают значения констант: ширина лучей ДНА по уровню половинной мощности по углу места и азимуту , аппроксимирующий коэффициент и заданная фиксированная дальность R₀ . На шестой вход вычислителя с третьего выхода ЗУ поступает среднее значение амплитуды соответствующей предыдущему k-1-му обращению к объекту.

В вычислителе выполняются следующие операции.

1. Производится счет текущего количества обращений к объекту в процессе сопровождения. При каждом новом обращении к объекту состояние счетчика в вычислителе увеличивается на единицу k=1,2,3,.... Пока объект не обнаружен и не сопровождается, счетчик обнулен k=0, при первом обнаружении (обращении к объекту) k=1.

2. Из совокупности значений амплитуд А_ij выбирается максимальная амплитуда А_max,k и фиксируются угловые координаты соответствующего луча ДНА ( _max,k, _max,k).

3. Производится восстановление амплитуды А_max,k по формуле:

где k - номер обращения к объекту, k=1, 2, 3,...;

, - ширина диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности по углу места и азимуту соответственно;

=2.78 - аппроксимирующий коэффициент,

A _{0 k} - восстановленная амплитуда.

4. Выполняется нормировка восстановленной амплитуды A_{0 k} в соответствии с формулой:

где A_k - нормированная восстановленная амплитуда принятого сигнала;

R₀ - заданная фиксированная дальность, на которой для цели с заданной ЭПР (например, =1 м²) заранее известна величина отношения сигнал/шум по мощности.

5. Определяется текущее среднее значение амплитуды:

где A_k - нормированная восстановленная амплитуда принятого импульса при k-ом обращении к объекту, k=1, 2, 3,...,

- среднее значение амплитуды принятых импульсов при первом обращении к объекту.

6. Производится сравнение величины среднего значения амплитуды принятых импульсов с величинами порогов распознавания U_p1 и U_p2 и принимается решения о типе объекта:

- объект принадлежит к типу «малоразмерный»;

- объект принадлежит к типу «среднеразмерный»;

- объект принадлежит к типу «крупноразмерный».

После сравнения с порогами распознавания решение о типе объекта поступает на индикатор. Одновременно текущее среднее значение амплитуды поступает со второго выхода вычислителя на вход ЗУ и хранится там до следующего обращения к объекту в качестве предыдущего среднего значения амплитуды.

Таким образом, заявленные технические решения обеспечивают достижение технических результатов.

Решена задача распознавания объектов в РЛС КО по величине средней ЭПР с использованием в каждом угловом направлении одиночных зондирующих импульсов. Распознавание проводится без дополнительных временных и энергетических затрат в заданном угловом направлении, то есть без излучения с целью распознавания специальных зондирующих сигналов в виде пачки импульсов с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу или пачки с соответствующим временным разносом импульсов.

Повышены вероятности правильного распознавания объектов за счет возрастающего количества накапливаемых амплитуд импульсов при сопровождении объекта и за счет устранения влияния модуляции принятых от объекта импульсов в соответствии с формой ДНА на результаты распознавания.

Следует отметить, что заявленные технические решения могут быть использованы не только в РЛС КО, но и в РЛС других типов.