Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с распознаванием постановщиков помех типа DRFM при обнаружении группы самолётов

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для расширения функциональных возможностей импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) за счет определения количества постановщиков помех типа DRFM - цифровая радиочастотная память по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА) БРЛС и принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM с одновременной их режекцией при обработке сигналов в БРЛС.

Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов, их усилении по мощности, излучении в пространство, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующим их спектральным анализом [1].

Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие при обнаружении группы самолетов распознать: воздействие по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM; количество самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы; принадлежность каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM, а также обеспечить обработку полезного сигнала.

Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, заключающийся в том, что при обнаружении воздушной цели осуществляется сканирование пространства главным лучом ДНА с компенсационным каналом по боковым лепесткам, сравниваются уровни сигналов в основном и компенсационном каналах, устанавливают коэффициент усиления сигнала, принимаемого по боковым лепесткам ДНА, в основном канале меньшим и соизмеримым с коэффициентом усиления сигнала в компенсационном канале, принятые сигналы в основном и компенсационном каналах с помощью процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ) преобразуются в соответствующие амплитудно-частотные спектры, на основе анализа которых принимается решение о воздействии помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и осуществляется дальнейшая обработка полезного сигнала [2].

Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие при обнаружении группы самолетов распознать: воздействие по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM; количество самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы; принадлежность каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM, а также обеспечение обработки полезного сигнала.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции за счет распознавания воздействия по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM, количества самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы, принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM и обеспечение обработки полезного сигнала с одновременной режекцией помех.

Для достижения цели в способе функционирования импульсно-доплеровской БРЛС с распознаванием постановщиков помех типа DRFM при обнаружении группы самолетов, заключающимся в том, что при обнаружении импульсно-доплеровской БРЛС группы самолетов осуществляется сканирование пространства главным лучом ДНА с компенсационным каналом по боковым лепесткам, устанавливают коэффициент усиления сигнала, принимаемого по боковым лепесткам ДНА, в основном канале меньшим и соизмеримым с коэффициентом усиления сигнала в компенсационном канале, принятые сигналы в основном и компенсационном каналах с помощью процедуры БПФ преобразуются в соответствующие амплитудно-частотные спектры, дополнительно при облучении n-го самолета группы (где ; N - общее количество самолетов в группе) главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и постановке, ранее обнаруженными самолетами из состава их группы, оснащенными станциями радиотехнической разведки (РТР) и помех типа DRFM, прицельных на ранее разведанных с помощью станций РТР частотных позициях f₁, …, f_n-1 по боковым лепесткам ДНА, амплитуды A_no и А_nк спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f_n, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА n-го самолета их группы, амплитуды А_п1о, …, А_п(n-1)o спектральных составляющих помеховых сигналов в основном канале, с учетом коэффициентов усиления в основном канале, расположены соответственно на частотных позициях f₁, …, f_n-1 и А_п1к, …, А_п(n-1)к спектральных составляющих помеховых сигналов в компенсационном канале, с учетом коэффициентов усиления в компенсационном канале, расположены соответственно также на частотных позициях f₁, …, f_n-1, при наличии в составе группы m самолетов (где ; М - общее количество самолетов из состава их группы не оснащенных станциями постановки помех типа DRFM), амплитуды A_(n-m)_о и А_(n-m)к спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f_n-m, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и самолета, облучаемого главным лучом ДНА, амплитуды А_п1о, …, А_п(n-m-1)о спектральных составляющих помеховых сигналов в основном канале, с учетом коэффициентов усиления в основном канале, расположены соответственно на частотных позициях f₁, …, f_n-m-1 и амплитуды А_п1к, …, А_п(n-m-1)к спектральных составляющих помеховых сигналов в компенсационном канале, с учетом коэффициентов усиления в компенсационном канале расположены соответственно на частотных позициях f₁, …, f_n-m-1, обзор воздушного пространства осуществляется до облучения всех самолетов группы, в дальнейшем цикл обзора повторяется, осуществляется анализ расположения спектральных составляющих сигнала и их амплитуд, при этом, расположение спектральных составляющих сигнала только на частотной позиции f_n и выполнении условия A_no>А_nк соответствует отсутствию воздействия помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС, в этом случае осуществляется обработка только полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС, одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁, …, f_n и выполнение условий

соответствует постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом группы, кроме облучаемого главным лепестком ДНА импульсно-доплеровской БРЛС самолета из состава их группы, в этом случае осуществляется обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС с одновременной режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f₁, …, f_n-1, одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁, …, f_n-m, и выполнение условий

соответствует: постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом их группы, оснащенным станциями РТР и постановки помех, кроме облучаемого самолета из состава их группы главным лепестком ДНА импульсно-доплеровской БРЛС; текущему значению m самолетов из состава их группы, которые не оснащены станциями помех типа DRFM; частотные позиции f₁, …, f_n-m-1 соответствуют помеховым сигналам, излученным постановщиками помех, в этом случае обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС осуществляется с одновременным определением количества j=n-m-1 постановщиков помех, определением принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM на частотных позициях f₁, …, f_n-m-1 и режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f₁…f_n-m-1.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются следующие.

1. Принятие решения об отсутствии воздействия помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС при расположении спектральных составляющих сигнала только на частотной позиции f_n и выполнении условия A_no>А_nк, на основе чего осуществляется обработка только полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС.

2. Принятие решения о постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом, кроме облучаемого самолета из состава их группы главным лепестком ДНА БРЛС, при одновременном расположении спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁…f_n выполнении условий (1), на основе чего осуществляется обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС с одновременной режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f₁…f_n-1.

3. Принятие решения о: постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом их группы, оснащенным станциями РТР и постановки помех, кроме облучаемого самолета из состава их группы главным лепестком ДНА БРЛС; текущем значении m самолетов из состава их группы, которые не оснащены станциями помех типа DRFM; соответствии частотных позиций f₁, …, f_n-m-1 помеховым сигналам, излученным постановщиками помех при одновременном расположении спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁, …, f_n-m и выполнения условий (2), на основе чего осуществляется обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС с одновременным определением количества j=n-m-1 постановщиков помех, определением принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM на частотных позициях f₁, …, f_n-m-1 и режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f₁…f_n-m-1.

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах не обнаружены.

Применение всех новых признаков позволит расширить функциональные возможности импульсно-доплеровской БРЛС за счет распознавания воздействия по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM, количества самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы, принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM и осуществлять обработку полезного сигнала с режекцией помех типа DRFM.

На рисунке 1 приведена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, на рисунках 2 (а, б, в, г) - порядок сканирования ДНА при облучении группы самолетов, на рисунках 3 (а, б, в, г) - эпюры спектров сигналов, принятых в основном и компенсационном каналах.

Способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС с распознаванием постановщиков помех типа DRFM при обнаружении группы самолетов осуществляется следующим образом.

Для определенности примем, что группа состоит из 4 самолетов , априорно считается неизвестным, что количество самолетов-постановщиков помех в группе, оснащенных станциями РТР и постановки помех, равно 2, причем априорно также считается неизвестным, что только первый и третий самолеты являются самолетами-постановщиками помех (ПП).

Осуществляется сканирование пространства главным лучом ДНА с компенсационным каналом по боковым лепесткам. Принятые антеннами сигналы в основном канале с выхода приемника ПРМ1 S_o(t) и компенсационном канале с выхода приемника ПРМ2 S_к(t) (рисунок 1) поступают на соответствующие блоки быстрого преобразования Фурье БПФ 3 и БПФ 4, где преобразуются в соответствующие амплитудно-частотные спектры S_o(f) и S_к(f).

При этом, коэффициент усиления сигнала, принимаемого по боковым лепесткам ДНА, устанавливается в основном канале меньшим и соизмеримым с коэффициентом усиления сигнала, в компенсационном канале.

При облучении главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первого (рисунок 2а) самолета группы (согласно вышеприведенному условию он оснащен станциями радиотехнической разведки (РТР) и помех) из состава группы из четырех самолетов, амплитуды (рисунок 3а) A_1o и А_1к спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f₁, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого первого самолета. Так как первый самолет оснащен станциями РТР и помех, то в данный момент времени осуществляется определение частоты f₁.

При облучении второго (рисунок 2б) самолета из состава группы (согласно условию он не оснащен станциями РТР и помех) главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и постановкой первым самолетом помехи типа DRFM, на ранее разведанной частоте f₁, по боковым лепесткам ДНА, амплитуды (рисунок 3б) А_2о и А_2к спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f₂, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА второго самолета, амплитуды А_п1о и А_п1к спектральных составляющих помехового сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах, с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах, расположены на частотной позиции f₁. Поскольку второй самолет не оснащен станциями РТР и помех, то в данный момент времени не осуществляется определение частоты f₂.

При облучении третьего (рисунок 2в) самолета из состава их группы (согласно условию он оснащен станциями РТР и помех) главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и постановке ранее обнаруженным первым самолетом (оснащенным станциями РТР и помех) помехи типа DRFM, прицельной на ранее разведанной с помощью станции РТР частотной позиции f₁ по боковым лепесткам ДНА и не постановке помехи ранее облученным вторым самолетом, амплитуды (рисунок 3в) А_3о и А_3к спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f₃, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА третьего самолета. Амплитуды А_п1о и А_п1к спектральных составляющих помеховых сигналов в основном и компенсационном каналах, с учетом коэффициентов усиления в данных каналах, расположены на частотной позиции f₁. Поскольку второй самолет не оснащен станциями РТР и помех, с его стороны постановка помехи типа DRFM не осуществляется. В этом случае помеховая спектральная составляющая сигнала на частоте f₂, обусловленной взаимным сближением носителя БРЛС и второго самолета отсутствует (пунктирная линия (рисунок 3в). Поскольку третий самолет оснащен станциями РТР и помех, то в данный момент времени осуществляется определение частотной позиции f₃, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА третьего самолета группы.

При облучении главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС четвертого (рисунок 2г) самолета группы и постановке, ранее обнаруженными первым и третьим самолетами, оснащенными станциями РТР и помех, помех типа DRFM, прицельной на ранее разведанных с помощью их станций РТР частотных позициях f₁ и f₃ по боковым лепесткам ДНА, амплитуды (рисунок 3г) А_4о и А_4к спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f₄. Амплитуды А_п1о и А_п2о спектральных составляющих помеховых сигналов в основном канале, с учетом коэффициентов усиления в основном канале, расположены на частотных позициях f₁ и f₃ соответственно, а амплитудыА_п1к и А_п2к спектральных составляющих помеховых сигналов в компенсационном канале, с учетом коэффициентов усиления в компенсационном канале расположены на частотных позициях f₁ и f₃ соответственно. Спектральная составляющая на частотной позиции f₂ (рисунок 3г пунктирная линия) в основном и компенсационном каналах, обусловленная доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облученного главным лучом ДНА второго самолета (не оснащенного станциями РТР и помех) отсутствует.

Полученные амплитудно-частотные спектры S_o(f) и S_к(f) поступают (рисунок 1) в спектроанализатор СА5, где осуществляется анализ расположения спектральных составляющих сигнала и их амплитуд. В блоке распознавания БР8 на вход которого поступают значения помеховых частот f₁, …, f_n-m-1 определяется принадлежность каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM и на его выходе формируются сигналы «0» и «1», причем сигнал «0» соответствует тому, что данный самолет в группе не является постановщик помех, а сигнал «1» соответствует тому, что данный самолет является самолетом-постановщиком помех. В спектроанализаторе СА 5 вычисляется количество самолетов, из состава группы, оснащенных станциями РТР и помех (j=n-m-l, при текущих значения n и m).

Так, при облучении первого самолета из состава группы, расположение спектральных составляющих сигнала только на частотной позиции f₁ и выполнении условия A_1o>А_1к соответствует отсутствию воздействия помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логического нуля «0», который является разрешающим сигналом для коммутатора 6, с выхода которого только полезный сигнал S_o(f) поступает на выход 9 и далее в импульсно-доплеровскую БРЛС для его обработки.

При облучении второго самолета из состава группы и постановке первым самолетом помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА (текущие значения n=2, m=0), одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁ и f₂, и выполнение условий А_п1о>А_2о, А_п1к>А_2к, А_п1к>А_п1о соответствует постановке помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первым самолетом, являющимся самолетом-постановщиком помех. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логической единицы «1», который является запрещающим для выхода 9 коммутатора 6 и разрешающим сигналом для поступления спектра сигнала S_o(f) на вход гребенки режекторных фильтров 7 (РФ₁, …, РФ_k) (k - общее количество режекторных фильтров), настраиваемых, в общем случае, на частотные позиции f₁, …, f_n-m-1, …, f_k, соответствующие частотам воздействия помех (в рассматриваемом случае после режектирования сигнала на частотной позиции f₁ на выход 11 поступает только полезный сигнал. При этом, данный сигнал логической единицы «1» является разрешающим сигналом для выдачи с выхода 10 информации о количестве самолетов-постановщиков помех (вычисленное, как j=n-m-1, на данном такте сканирования ДНА j=1 с учетом n=2, m=0), а также разрешающим сигналом для выдачи с выхода 12 информации в виде «1» о принадлежности первого из двух облученных на данном этапе сканирования ДНА самолетов к самолету-постановщику помех.

При облучении третьего самолета из состава группы (текущие значения n=3, m=1), ввиду того, что второй самолет не является самолетом-постановщиком помех, аналогично одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁ и f₃, и выполнение условий А_п1о>А_3о, А_п1к>А_3к, А_п1к>А_п1о соответствует постановке помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первым самолетом-постановщиком помех. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логической единицы «1», который является запрещающим для выхода 9 коммутатора 6 и разрешающим сигналом для поступления спектра сигнала S_o(f) на вход гребенки режекторных фильтров 7, на второй вход которой на данном такте сканирования ДНА поступает значение частотной позиции f₁ (частоты помехи) и, после режектирования только полезный сигнал поступает на выход 11. Кроме того, данный сигнал логической единицы «1» является разрешающим для выдачи с выхода 10 информации о количестве самолетов-постановщиков помех (вычисленное, как j=n-m-1, на данном такте сканирования ДНА j=1 с учетом n=3, m=1), а также разрешающим сигналом для выдачи с выхода 12 информации в виде «10» о принадлежности первого из трех облученных на данном этапе сканирования ДНА самолетов к самолету-постановщику помех.

При облучении четвертого самолета из состава группы (текущие значения n=4, m=1), и постановке первым и третьим самолетами помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА, одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f₁, f₃ и f₄ и выполнение условий А_п1о>А_4о, А_п2о>А_4о, А_п1к>А_4к, А_п2к>А_4к, А_п1к>А_п1о, А_п2к>А_п2о, соответствует постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первым и третьим самолетами-постановщиками помех. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логической единицы «1», который является запрещающим сигналом для выхода 9 коммутатора 6 и разрешающим сигналом для поступления спектра сигнала S_o(f) на вход гребенки режекторных фильтров 7, на второй вход которой на данном такте сканирования ДНА поступают значения частотных позиций f₁ и f₃ (частоты помех) и, после режектирования только полезный сигнал поступает на выход 11. Кроме того, данный сигнал логической единицы «1» является разрешающим для выдачи с выхода 10 информации о количестве самолетов-постановщиков помех (вычисленное, как j=n-m-1, на данном такте сканирования ДНА j=2 с учетом n=4, m=1), а также разрешающим сигналом для выдачи с выхода 12 информации в виде «101» о принадлежности первого и третьего из четырех облученных на данном этапе сканирования ДНА самолетов к самолетам-постановщикам помех.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции за счет распознавания воздействия по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM, количества постановщиков помех, принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех и обработки полезного сигнала с режекцией помех типа DRFM, в условиях априорной неопределенности относительно общего количества самолетов-постановщиков помех в составе группы и принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, стр. 639-641, рисунок 12.39 (аналог).

2. Богданов А.В., Васильев О.В., Голубенко В.А., Закомолдин Д.В., Каневский М.И., Кочетов И.В., Кучин А.А., Часовских С.А. Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с распознаванием воздействия помехи из вынесенной точки пространства при обнаружении воздушной цели, прикрываемой постановщиком помех. Патент на изобретение №2688188, 2019 (прототип).