способ распознавания ложных воздушных целей

Формула изобретения

Способ распознавания ложных воздушных целей, заключающийся в том, что излучают импульсные сигналы в направлении воздушной цели с помощью синхронизированных по времени основной РЛС1 и дополнительной РЛС2 когерентно-импульсных радиолокационных станций, имеющих одинаковые периоды повторения Т_и , причем РЛС2 располагают относительно РЛС1 так, чтобы распознаваемая цель наблюдалась из точек стояния радиолокационных станций под разными ракурсами, принимают отраженные от воздушной цели сигналы, в течение интервала времени t запоминают методом записи в оперативные запоминающие устройства РЛС1 и РЛС2 амплитуды отраженных импульсных сигналов и точного времени приема каждого отраженного сигнала, вычисленного по формуле t_n=n·Т_и , где n - номер отраженного импульса, из запомненных амплитуд и значений времени приема импульсов создают в оперативном запоминающем устройстве РЛС1 двумерный массив данных M1, а в оперативном запоминающем устройстве РЛС2 - двумерный массив данных М2, элементами которых являются значения амплитуды и точного времени приема каждого отраженного сигнала в соответствующих радиолокационных станциях за интервал времени t, данные массива М2 из оперативного запоминающего устройства РЛС2 по средствам связи передают в оперативное запоминающее устройство РЛС1, на первом этапе распознавания задаются определенным уровнем изменения амплитуды отраженного сигнала U для нахождения интервала времени t _U, в течение которого амплитуда отраженного сигнала изменяется на величину U, из массива M1 выбирают элемент с номером j, содержащий максимальное значение амплитуды отраженного сигнала, приняв номер элемента j за начало отсчета последовательно изменяют номер элемента на единицу и находят номер k такого элемента массива, в котором записана амплитуда отраженного сигнала U_k , отличающаяся от амплитуды U_j с номером j на величину U, находят интервал времени по формуле на втором этапе распознавания производят поимпульсное сравнение значений амплитуд отраженных сигналов, записанных в массивы данных M1 и М2, для чего из массива M1 выбирают первый элемент U_cp1M1, а из массива М2 - первый элемент V_cp1M2, вычисляют модуль разности затем из массивов M1 и М2 выбирают вторые соответствующие элементы U_cp2M1 и U_cp2M2 и вычисляют аналогичную разность и так далее до где S - количество элементов в каждом из массивов M1 и М2, полученные значения модулей разностей суммируют по формуле вычисленную сумму U сравнивают с пороговой величиной U _пор, и в случае превышения величиной U порога принимают окончательное решение о наличии реальной воздушной цели, в противном случае принимают окончательное решение о наличии ложной цели, отличающийся тем, что в качестве фактора изменения ракурса локации цели принимают случайные рыскания ее планера при полете в турбулентной атмосфере, величину интервала t выбирают равной 4 с, превышая тем самым время формирования лепестка отражательной характеристики воздушной цели минимальных размеров при среднем уровне траекторных нестабильностей полета, на первом этапе распознавания найденный интервал времени сравнивают с пороговым значением t_пор, в случае превышения величиной порогового значения принимают окончательное решение о наличии ложной воздушной цели, в противном случае принимают предварительное решение о наличии реальной воздушной цели, а на втором этапе распознавания после заполнения параметрами отраженных сигналов массивов M1 И М2 проводят в них сглаживание флюктуации амплитуд отраженных сигналов, для чего на первом шаге выбирают из массива M1 первые 32 элемента с 1-го U_1M1 по 32-й U_32М1, находят их среднее арифметическое U_cp1M1 и записывают его значение в первый элемент массива M1, на втором шаге выбирают из массива M1 вторую последовательность из 32-х элементов M1 со 2-го U _2M1 по 33-й U_33M1, находят их среднее арифметическое U_cp2M1 и записывают его значение во второй элемент массива M1, и так далее до (N-31)-го шага, на котором выбирают из массива M1 последнюю последовательность из 32-х элементов массива M1 с (N-31)-го U_(N-31)M1 no N-й U_NM1, находят их среднее арифметическое и записывают его значение U_cp(N-31)M1 в (N-31)-й элемент массива M1, аналогично заполняют вычисленными по описанному правилу средними арифметическими (N-32) элементов массива М2, после чего сокращают число элементов массивов M1 и М2 до S=N-31 устранением в каждом из них тридцати одного последнего элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к методам обработки полученной радиолокационным способом информации и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных станциях (РЛС) сопровождения для распознавания воздушной ложной цели (ЛЦ).

Известен способ селекции истинных воздушных целей (ВЦ) на фоне ложных [1] по характеру изменения их эффективной площади рассеяния (ЭПР). Он основан на измерении ЭПР объекта, которая зависит от трех характеристик: частоты излучаемых сигналов, их поляризации и угла, под которым облучается цель [2]. Суть способа заключается в том, что излучают зондирующие сигналы в направлении сопровождаемой цели, по мере отражения от цели запоминают в течение некоторого времени t амплитуды отраженных сигналов. По запомненным амплитудам отраженных сигналов формируют диаграмму обратного вторичного излучения (ДОВИ) цели [2], показывающую зависимость изменения амплитуды отраженных сигналов от изменения ракурса локации цели. Затем анализируют сформированную ДОВИ цели. При этом задаются определенной величиной изменения уровня отраженного сигнала от цели U и измеряют величину изменения ракурса локации цели , приводящего к заданному изменению амплитуды отраженного сигнала U. Далее сравнивают измеренную величину изменения ракурса локации с заранее установленным пороговым значением _пор. В случае превышения порога принимают решение о том, что объектом отражения радиоволн является ЛЦ.

Выбор признака распознавания цели авторы [1] проводили с учетом того, что при пеленге объекта простой формы или малых размеров амплитуда отраженных сигналов слабо зависит от изменения величины ракурса локации. Если объект сложный (например, самолет), то с изменением ракурса амплитуды отраженных сигналов существенно изменяются [2]. Даже весьма малые изменения ракурса порядка единиц градусов приводят к значительным изменениям амплитуды отраженного сигнала. Непредсказуемые вариации амплитуды отраженных сигналов называют флюктуациями. Для регистрации таких флюктуаций ВЦ должна сопровождаться радиолокатором в течение некоторого интервала времени t, что дает возможность проследить за изменением амплитуды сигналов в зависимости от изменения ракурса локации ВЦ.

Недостатком данного способа является то, что современные ЛЦ типа MALD [3, 4] имеют возможность не только переотражать принятые зондирующие сигналы, но также усиливать их до уровня ЭПР реальной ВЦ, имитируя процесс изменения амплитуды отраженного от цели сигнала с помощью амплитудной модуляции. Непредсказуемость амплитудной модуляции позволила разработать имитатор отражений импульсных зондирующих сигналов от сложной сосредоточенной (многоточечной) ВЦ в квазиоптической области отражения, который является основным элементом ЛЦ типа MALD. Амплитудная модуляция отраженного сигнала при изменении ракурса локации является характерным признаком реальных ВЦ, имеющих сложную геометрическую конфигурацию. Оснащенная имитатором-модулятором ЛЦ типа MALD, имеющая малую стоимость, способна имитировать амплитудные флюктуации сигналов, отраженных реальными ВЦ. В результате по признаку изрезанности ДОВИ ложная цель не будет отличаться от реальной ВЦ. Значит, признак распознавания, используемый в [1], в отношении ЛЦ типа MALD оказывается неработоспособным.

Известен и другой способ распознавания ложных воздушных целей [5], заключающийся в том, что излучают импульсные сигналы в направлении воздушной цели с помощью синхронизированных по времени основной РЛС1 и дополнительной РЛС2 радиолокационных станций, имеющих одинаковые периоды повторения Т_и, причем РЛС2 располагают относительно РЛС 1 так, чтобы распознаваемая цель наблюдалась из точек стояния радиолокационных станций под разными ракурсами, принимают отраженные сигналы от цели, по отраженным от цели сигналам определяют угол места цели , азимут цели , скорость цели V_ц, наклонную дальность до цели r, вычисляют пространственный ракурс сопровождения цели по формуле =arccos(cos cos ), вычисляют скорость изменения ракурса локации цели по формуле вычисляют интервал времени записи сигналов в оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) t по формуле где - длина волны; L=1 м - линейный размер наименьшей из возможных воздушных целей, в течение интервала времени t запоминают методом записи в оперативные запоминающие устройства РЛС 1 и РЛС2 амплитуды отраженных импульсных сигналов и точные времена приема каждого отраженного сигнала, вычисляемые по формуле t_n=n·Т_и , где n - номер отраженного импульса, из запомненных амплитуд и значений времени приема импульсов создают в ОЗУ РЛС1 двумерный массив данных M1, а в ОЗУ РЛС2 - двумерный массив данных М2, элементами которых являются значения амплитуды и точного времени приема каждого отраженного сигнала в соответствующих радиолокационных станциях за интервал времени t, данные массива М2 из оперативного запоминающего устройства РЛС2 по средствам связи передают в ОЗУ РЛС 1, задаются определенным уровнем изменения амплитуды отраженного сигнала U для нахождения интервала времени t _U, в течение которого амплитуда отраженного сигнала изменяется на величину U, из массива M1 выбирают элемент с номером j, содержащий максимальное значение амплитуды отраженного сигнала, приняв номер элемента j за начало отсчета последовательно изменяют номер элемента на единицу и находят номер k такого элемента массива, в котором записана амплитуда отраженного сигнала U_k , отличающаяся от амплитуды U_j с номером j на величину U, находят интервал времени t _U по формуле вычисляют величину изменения ракурса локации цели , приводящую к изменению амплитуды на U, по формуле вычисленную величину изменения ракурса локации сравнивают с пороговым значением _пор, и в случае превышения величиной порогового значения _пор принимают окончательное решение о наличии ложной ВЦ, в противном случае принимают предварительное решение о наличии реальной ВЦ, после чего производят поимпульсное сравнение значений амплитуд отраженных сигналов, записанных в массивы данных M1 и М2, для чего из массива M1 выбирают первый элемент U_1M1, а из массива М2 - первый элемент U_1M2, вычисляют модуль разности: затем из массивов M1 и М2 выбирают вторые соответствующие элементы U_2M1 и U_2M2 и вычисляют аналогичную разность и так далее до где N - количество элементов в каждом из массивов M1 и М2, полученные значения модулей разностей суммируют по формуле вычисленную сумму U сравнивают с пороговой величиной U _пор, и в случае превышения величиной U порога принимают окончательное решение о наличии реальной ВЦ, в противном случае принимают окончательное решение о наличии ложной цели.

Первым недостатком данного способа является то, что он не может применяться в отношении целей, имеющих атакующий, т.е. близкий к нулевому курсовой угол. На дальностях более 25-30 км, предполагающих заблаговременное распознавание ЛЦ, при высотах целей до 10 км угловая скорость изменения ракурса за счет перемещения ее центра масс определяется, в основном, курсовым углом цели (угол между вектором скорости цели и линией визирования цели). Следовательно, при атакующих курсовых углах угловая скорость поворота, о которой идет речь в [5], может быть близкой к нулю. По этой причине величина необходимого интервала накопления данных t, обратно пропорционального угловой скорости будет превышать время, отводимое на распознавание.

Вторым недостатком способа [5] является его непригодность в отношении аэродинамических ВЦ, летящих в турбулентной атмосфере. Причиной непригодности является непредсказуемое изменение ракурса локации цели за счет траекторных нестабильностей (ТВ) полета в виде рысканий, тангажей и кренов [6]. Угловые скорости изменения ракурса цели за счет ТН согласно [7] могут достигать 3-5°/с, что превышает угловую скорость детерминированного изменения ракурса , используемую в [5] при расчетах. К тому же, угловая скорость поворота планера ВЦ за счет ТН постоянно нелинейно изменяется, что исключает возможность верного расчета величины изменения ракурса за интервал t с помощью величины .

Третьим недостатком является отсутствие указаний по поводу несущих частот РЛС1 и РЛС2. Если их несущие частоты будут равными, то не будет выполняться требование по электромагнитной совместимости двух радиолокационных станций, и сигналы одной станции после отражений от цели будут проникать в приемную систему другой станции. Если же разнос несущих частот станций будет превышать 100 кГц, то диаграммы обратного вторичного излучения (ДОВИ) цели [8] в РЛС1 и РЛС2 для сложных многоточечных объектов будут существенно отличаться в связи с изменением интерференционной картины отражений от различных элементов конструкции цели. Поэтому разнос частот РЛС1 и РЛС2 должен отвечать требованиям электромагнитной развязки и относительной схожести диаграмм обратного вторичного излучения, формируемых в РЛС1 и РЛС2 при облучении сложных воздушных целей.

Четвертым недостатком способа [5] является то, что он не учитывает модуляцию отраженных сигналов, вызванную отражениями от вращающихся частей двигательных установок ВЦ. Реальная отражательная характеристика ВЦ всегда промодулирована высокочастотными составляющими турбовинтового эффекта [9, 10]. А вследствие того, что сигналы радиолокационных станций являются импульсными, формируемая на их основе отражательная характеристика цели (ОХЦ) будет иметь сложный изрезанный вид, не позволяющий использовать информацию об ОХЦ для распознавания объектов различной формы. На фиг.1, а показана реальная отражательная характеристика самолета Ан-2, полученная экспериментально с помощью импульсной станции сопровождения сантиметрового диапазона с периодом повторения порядка 1 мс. На фиг.1, б показана отражательная характеристика этого же самолета, лишенная турбовинтовой модуляции. Именно такой вид ОХЦ предполагает способ [5], что не соответствует реальности.

Задачей изобретения является совершенствование известного способа распознавания ложных целей [5] для придания ему работоспособности в условиях наличия траекторных нестабильностей полета и турбовинтового эффекта.

Для решения указанной выше задачи предлагается использовать всегда присутствующие рыскания планера летательного аппарата (при его полете в турбулентной атмосфере) в качестве фактора, обеспечивающего изменение ракурса объекта относительно радиолокатора с течением времени. Предлагается также установить разнос несущих частот РЛС1 и РЛС2, равный 70 кГц, а при обработке принимаемых сигналов предлагается проводить предварительное сглаживание отражательной характеристики, что аналогично ее низкочастотной фильтрации. При такой организации способа устраняются все перечисленные выше недостатки, а именно - обеспечиваются независимость времени распознавания от ракурса локации цели, инвариантность к возможному проявлению турбовинтового эффекта (ТВЭ), обеспечивается электромагнитная развязка радиолокационных станций с сохранением относительной идентичности ОХЦ, полученных с помощью используемых радиолокационных станций в одинаковых условиях сопровождения ВЦ. Способ становится одинаково эффективен при атакующих и боковых ракурсах локации.

Сущность предлагаемого способа распознавания ЛЦ заключается в следующем. Две синхронизированные по времени радиолокационные станции РЛС1 и РЛС2 одновременно облучают выбранную для распознавания ВЦ импульсными высокочастотными сигналами сантиметрового диапазона. Для развязки излучений несущие частоты основной РЛС1 и дополнительной РЛС2 радиолокационных станций должны отличаться на 70 кГц. В этом случае узкополосная доплеровская фильтрация отраженных сигналов с учетом радиальной составляющей вектора скорости ВЦ может обеспечить пропуск в отдельный канал распознавания приемника радиолокационной станции сигналов, излученных только самой этой РЛС. Кроме того, сигналы основной и дополнительной РЛС могут быть умышленно разнесены по времени на половину периода, а при приеме - стробироваться временным или дальностным стробом, исключающим проникновение в тракт приема сигналов других РЛС. Разность расстояний от ВЦ до РЛС1 и РЛС2 не должна вредить (снижать качество) временному стробированию принимаемых сигналов. Для этого предлагается размещать указанные станции на расстоянии d, не превышающем 2 км. Выбранная база d обеспечивает разность углов локации ВЦ для РЛС 1 и РЛС2 (на основной дальности сопровождения r) не более единиц градусов (фиг.2).

Периоды повторения Т_и импульсов РЛС1 и РЛС2 выбирают одинаковыми.

С переходом на автосопровождение выбранной для распознавания ВЦ отраженные от нее сигналы после приема переводятся с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровую форму и запоминаются в оперативных запоминающих устройствах соответствующих РЛС. Запоминанию подлежат амплитуда и точное время приема каждого отраженного импульса. Для запоминания точного времени приема n-го импульсного сигнала целесообразно использовать формулу t_n=nT_и, где n - номер отраженного импульса. Запоминание проводится в течение временного интервала t, одинакового для обоих РЛС.

Выбор временного интервала t проводят с учетом реальных значений полупериодов рысканий ВЦ при полете в турбулентной атмосфере. Чтобы флюктуации амплитуды отраженных сигналов были достаточны, т.е. чтобы глубина амплитудной модуляции отраженных сигналов достигала 30-40%, необходимо стремиться к использованию интервала времени, на котором угловая скорость изменения ракурса локации цели максимальна. В общем случае угловая скорость поворота ВЦ относительно РЛС определяется ее перемещением по прямолинейной (на малом интервале) траектории и случайными угловыми рысканиями планера цели при ТН полета. Если первую составляющую общей угловой скорости можно рассчитать по формуле [5, 11], то вторая составляющая , связанная с ТН, изменяется непредсказуемо по квазимаятниковому закону. Чтобы гарантированно учесть флюктуации амплитуды отраженного сигнала на интервале с максимальной угловой скоростью поворота планера ВЦ относительно РЛС, необходимо чтобы интервал t не был меньше максимально возможного периода рысканий ВЦ в атмосфере Т_макс. Период Т _макс состоит из двух полупериодов, в общем случае различающихся по продолжительности. Максимальный полупериод рысканий ВЦ может достигать двух секунд [6]. Значит интервал t должен быть не менее 4 секунд. Прототип [5] учитывает только ту составляющую угловой скорости поворота , которая связана с перемещением центра масс ВЦ. При атакующих курсовых углах ВЦ, близких к нулю, эта составляющая также стремится к нулю либо отсутствует вовсе. Однако составляющая при движении ВЦ в турбулентной атмосфере имеет место всегда. Наличие обоих составляющих угловой скорости приводят к различиям максимальных значений суммарной угловой скорости на смежных полупериодах рысканий [12, 13]. Это не вредит использованию ТН в качестве фактора изменения ракурса ВЦ относительно РЛС, расширяет диапазон предлагаемого способа и упрощает его реализацию, поскольку не требует расчета величины по другим измеряемым параметрам и координатам цели.

Из запомненных амплитуд и значений времени приема каждого импульса в ОЗУ РЛС1 создается двумерный массив данных M1 [5], а в ОЗУ РЛС2 - двумерный массив данных М2 (фиг.3). Эти массивы будут выражать собой ОХЦ [12], отличающиеся от ДОВИ цели параметрами и графическим представлением. Отличия обусловлены неравномерностью изменения ракурса локации цели (в некоторых случаях направление вектора угловой скорости поворота может изменяться на противоположное). При этом оговоренный выше и равный 70 кГц разнос частот основной РЛС1 и дополнительной РЛС2 станций обеспечивает идентичность ОХЦ только при абсолютной идентичности законов изменения ракурса локации ВЦ [5]. Вследствие возможного проявления ТВЭ данные массивов M1 и М2 будут учитывать в себе изменения, связанные с турбовинтовой модуляцией [15].

В условиях проявления турбовинтовой модуляции и при разносе несущих частот основной РЛС1 и дополнительной РЛС2 на 70 кГц, а также ввиду несовпадения в общем случае моментов излучения импульсов РЛС1 и РЛС2, законы модуляции ОХЦ турбовинтовыми составляющими в РЛС1 и РЛС2 будут отличаться [15, с.116-117]. Это значит, что при наличии ТВЭ даже в абсолютно идентичных условиях сопровождения ВЦ полученные в РЛС1 и РЛС2 отражательные характеристики не будут совпадать, и предложенный в [5] признак распознавания теряет свою эффективность.

Для сохранения эффективности признака распознавания в условиях ТВЭ предлагается проводить сглаживание (низкочастотную фильтрацию) данных массивов M1, M2. Методы сглаживания или регрессии являются известными и уже реализованными в современных математических пакетах [16]. Наиболее простым является скользящее усреднение. Его суть состоит в расчете для каждого значения элемента массива среднего значения по соседним данным.

Для сглаживания данных, выражающих амплитуды принятых сигналов, из массива M1 выбирают первые 32 элемента от U _1M1 до U_32M1, находят их среднее арифметическое и записывают его значение U_cp1M1 в первый элемент массива M1 (фиг.4). Затем извлекают значения элементов массива M1 со 2-го (U_2M1) по 33-й (U_33M1), находят их среднее арифметическое и записывают его значение U_cp2M1 во вторую ячейку массива M1. Описанную операцию повторяют до тех пор, пока не будет использована последняя совокупность из 32-х значений элементов массива с (N-31)-го (U_(N-31)M1 ) no N-й (U_NM1). Их среднее арифметическое U_cp(N-31)M1 записывают в элемент массива M1 с номером (N-31). Остальные элементы массива M1 с (N-30)-го по N-й остаются неизменными и в дальнейших операциях не участвуют.

Число элементов, используемых для усреднения и равное 32, найдено экспериментальным опытным путем при обработке и сглаживании реальных ОХЦ. Такая длина окна сглаживания удобна для проведения сглаживания как во временной, так и в частотной областях на основе быстрого преобразования Фурье. В данном случае применение преобразования Фурье излишне. Результат сглаживания с помощью усреднения по 32 элементам демонстрируется фиг.1.

Аналогичным образом проводят сглаживание данных в массиве M2. В результате такого сглаживания данные массивов M1 и M2 (за исключение последних 31 члена) будут выражать собой низкочастотную планерную ОХЦ, вид которой определяется отражением волн от элементов конструкции планера ВЦ. В таком виде планерная ОХЦ пригодна для распознавания ЛЦ.

Для проведения дальнейших операций число элементов массивов M1 и М2 уменьшают на 31, удаляя последние элементы.

На первом этапе распознавания предлагается использовать данные массива M1, сформированного в РЛС1, и предложенный в [1] признак. Это позволяет на основе известного способа селектировать ЛЦ типа уголковых отражателей, фольги, линз Люнеберга, а также типа TALD [17, 18] на фоне реальных ВЦ.

Задавшись определенным уровнем изменения амплитуды отраженного сигнала U, следует проанализировать сформированный двумерный массив данных M1 и найти интервал времени в течение которого амплитуда отраженного сигнала изменяется на величину U. Для этого из массива M1 выбирают элемент с номером j, соответствующий максимальному значению амплитуды отраженного сигнала. Приняв номер элемента j за начало отсчета, последовательно изменяют номер элемента на единицу и находят номер k такого элемента массива, в котором записана амплитуда отраженного сигнала U _k, отличающаяся от амплитуды U_j с номером n на величину U. Далее находят интервал времени, соответствующий изменению амплитуды отраженного сигнала на величину U, по формуле:

Величину найденного интервала сравнивают с пороговым значением t_пор, учитывающим среднюю скорость изменения ракурса локации цели при рысканиях, равную 1,5°/c. В случае превышения величиной порогового значения t_пор сразу принимают окончательное решение о наличии ЛЦ. В этом случае дальнейшее распознавание цели не требуется.

Однако ЛЦ может оказаться имитатором типа MALD. Тогда отраженные сигналы будут интенсивно изменять свою амплитуду за малый интервал времени t, имитируя отражательную характеристику реальной ВЦ. В этом случае на первом этапе распознавания будет принято предварительное решение о возможном наличии реальной ВЦ.

Для принятия окончательного решения о наличии реальной ВЦ на втором этапе распознавания предлагается использовать двумерные массивы данных M1 и М2, полученные при радиолокационном приеме соответственно в РЛС1 и РЛС2. В основе распознавания ЛЦ на втором этапе лежит сравнение массивов данных M1 и М2, отраженных от ВЦ сигналов. Сравнение данных необходимо для выявления идентичности либо несоответствия массивов M1 и М2, что физически означает идентичность либо несоответствие ОХЦ, полученных с помощью РЛС1 и РЛС2. На фиг.5 показаны варианты ОХЦ, полученные в РЛС1 и РЛС2. Если ОХЦ будут сформированы в РЛС1 и РЛС2 имитирующим сигналом ЛЦ типа MALD, то они будут идентичными, что графически показано кривой 2 на фиг.5, а и кривой 5 на фиг.5, в. Если отражательные характеристики в РЛС1 и в РЛС2 будут сформированы отражениями от реальной ВЦ, то они должны отличаться в соответствии с отличиями в ракурсе локации цели. В данном случае при разносе частот 70 кГц две ОХЦ должны быть смещены относительно друг друга по времени. Вариант такого отличия ОХЦ демонстрируется графически кривой 2 фиг.5, а и кривой 4 фиг.5, б. Если бы разнос частот был больше 100 кГц, то ОХЦ в РЛС 1 и РЛС2 были бы абсолютно разными, что демонстрируется кривыми 3 и 4 фиг.5, в.

Для сравнения двумерных массивов M1 и М2 оцифрованные данные, выражающие массив М2, должны быть переданы по средствам связи в РЛС 1. Это позволяет цифровой вычислительной машине РЛС1 производить поимпульсное сравнение амплитуд отраженных сигналов, полученных с помощью РЛС1 и РЛС2. Для этого из сглаженного массива M1 извлекается первый элемент U_cp1M1, а из сглаженного массива М2 - первый элемент U_cp1M2. Их значения сравниваются, и вычисляется модуль разности: Затем из массивов M1 и М2 извлекаются вторые элементы и вычисляется аналогичная разность Данная операция повторяется до окончания перебора всех элементов массива. На s-ом шаге будет вычисляться величина Если число элементов сглаженного массива обозначить через S, то последняя разность модулей выражается формулой Из алгоритма усреднения и фиг.4 ясно, что число элементов сглаженного массива S=N-31. Правильное соответствие амплитуд отраженных сигналов по времени обеспечивается синхронизацией РЛС1 и РЛС2, а также записью в массивы совместно с амплитудой каждого сигнала точного времени его прихода. Рассчитанные модули разностей складываются. В результате производится вычисление величины несоответствия ОХЦ РЛС1 и РЛС2 по формуле:

где S - количество элементов в сглаженном массиве M1 (количество элементов в массивах M1 и М2 одинаково, т.к. одинаковыми являются период записи сигналов t и период повторения Т_и).

Указанное выше поимпульсное сравнение ОХЦ и накопление разностей модулей в виде U необходимо для того, чтобы избежать принятия неправильного решения при кратковременном случайном изменении амплитуды отраженного сигнала вследствие непредвиденных факторов (скачки питающих напряжений, случайное кратковременное изменение коэффициента усиления приемника РЛС и т.д.).

Полученное значение U сравнивают с пороговой величиной U_пор. В случае превышения величиной U величины порога принимают окончательное решение о наличии реальной ВЦ. В противном случае принимают окончательное решение о том, что цель является ложной.

Сущность первого этапа распознавания заключается в том, что временная или угловая протяженность лепестков отражательных характеристик целей различных размеров отличается. Варианты отражательных характеристик целей больших и малых размеров показаны на фиг.5, а (кривые 1 и 2). Малым ВЦ соответствует большая ширина лепестков ОХЦ и наоборот. В связи с этим одному и тому же изменению амплитуды лепестка соответствует различный временной интервал. Так, для цели малых размеров изменение амплитуды на U происходит за интервал t₂, а для цели больших размеров - за интервал t₁ (фиг.5, а). Этим и предлагается воспользоваться при распознавании ЛЦ, т.к. они всегда являются малоразмерными.

Для сложной реальной ВЦ характерно, что изменения ракурса приводят к значительным изменениям ОХЦ. Угловая ширина лепестков ОХЦ зависит от соотношения линейного размера ВЦ и длины волны излучаемого сигнала. Чем короче длина волны, тем уже лепестки ОХЦ [2]: где - длина волны; L - поперечный линейный размер цели. Например, для =3 см и L=1 м При угловой скорости поворота цели 1,7% временная протяженность лепестка ОХЦ будет равна 1 с.

Сущность второго этапа распознавания состоит в том, что при пеленге ЛЦ типа MALD ОХЦ определяется только тем законом модуляции, который навязывает усиленным переизлученным в сторону РЛС сигналам имитатор ЛЦ. Незначительное изменение ракурса локации и несущей частоты не может повлиять на параметры имитируемой ОХЦ. Имитатор ЛЦ является широкополосным. Он принимает излученные радиолокационные сигналы, задерживает их на период повторения, усиливает для скрытия реальных отраженных сигналов и модулирует имитирующие сигналы по амплитуде по закону, соответствующему закону амплитудных флюктуаций отражений от реальных сложных многоточечных ВЦ. Усиленные сигналы переизлучаются в направлении радиолокационных станций. Ширина диаграммы направленности переизлучающей антенны ЛЦ достаточно широка (достигает 30°). Это делается в интересах привлечения к ЛЦ как можно большего числа РЛС. В результате две разнесенные на небольшое расстояние (рядом расположенные) радиолокационные станции будут принимать переизлученные сигналы с одинаковым законом амплитудной модуляции.

Предложенная величина интервала t=4 с обеспечивает существенное превышение времени формирования лепестка отражательной характеристики цели наименьших размеров. В результате на интервале t умещается большое число более узких лепестков отражательной характеристики сложной многоточечной ВЦ. Это гарантирует нахождение в пределах данных массива M1 интервала времени для ВЦ любых размеров.

Учитывая разнос РЛС1 и РЛС2 на расстояние d (фиг.2), можно констатировать, что ОХЦ в РЛС1 и РЛС2 у реальной ВЦ будут отличаться, так как отличаются ракурсы ее локации из точек расположения РЛС1 и РЛС2 [19]. Этот факт и используется для принятия решения о наличии ЛЦ. При совпадении двух ОХЦ делается вывод о применении ЛЦ, так как в разнесенных на местности РЛС отражательные характеристики одной и той же реальной цели должны отличаться.

Как видно из описания предлагаемого способа распознавания ЛЦ, он обладает преимуществом по сравнению с прототипом [5]. Это выражается в том, что использование в качестве фактора изменения ракурса ВЦ случайных рысканий планера в турбулентной атмосфере обеспечивает работоспособность способа при атакующих ракурсах, а сглаживание придает способу инвариантность к проявлению турбовинтового эффекта. Современные имитаторы типа MALD селектируются предложенным способом так же эффективно, как и ЛЦ старого парка типа уголковых отражателей, диполей, линз Люнеберга и т.п. Способ позволяет распознавать ЛЦ всех типов в условиях ТН полета целей и возникновения турбовинтового эффекта.

Источники информации

1. Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. М.: Радио и связь, 1984, с.96-99 (аналог).

2. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. Учебник для вузов. М.: Сов. радио, 1973, 496 с.

3. Афинов В. Американский имитатор воздушной цели MALD // Зарубежное военное обозрение, 1998, №5, с.32.

4. Афинов В. Тенденции развития средств РЭБ авиации Вооруженных сил США на пороге XXI века // Зарубежное военное обозрение, 1998, №6, с.28-35.

5. Патент РФ №2225624. МПК⁶ G01S 13/02. Способ распознавания ложных воздушных целей при двухпозиционном зондировании. Митрофанов Д.Г., Бортовик В.В., Николаев А.В., Сафонов А.В. и др. Заявка №2002121150. Приоритет 9.08.2002 г. Опубл. 10.03.2004 г. (прототип).

6. Доброленский Ю.П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. М.: Машиностроение, 1969, 256 с.

7. Справочник по радиолокации / Под ред. М.Сколника. Том 1. Основы радиолокации. Под ред. Я.С.Ицхоки. М.: Сов. радио, 1976, 456 с.

8. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д.Ширмана. М.: Сов. радио, 1970, 560 с.

9. Макаев В.Е., Васильев О.В. Метод радиолокационного распознавания воздушной цели по «турбинному эффекту» // Радиотехника, 2000, №11, с.30-33.

10. Митрофанов Д.Г., Прохоркин А.Г. Методы компенсации влияния составляющих турбинного эффекта при построении изображений воздушных целей // Радиотехника, 2006. №9, с.32-37.

11. Стайнберг Б.Д. Формирование радиолокационного изображения самолета в диапазоне СВЧ // ТИИЭР, 1988, №12, т.76, с.26-46.

12. Митрофанов Д.Г. Метод построения радиолокационных изображений аэродинамических летательных аппаратов // Полет, 2006, №.11, с.52-60.

13. Митрофанов Д.Г. Комплексный адаптивный метод построения радиолокационных изображений в системах управления двойного назначения // Известия РАН; Теория и системы управления, 2006, №1, с.101-118.

14. Фараонов В.В. Delphi 5. Руководство программиста. М.: «Нолидж», 2001, с.107, 137.

15. Радмоэлектронные системы. Справочник. Основы построения и теория. Под ред. Я.Д.Ширмана. М.: Радиотехника. 2007, 510 с.

16. Кирьянов Д.В. Mathcad 12. СПб.: БХВ-Петербург, 2005, 576 с.

17. Афинов В. Новое направление развития западных средств РЭП индивидуальной защиты самолетов // Зарубежное военное обозрение, 1999, №8, с.39-42.

18. Палий А.И. Радиоэлектронное подавление. М.: Воениздат, 1989, с.86-92, 285-287.

19. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов / Под ред. Л.Т.Тучкова. М.: Радио и связь, 1985, 236 с.