Способ и устройство селекции сигналов надводной цели в моноимпульсной рлс

Способ и устройство селекции сигналов надводной цели в моноимпульсной рлс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к моноимпульсным когерентным радиолокационным системам (РЛС), работающим на подвижных носителях, предназначенных для обнаружения сигналов от надводных целей и выдачи их координат в систему управления в условиях естественных, организованных активных и пассивных помех.

При селекции целей на фоне пассивных помех используется различия в доплеровских частотах сигналов от целей и источников помех, являющиеся следствием различия их радиальных скоростей [1, с.147]. Информационным признаком, используемым для селекции сигнала от цели, является доплеровская частота f_Д принимаемых сигналов - решение о наличии сигнала цели принимается, если |f_Д|≫0| и выходит за полосу доплеровского спектра помехи.

Недостатком этого способа является ошибочная селекция в тех случаях, когда селектируемый объект (истинная цель) неподвижен или движется в направлении, перпендикулярном направлению распространения излучения (f_Д≈0), а также когда источник помехи имеет доплеровский спектр сигнала (центральную частоту и ширину доплеровского спектра), близкий к доплеровскому спектру цели.

Известен другой способ селекции сигнала из помех, вызванных отражениями от земли, рассмотренный в описании к патенту [2], который основан на доплеровской фильтрации сигналов, принимаемых бортовой РЛС на две разнесенные вдоль фюзеляжа антенны. Выходы доплеровских фильтров сигналов, принятых на разнесенные антенны, поступают на фильтр, где определяется мощность каждой частотной компоненты P_i, разность фаз одноименных частотных компонент спектров сигналов, принятых разнесенными антеннами Δφ_i, и отклонения измеренных разностей фаз от расчетных значений для отражений от Земли

где:

Δ_i - отклонение измеренной разности фаз Δφ_i от расчетной для f_Дi

d - база антенной системы,

f_Дi - доплеровский сдвиг i-й частотной компоненты сигнала,

V - скорость летательного аппарата (ЛА) относительно Земли при измерении,

Δφ_i - разность фаз одноименных i-х частотных компонент спектра, принятых через разнесенные на расстояние d антенны.

Выход доплеровского фильтра поступает на пороговое устройство, в котором сигнал подвижной цели селектируют от сигнала отражений от Земли (берега, моря) по двум критериям. Первый - превышение мощностью сигнала Р_i заданного порогового соотношения сигнал/шум. Второй - превышение отклонения Δ_i порога nσ_φ (σ_φ - расчетное СКО Δ_i для отражений от берега (моря), n - весовой коэффициент порога). Для отражений от Земли Δ_i не превышает порога.

Недостатком способа является то, что он различает только подвижные и неподвижные цели, соответственно не различает помеху в виде облака дипольных отражателей и цель. Кроме того, способ применим при расположении цели в пределах ±20° относительно нормали к базе антенной системы, при этом база антенной системы должна располагаться вдоль фюзеляжа.

Способ и устройство по описанию патента [3] позволяет импульсно-доплеровской РЛС проводить селекцию цели на фоне пассивных помех, используя два критерия. По первому критерию сигнал во время-частотной области должен превышать первый высокий порог соотношения сигнал/шум. По второму критерию частотно-временной размер цели, определяемый по более низкому порогу обнаружения, должен находиться в пределах 1≤K_f≤K_fпор (K_f - ширина доплеровского спектра сигнала, отнесенная к разрешению РЛС по доплеровской частоте) и 1≤K_r≤К_rпор (K_r - временной размер отраженного сигнала, отнесенный к разрешению РЛС по времени).

При этом в узком частотно-временном скользящем окне из M_f×M_r разрешаемых по частоте и дальности элементам должно находиться не более одной цели.

При одновременном выполнении обоих критериев для анализируемых точек время-частотного скользящего окна размером M_f×М_r делается вывод о наличии сигнала цели. Все сигналы, не удовлетворяющие этому критерию, режектируются.

Данный способ надежно отделяет истинные цели от ложных пассивных отражений от Земли и отражений от облаков дипольных отражателей (ОДО), если частотно-временной размер пассивной помехи с допустимой вероятностью превышает размер полезного сигнала. В ряде случаев это не выполняется. К примеру, если ракурс наблюдения надводного корабля (НК) и удаление его от РЛС таково, что ширина его доплеровского спектра сравнима с шириной спектра облака дипольных отражателей (ОДО) и даже больше. Проиллюстрируем это расчетом ширины спектра разрешаемого элемента НК, находящегося на дальности R=6 км, наблюдаемого под углом β=45° к вектору скорости ЛА. Пусть линейный азимутальный размер разрешаемого по дальности элемента НК равен ΔL=70 м, длина волны излучения РЛСλ=3 см и скорость ЛА V=300 м/сек.

Ширина спектра сигнала, отраженного от разрешаемого элемента НК, для этих условий равна:

что шире ожидаемой ширины спектра ОДО 52 Гц [6, с.272] учетом симметрии гауссовой огибающей спектра относительно центральной частоты [7, с.85-88].

Известен способ сопровождения цели моноимпульсной РЛС в условиях пассивных и активных помех [4], наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и принятый в качестве прототипа. Согласно этому способу в моноимпульсной РЛС в заданном направлении излучается когерентный импульсный сигнал. Принятые отраженные сигналы после суммарно-разностного преобразования переносятся на промежуточную частоту и усиливаются. Усиленные суммарные и разностные сигналы с помощью квадратурно-фазового детектирования переносятся на видеочастоту. Далее, на видеочастоте последовательно осуществляется согласованная и многоканальная доплеровская фильтрация сигналов в заданном диапазоне дальностей. Результаты фильтрации в суммарном канале используются для порогового обнаружения сигналов и последующего определения ширины спектра сигнала на анализируемой дальности. Затем найденная ширина спектра сравнивается с заданным порогом. При превышении ширины спектра заданного порога принимают решение, что сигнал принадлежит ложной цели, а при отсутствии превышения - истинной цели. Кроме того, за счет узкополосной доплеровской фильтрации суммарного и разностного сигнала обеспечивается повышение разрешения РЛС по углу, соответственно соотношения сигнал/фон, и различение цели в полосе доплеровских флюктуации отражений от берега (моря) по превышению сигналом порогового значения сигнал/фон. Обнаруженная цель берется на автосопровождение по доплеровской частоте, дальности и углу. При этом для определения сигнала ошибки по дальности используется разность мощностей сигналов на выходах аналогичных доплеровских фильтров суммарного канала, настроенных на отслеживаемую доплеровскую частоту цели, на разнесенных дальностях. Сигнал ошибки по углу для отслеживаемой по доплеровской частоте и дальности цели определяется путем попарного перемножения результатов узкополосной доплеровской фильтрации одноименных квадратурных составляющих сигналов в суммарном и разностном каналах и суммирования этих произведений.

Недостатком способа [4] является то, что он надежно работает только при условии, что наблюдаемый частотный размер спектра пассивной помехи (отражений от моря, берега, ОДО) превышает максимальный предполагаемый частотный размер НК, что, как показано выше, имеет место не при всех условиях визирования (наблюдаемых угловых размерах цели).

Устройство, реализующее указанный способ, - когерентная моноимпульсная РЛС, описано в [5]. Для излучения используется импульсный (простой или сложный) сигнал. После согласованной фильтрации суммарного и разностного сигналов на видеочастоте производится пороговое обнаружение суммарного сигнала, РЛС переводится в режим автосопровождения по дальности и углу. Сигнал ошибки по углу на сопровождаемой дальности определяется как скалярное произведение квадратурных составляющих сигналов на выходах цифровых согласованных фильтров суммарного и разностного каналов. В режиме слежения за предполагаемым сигналом цели по дальности производится доплеровский спектральный анализ и определение ширины спектра сигнала. Если ширина спектра сигнала на сопровождаемой дальности не превышает расчетную границу, то принимается решение, что анализируемый сигнал принадлежит цели, в ином случае - помехе и исключается из дальнейшего рассмотрения.

Недостатком способа, реализованного в когерентной моноимпульсной РЛС [5], является то, что он надежно классифицирует цель/пассивная помеха только при условии, что наблюдаемая ширина спектра пассивной помехи (отражений от моря, берега, ОДО) превышает максимальный предполагаемый частотный размер НК, что, как показано выше, имеет место не при всех условиях визирования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности классификации цель/пассивная помеха (за исключением помех типа уголковый отражатель) при углах визирования и дальностях, когда расчетная ширина спектра сигнала цели сравнима и даже больше ожидаемой ширины спектра ОДО.

Поставленная цель достигается тем, что в способ, описанный в [4], включающий излучение когерентных радиоимпульсов с постоянной несущей частотой в заданном направлении, прием отраженных сигналов в заданном интервале дальностей, суммарно-разностное преобразование принимаемых сигналов, супергетеродинное преобразование их на промежуточную частоту, усиление суммарного и разностного сигналов на промежуточной частоте, преобразование спектра суммарного и разностного сигналов в область видеочастот посредством квадратурного фазового детектирования при помощи опорных колебаний с формированием квадратурных составляющих каждого сигнала, согласованную фильтрацию видеоимпульсов квадратурных составляющих сигналов, в суммарном и разностном каналах для каждого элемента дальности в заданном временном интервале осуществляют многоканальную доплеровскую фильтрацию комплексной огибающей импульсной последовательности в диапазоне частот Доплера от минус до плюс фильтрами с полосой δf, число фильтров где f_п - частота повторения зондирующих импульсов, ширина полосы пропускания доплеровских фильтров δf выбирается как половина ширины спектра межпериодных флюктуации сигналов от ОДО (Δf_ОДО), сравнивают мощности спектральных составляющих с первым пороговым уровнем обнаружения, определяют ширину спектра с наиболее мощной спектральной составляющей по заданному уровню из числа составляющих, превысивших порог обнаружения, сравнивают полученное значение ширины спектра со вторым заданным пороговым значением, при превышении ширины спектра второго порогового значения (второй критерий ложной цели) принимают решение о наличии сигнала от ложной цели, который как ложный отбрасывается, и переходят к следующему элементу дальности, а при отсутствии превышения вычисляют скалярное произведение квадратурных сигналов, полученных в результате фильтрации в одноименных доплеровских фильтрах суммарного и разностного каналов путем попарного перемножения одноименных квадратурных составляющих сигналов с суммированием этих произведений введено последовательное вычисление "пеленгов" (γ_i), "доплеровских углов" (β_i) и дисперсии (D_ψ) угловой разности между ними (ψ_i=γ_i-β_i) для всех разрешаемых частотно-временных элементов сцены, не забракованных по первому и второму критерию и находящихся на одинаковых дальностях, "пеленг" (γ_i) разрешаемого элемента сцены определяется делением (нормировкой) вычисленного для него скалярного произведения на мощность суммарного сигнала для того же разрешаемого элемента сцены и умножением полученного результата на масштабирующий коэффициент, "доплеровский угол" разрешаемого элемента сцены (β_i) определяется как произведение углового разноса между соседними доплеровскими направлениями (δβ_v) на номер доплеровского фильтра (i), в котором на анализируемой дальности обнаружен сигнал, найденная на каждой разрешаемой дальности дисперсия разности углов сравнивается с третьим порогом, при превышении дисперсией расчетного третьего порогового значения (третий критерий ложной цели) - сигнал сцены на этой дальности также отбрасывается, угловой разнос между соседними направлениями (δβ_v), разрешаемыми по частоте и находящимися в пределах узкой суммарной ДНА, определяется по известной связи доплеровского сдвига частоты отраженного сигнала с параметрами излучения, движения ЛА и условиями визирования по формуле:

где:

λ - длина волны излучаемого сигнала,

F_П - частота повторения зондирующих импульсов,

β - угол между продольной осью ЛА и равносигнальным направлением (РСН) антенной системы,

α - угол сноса ЛА.

В качестве прототипа устройства, реализующего предлагаемый способ, взята когерентная моноимпульсная РЛС [5].

Цель достигается также и тем, что в устройство моноимпульсной РЛС, содержащее последовательно соединенные антенный переключатель, суммарно-разностный преобразователь и антенну, усилитель мощности, привод антенны, двухканальный приемник, первый выход которого через квадратурно-фазовый детектор суммарного канала соединен с входом видеоусилителя суммарного канала, второй выход двухканального приемника через квадратурно-фазовый детектор разностного канала соединен с входом видеоусилителя разностного канала, цифровые согласованные фильтры суммарного и разностного каналов, блок объединения квадратур, дискриминатор угла, блок первичной обработки и блок вторичной обработки, при этом привод антенны кинематически связан с третьим входом антенны, второй выход суммарно-разностного преобразователя соединен со вторым входом двухканального приемника, третий выход антенного переключателя соединен с первым входом двухканального приемника, синхронизатор через импульсный модулятор соединен со вторым входом усилителя мощности, второй выход возбудителя соединен с третьим входом двухканального приемника, третий выход возбудителя соединен со вторыми входами квадратурных фазовых детекторов суммарного и разностного каналов, второй выход блока вторичной обработки соединен с входом привода антенны, второй выход которого соединен с седьмым входом блока первичной обработки, вход блока объединения квадратур соединен с первым входом дискриминатора угла, выход блока объединения квадратур соединен со вторым входом блока первичной обработки, четвертый выход возбудителя соединен с входом синхронизатора, первый выход блока вторичной обработки соединен с четвертым входом блока первичной обработки, первый выход которого соединен с первым входом блока вторичной обработки, двухканальный приемник содержит последовательно соединенные по двум входам-выходам суммарного и разностного каналов двухканальный усилитель высокой частоты, двухканальный балансный смеситель, третий (гетеродинный) вход которого является третьим гетеродинным входом двухканального приемника, первый и второй выходы усилителя высокой частоты являются входами балансного смесителя, а первый и второй выходы двухканального усилителя промежуточной частоты - выходами суммарного и разностного каналов двухканального приемника соответственно, введены многоканальные доплеровские фильтры суммарного и разностного каналов, фазовращатель, делитель и измеритель скорости и сноса, при этом третий выход возбудителя через фазовращатель соединен с третьими входами квадратурных фазовых детекторов суммарного и разностного каналов, выход видеоусилителя суммарного канала через цифровой согласованный фильтр суммарного канала подключен к первому входу многоканального доплеровского фильтра суммарного канала, выход видеоусилителя разностного канала через цифровой согласованный фильтр разностного канала подключен к первому входу многоканального доплеровского фильтра разностного канала, выход блока объединения квадратур соединен с первым входом делителя, выход которого соединен с пятым входом блока первичной обработки, первый выход возбудителя через усилитель мощности соединен с первым входом антенного переключателя, четвертый выход возбудителя соединен со вторыми входами цифровых согласованных фильтров суммарного и разностного каналов, вторыми входами многоканальных доплеровских фильтров суммарного и разностного каналов и первым входом блока первичной обработки, первый выход синхронизатора дополнительно соединен с входом возбудителя и пятыми входами многоканальных доплеровских фильтров суммарного и разностного каналов, выход многоканального доплеровского фильтра суммарного канала соединен с входом блока объединения квадратур, выход многоканального доплеровского фильтра разностного канала соединен со вторым входом дискриминатора угла, выход которого соединен со вторым входом делителя, второй выход синхронизатора соединен с третьим входом блока первичной обработки; четвертый выход синхронизатора соединен с третьими входами многоканальных доплеровских фильтров суммарного и разностного каналов и шестым входом блока вторичной обработки, третий выход синхронизатора соединен с четвертыми входами многоканальных доплеровских фильтров суммарного и разностного каналов, седьмым входом блока вторичной обработки и шестым входом блока первичной обработки, третий выход блока вторичной обработки соединен со вторым входом импульсного модулятора, второй выход блока первичной обработки соединен с пятым входом блока вторичной обработки, первый и второй выходы измерителя скорости и сноса соединены с третьим и четвертым входами блока вторичной обработки соответственно, второй выход привода антенны дополнительно соединен со вторым входом блока вторичной обработки, четвертый выход блока вторичной обработки соединен с восьмым входом блока первичной обработки, блок первичной обработки содержит последовательно соединенные пороговый обнаружитель, первую схему И, пороговый селектор размера цели, последовательно соединенные интегратор, схема вычисления разности, вычислитель дисперсии, пороговое устройство и устройство выдачи информации, последовательно соединенные измеритель доплеровской частоты цели, вторая схема И, и устройство выдачи информации, первый и второй выходы которого являются вторым и первыми выходами блока первичной обработки, сумматор, соединенный со вторым входом устройства выдачи информации, причем второй вход блока первичной обработки соединен со вторыми входами порогового обнаружителя и измерителя доплеровской частоты цели, четвертым входом вычислителя математического ожидания и шестым входом вычислителя дисперсии, выход порогового обнаружителя соединен с первыми входами вычислителя дисперсии и второй схемы И, третий вход блока первичной обработки соединен с третьими входами порогового обнаружителя, интегратора, измерителя доплеровской частоты цели, вычислителя математического ожидания, шестым входом устройства выдачи информации, вторым входом порогового селектора размера цели и первым входом вычислителя дисперсии, первый вход блока первичной обработки соединен с четвертым входом вычислителя дисперсии и первыми входами порогового обнаружителя, интегратора и измерителя доплеровской частоты цели и вторым входом первой схемы И, четвертый вход блока первичной обработки соединен со вторым входом интегратора, второй выход порогового селектора размера цели соединен с пятым входом устройства выдачи информации, выход схемы вычисления разности соединен со вторым входом вычислителя математического ожидания, выход первой схемы И дополнительно соединен с первым входом вычислителя математического ожидания, пятый вход блока первичной обработки соединен с первым входом сумматора и вторым входом схемы вычисления разности, седьмой вход блока первичной обработки соединен со вторым входом сумматора, шестой вход блока первичной обработки соединен с четвертым входом устройства выдачи информации.

Согласно предлагаемому способу принимаемые сигналы как в суммарном, так и разностном каналах после усиления на промежуточной частоте преобразуют на видеочастоту посредством квадратурно-фазового детектирования при помощи опорных колебаний, генерируемых возбудителем передатчика с формированием двух квадратурных составляющих для каждого сигнала, затем проводят согласованную фильтрацию квадратурных составляющих импульсных сигналов на видеочастоте, которая в случае сложных, в частности ЛЧМ сигналов, приводит к сжатию сигнала по времени, в результате чего на выходах квадратурных каналов соотношение сигнал/шум по мощности повышается в N_сж раз (N_сж - коэффициент сжатия), при этом получаются сжатые сигналы:

U_Σcosϕ, U_Σsinϕ и U_Δcosϕ, U_Δsinϕ,

где:

ϕ - начальная фаза принимаемых колебаний относительно опорных колебаний,

U_Σ и U_Δ - амплитуда сигналов после согласованных фильтров в суммарном и разностном каналах соответственно, причем величина U_Δ может быть как положительной, так и отрицательной (в зависимости от положения направления на цель относительно равносигнального направления).

Следующей операцией является многоканальная доплеровская фильтрация огибающей суммарного сигнала в диапазоне частот Доплера f_Д:

где F_П - частота повторения зондирующих импульсов РЛС.

Частота повторения зондирующих импульсов F_П выбирается из соображений обеспечения измерения как максимальной задержки отраженного сигнала цели, так и однозначного измерения максимальной ширины доплеровского спектра сигнала пассивных помех Δf_Дmax:

Полоса пропускания доплеровских фильтров δf_Д выбирается ниже в два раза минимальной полосы Δf_ОДО спектра межпериодных флюктуации ОДО для обеспечения возможности правильного измерения ширины доплеровского спектра пассивной помехи по дискретным выборкам и определения центра тяжести спектра для задания начальных условий последующего автосопровождении сигнала цели по дальности. Общее число доплеровских фильтров при этом равно которое обеспечивает, при априорно неопределенной радиальной скорости цели, возможность определить ширину доплеровского спектра сигнала.

Многоканальная доплеровская фильтрация (когерентное накопление сигнала с фиксированных направлений) во всем диапазоне рабочих задержек сигнала позволяет повысить разрешение РЛС по азимутальному углу, что позволяет отделить сигнал цели от помехи, если их спектры не перекрываются, увеличить соотношение сигнал/помеха от берега (моря). Если спектры сигнала цели и помехи перекрывается, то увеличение разрешения РЛС по углу в ряде случаев позволяет обнаружить сигнал цели, если при этом эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели оказывается больше ЭПР разрешаемого элемента поверхности (помехи).

Покажем это. Пусть линейный азимутальный размер разрешаемого элемента поверхности на анализируемой дальности равен δL_аз. При угле между вектором скорости ЛА и осью РСН β_VO обеспечивается выбором полосы пропускания доплеровских фильтров δf_Д, равной

где: β - угол между осью ЛА и РСН антенной системы,

α - угол сноса ЛА.

При линейном азимутальном размере ПК ΔL<δL_аз соотношение сигнал/помеха равно

где:

σ_Ц - эффективная площадь цели,

σ_O - удельная эффективная площадь отражения от поверхности Земли,

- угол между нормалью к разрешаемому элементу поверхности Земли и направлением разрешаемый элемент-РЛС,

δR - разрешение РЛС по дальности.

Видно, что соотношение С/П увеличивается при увеличении разрешения РЛС по поверхности Земли (уменьшении δL_аз и δR). При σ_Ц=200 м², σ_O=0,03, δR=20 м, ΔL==20 м и значение С/П>20 дБ. Этого вполне достаточно для надежной селекции полезного сигнала ПК на фоне отражений от моря (берега). При ухудшении разрешения по углу (доплеровской частоте) в 10 раз это соотношение ухудшается на 10 дБ, и вероятность правильной селекции сигнала НК на фоне отражений от моря становится недопустимо малой.

После проведения многоканальной доплеровской фильтрации производится определение по заданному уровню ширины спектра Δf_Д с наиболее мощной спектральной составляющей из числа составляющих, превысивших первый порог обнаружения (Р_пор1), определяемый допустимой вероятностью ложного обнаружения за счет шумов.

где:

Δj_Д - число доплеровских ячеек, занимаемых сигналом цели на анализируемой дальности,

j_max - номер доплеровского фильтра, соответствующий максимальной частоте спектра сигнала на анализируемой дальности,

j_min - номер доплеровского фильтра, соответствующий минимальной частоте спектра сигнала на анализируемой дальности,

F_П - частота повторения зондирующих импульсов,

N - число когерентно накапливаемых выборок сигнала на анализируемой дальности.

Найденная ширина спектра Δj_Д сравнивается с заранее выбранным вторым пороговым значением (K_пор2), соответствующим максимальной ширине спектра сигнала, отраженного от цели для тех же условий визирования.

где

δβ_v - азимутальное угловое разрешение по поверхности Земли, соответствующее реализуемому частотному разрешению Δf_Д,

Δf_ОДО - расчетная ширина доплеровского спектра сигнала, отраженного от ОДО (зависит только от λ),

β - угол между осью ЛА и РСН антенной системы,

α - угол сноса ЛА.

При превышении Δj_Д>K_пор2 принимается решение о наличии ложной цели и о переходе к анализу следующего элемента дальности. При наличии мощной узкополосной спектральной составляющей проводится определение соответствия принятого сигнала третьему критерию ложной цели: дисперсия разности пеленга и доплеровского угла (ψ) на анализируемой дальности больше третьего порога (D_ψ>D_пор3). Для его пояснения рассмотрим отличия в сигналах, отраженных НК и ОДО, выявляющиеся при многоканальной доплеровской фильтрации и последующей моноимпульсной оценке пеленга разрешаемого элемента сцены.

Корпус корабля (НК) представляет жесткую конструкцию, поэтому отражающие зондирующий сигнал диполи, находящиеся в пределах элемента, разрешаемого по дальности и по доплеровской частоте, имеют близкую радиальную скорость относительно ЛА, соответственно угловой азимутальный разнос между разрешаемыми элементами (Δβ_VЦ), определяемый по доплеровскому сдвигу, равен угловому разносу (Δγ_Ц), определяемому по моноимпульсным пеленгам тех же разрешаемых элементов.

где:

Δf_ДЦ - доплеровский разнос частоты отраженных сигналов для разрешаемых элементов НК.

Ширина спектра НК на анализируемой дальности не зависит от скорости НК, она зависит только от углового азимутального размера разрешаемого по дальности элемента НК:

где:

Δβ_НК - угловой азимутальный размер НК на разрешаемой дальности R,

ΔL_НК - линейный азимутальный размер НК на разрешаемой дальности R.

Радиальная скорость НК приводит к смещению доплеровского сдвига отраженного сигнала относительно доплеровской частоты сигнала от того же разрешаемого элемента при неподвижном НК на величину

где: V_рнк - проекция скорости НК на направление ЛА-НК.

Из модели отражения сигнала от НК следует, что для разности "пеленга" и "доплеровского" углов, разрешаемых элементов НК на анализируемой дальности и определяемых выражением:

ψ_i=γ_i-β_i,

D_ψ=M{(ψ_i-M_ψ)²}<D_пор3,

где:

(A_Σ(i), A_Δ(i)) - скалярное произведение суммарного A_Σ(i) и разностного A_Δ(i) сигналов от i-того разрешаемого по частоте элемента НК,

k1 - масштабирующий коэффициент,

M_ψ - математическое ожидание разности углов,

D_ψ - дисперсия разности углов,

γ_i - пеленг i-того разрешаемого по частоте элемента НК от РСН,

β_i - "доплеровский угол" i-того разрешаемого по частоте элемента НК,

δf_Д - полоса пропускания доплеровских фильтров (разрешение РЛС по частоте).

В отличие от НК ОДО состоит из множества хаотично расположенных в облаке диполей, каждый из которых движется в турбулентной среде со своей скоростью и направлением, соответственно, радиальная скорость РЛС - одиночный диполь имеет большой разброс относительно среднего значения. Соответственно, спектр отражений от ОДО относительно центральной частоты доплеровского спектра имеет вид [6, с.272], где ввиду симметрии показана только половина.

В разрешаемом по дальности элементе объема ОДО диполи с одинаковыми радиальными скоростями отражают зондирующий сигнал со случайной амплитудой и фазой. Суммарный сигнал от этих диполей соответствует отражению сигнала от энергетического центра, случайно расположенного в пределах разрешаемого по дальности объема ОДО. Соответственно его пеленг случайно расположен в пределах разрешаемого по дальности объема ОДО. Угловые положения энергетических центров отражения от диполей с другими радиальными скоростями в текущий момент времени независимы в пределах того же разрешаемого по дальности объема. Из модели отражения сигнала от ОДО следует, что геометрический угловой размер ОДО не совпадает как с угловым размером ОДО, вычисляемым по ширине спектра, так и по пеленгам разрешаемых по дальности и частоте элементам ОДО. При этом:

ψ_i=γ_i-β_i≠const,

Δγ_i≠Δβ_i,

Δi_Д=i_max-i_min,

Δγ_i=γ_imax-γ_imin,

D_ψ>D_пор3

где:

Δi_Д - разница номеров доплеровских фильтров, соответствующих границам доплеровского спектра ОДО,

Δγ_i - угловой размер ОДО, вычисленный по пеленгам разрешаемых элементов на границах доплеровского спектра,

Δβ_i - угловой размер ОДО, вычисленный по разности доплеровских частот на границах доплеровского спектра,

D_ψ - дисперсия оценки разности углов ψ_i на анализируемой дальности.

Для всех целей, оставшихся после селекции по трем критериям, фиксируется их дальность (R), доплеровский сдвиг сигнала (f_Д), азимутальный угол, отсчитанный от вектора скорости (β_V) как сумма текущего угла РСН (β), отсчитанного от продольной оси ЛА, угла сноса (α) и пеленга (γ):

β_V=β+γ-α.

Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами РЛС, реализующей данный способ:

Фиг.1 - структурная схема устройства предлагаемой моноимпульсной РЛС,

Фиг.2 - структурная схема возбудителя (В),

Фиг.3 - структурная схема генератора программируемого сигнала (ГПС),

Фиг.4 - структурная схема синхронизатора (С),

Фиг.5 - структурная схема цифрового согласованного фильтра (ЦСФ),

Фиг.6 - структурная схема многоканального доплеровского фильтра (МДФ),

Фиг.7 - структурная схема пакета доплеровских фильтров (ПДФ),

Фиг.8 - структурная схема блока объединения квадратур (БОК),

Фиг.9 - структурная схема дискриминатора угла (ДУ),

Фиг.10 - алгоритм работы блока вторичной обработки (БВО),

Фиг.11 - структурная схема порогового обнаружителя (ПО),

Фиг.12 - структурная схема порогового селектора размера цели (ПСРЦ),

Фиг.13 - структурная схема вычислителя дисперсии (ВДО),

Фиг.14 - структурная схема интегратора (ИНТ),

Фиг.15 - структурная схема вычислителя математического ожидания (ВМО),

Фиг.16 - структурная схема измерителя доплеровской частоты цели (ИДЧЦ),

Фиг.17 - структурная схема устройства выдачи информации (УВИ).

На фиг.1 представлена структурная схема устройства предлагаемой моноимпульсной РЛС, где приняты следующие обозначения:

1 - привод антенны (ПА),

2 - антенна (А),

3 - суммарно-разностный преобразователь (СРП),

4 - антенный переключатель (АП),

5 - усилитель мощности (УМ),

6 - возбудитель (В),

7 - синхронизатор (С),

8 - импульсный модулятор(ИМ),

9 - двухканальный приемник (Пр),

10 - квадратурный фазовый детектор суммарного канала (КФД-С),

11 - квадратурный фазовый детектор разностного канала (КФД-Р),

12 - фазовращатель (ФВ),

13 - видеоусилитель суммарного канала (ВУ-С),

14 - видеоусилитель разностного канала (ВУ-Р),

15 - цифровой согласованный фильтр суммарного канала (СФ-С),

16 - цифровой согласованный фильтр разностного канала (СФ-Р),

17 - многоканальный доплеровский фильтр суммарного канала (МДВ-С),

18 - многоканальный доплеровский фильтр разностного канала (МДВ-Р),

19 - блок объединения квадратур (БОК),

20 - дискриминатор угла (ДУ),

21 - делитель (Дел),

22 - блок первичной обработки (БПО),

23 - блок вторичной обработки (БВО),

24 - измеритель скорости и сноса (ИСС),

25 - двухканальный усилитель высокой частоты (УВЧ),

26 - двухканальный балансный смеситель (БСМ),

27 - двухканальный усилитель промежуточной частоты (УПЧ),

28 - пороговый обнаружитель (ПО),

29 - первая схема И (И1),

30 - пороговый селектор размера цели (ПСРЦ),

31 - вычислитель дисперсии (ВДО),

32 - интегратор (ИНТ),

33 - схема вычисления разности (СВР),

34 - вычислитель математического ожидания (ВМО),

35 - пороговое устройство (ПУ),

36 - измеритель доплеровской частоты цели (ИДЧЦ),

37- вторая схема И (И 2),

38- сумматор (Сум),

39 - устройство выдачи информации (УВИ).

Предлагаемое устройство моноимпульсной РЛС по фиг.1 содержит последовательно соединенные антенный переключатель 4, суммарно-разностный преобразователь 3 и антенну 2, усилитель мощности 5, привод антенны 1, двухканальный приемник 9, первый выход которого через квадратурно-фазовый детектор 10 суммарного канала соединен с входом видеоусилителя 13 суммарного канала, второй выход двухканального приемника 9 через выход квадратурно-фазовый детектор 11 разностного канала соединен с входом видеоусилителя 14 разностного канала, цифровые согласованные фильтры 15 суммарного и 16 разностного каналов, блок объединения квадратур 19, дискриминатор угла 20, блок первичной обработки 22 и блок вторичной обработки 23, при этом привод антенны 1 кинематически связан с третьим входом антенны 2, второй выход суммарно-разностного преобразователя 3 соединен со вторым входом двухканального приемника 9, третий выход антенного переключателя 4 соединен с первым входом двухканального приемника 9, синхронизатор 7 через импульсный модулятор 8 соединен со вторым входом усилителя мощности 5, второй выход возбудителя 6 соединен с третьим входом двухканального приемника 9, третий выход возбудителя 6 соединен со вторыми входа