Способ сопровождения цели и способ излучения и приема сигнала

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для обнаружения и завязывания трассы цели.

Задача радиолокационной станции (РЛС) состоит в обнаружении цели - факта наличия в осматриваемом направлении и определении ее местоположения (угловые координаты, дальность и тип цели); кроме того, в большинстве случаев важно определить ее скорость для завязки трассы цели и ведения ее сопровождения.

Наиболее близким к заявляемому способу сопровождения цели является способ, основанный на установке строба первичного захвата по измеренной при ее обнаружении дальности с использованием зондирующего сигнала с однозначной дальностью с последующей выработкой строба сопровождения. [С.З. Кузьмин. - Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М., «Радио и связь», 1986 г., с. 109, 110, рис 3.1]. По двум отметкам дальности, полученным в двух обзорах, вычисляют скорость и направление движения цели (скорость в одном обзоре при данном способе сопровождения не вычисляется), а затем рассчитывают возможное положение отметки на следующий (третий) обзор. После чего завязывают трассу цели и осуществляют ее сопровождение. Осуществление сопровождения трассы цели обеспечивает прогнозирование положения цели, разрешение целей, сохранение информации о типе цели и степени ее опасности, полученной в режиме ее обнаружения. При недостаточной надежности выполнения процесса сопровождения возможен сброс трассы цели, ее потеря, перепутывание трасс целей. В результате необходимо вновь переходить в режим поиска цели, распознавания, завязки трассы и ее сопровождения. Сброс трассы цели возможен при пропуске отметок в стробе нескольких периодов обзора (в зависимости от установленного критерия). Это возможно, если размер строба установлен без достаточного учета возможных ошибок экстраполяции и измерения координат цели (дальность и скорость). Для повышения вероятности попадания отметки от цели в строб при следующем обзоре необходимо было бы увеличить размер строба по сравнению с расчетным. Но увеличение размера строба приводит к повышению вероятности попадания в строб ложных отметок или отметок, принадлежащих другим траекториям, следовательно, к ухудшению селектирующей и разрешающей способности операции стробирования [там же, с. 114, строки 13-9 снизу] и, как следствие, к возможному сбросу сопровождения. Минимизация размера строба при обеспечении заданной вероятности попадания отметки при следующем обзоре возможна, например, при увеличении точности измерения дальности и доплеровской скорости цели на текущем обзоре.

Недостаток известного способа сопровождения цели состоит в том, что обнаружение траектории при первичном захвате и завязывании трассы устанавливают строб первичного захвата за два обзора и увеличенного размера [С.З. Кузьмин. - Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М., «Радио и связь», 1986 г., с. 109, рис 3.1], что приводит к увеличению времени на установление сопровождения. Это является следствием того, что при определении скорости, необходимой для прогнозирования положения строба на следующий обзор, используют один тип зондирующего сигнала в процессе многократного обзора для определения величины изменения расстояния до цели между обзорами; а для сокращения времени желательно было бы в одном обзоре измерить и дальность до цели, и ее доплеровскую скорость. Но это невозможно при использовании одного типа сигнала, так как в радиолокации действует принцип неопределенности, состоящий том, что повышение точности определения дальности уменьшает точность определения скорости [Д.Е. Вакман. - Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. М., «Сов. радио», 1965 г., с. 65, второй абзац снизу]. При организации сопровождения в прототипе используют один тип сигнала - широкополосный для измерения дальности, а скорость цели определяют по изменению расстояния за время между обзорами.

Решаемой первой задачей (техническим результатом) заявляемого способа сопровождения цели является сокращение временных затрат на завязывание трасс целей и увеличение надежности сопровождения за счет уменьшения размеров стробов, а также возможность обнаружения в первом обзоре особо опасных высокоскоростных целей.

Решение первой задачи достигается измерением дальности и доплеровской скорости в одном обзоре за счет сочетания различных способов излучения и приема сигнала.

Для реализации первой задачи необходимо найти способ излучения и приема сигналов, обеспечивающий измерение (разрешение) доплеровской скорости цели в стробе.

Наиболее близким к заявляемому способу излучения и приема сигнала, при котором измеряют (разрешают) доплеровскую скорость, является способ, основанный на формировании сигнала с внутриимпульсной модуляцией [Я.Д. Ширман, В.Н. Голиков - Основы теории обнаружения радиолокационных сигналов и измерение их параметров. М., «Сов. Радио», 1963 г., с. 200], [Справочник. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория. Под ред. д.т.н. Я.Д. Ширман. М., «Радиотехника», 2007 г., с. 271, 1 колонка (Однозначность и неоднозначность …)], согласно которому при измерении дальности используют широкополосные сигналы с внутриимпульсной модуляцией или короткие сигналы, а при измерении доплеровской скорости используют сигналы, протяженные во времени или импульсные последовательности.

Недостаток известного способа излучения и приема сигнала заключается в том, что он основан на использовании сигналов с различной структурой.

Решаемой задачей (техническим результатом) предлагаемого способа излучения и приема является использование той же структуры сигнала для измерения (разрешения) доплеровской скорости, что и для измерения дальности.

Поставленная в первом способе задача (технический результат) решается тем, что в способе сопровождения цели, основанном на установке строба первичного захвата по измеренной при ее обнаружении дальности с использованием зондирующего сигнала с однозначной дальностью с последующей выработкой строба сопровождения, согласно изобретению зондируют области стробов сигналами, обеспечивающими измерение доплеровской скорости цели.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что измеренную скорость используют в качестве признака сопровождаемой цели.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что при пересечении трасс целей или других причинах неоднозначности выбора цели в стробе для продолжения сопровождаемой трассы выбирают цель с учетом измеренной скорости.

Поставленная во втором способе задача (технический результат) решается тем, что в способе излучения и приема сигнала при измерении (разрешении) доплеровской скорости, основанном на формировании сигнала с внутриимпульсной модуляцией, согласно изобретению сигнал излучают отдельными частями, а при приеме их отражений сжимают их в доплеровских каналах.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что временное положение частей устанавливают апериодичными.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что временное положение частей модулируют колебанием с изменяемой частотой.

Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что временное положение частей устанавливают случайным.

Суть первого предлагаемого способа сопровождения цели заключается в том, что с помощью сигнала с внутриимпульсной модуляцией определяют местоположение цели и устанавливают в этом месте строб. Далее область строба зондируют сигналами с неоднозначностью по дальности. Но благодаря установленному стробу исключается влияние неоднозначности второго типа сигнала.

Суть предлагаемого второго способа излучения и приема сигнала, основанного на формировании сигнала с внутриимпульсной модуляцией, заключается в том, что сигнал, используемый для измерения дальности (с внутриимпульсной модуляцией), растягивают во времени путем излучения отдельными частями, а при приеме их отражений сжимают их в допплеровских каналах.

Благодаря использованию разделенного на части сигнала с внутриимпульсной модуляцией (неоднозначного по дальности) и сжатия отраженных частей сигнала в доплеровских каналах, удается определить доплеровскую скорость [В.А. Федоров. - Методы и устройства обработки сигналов в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях. Рязанская государственная радиотехническая академия, 2006 г., с 2]. При этом решается задача реализации первого способа, а это обеспечивает завязывание трасс целей за один обзор, так как при первом зондировании определяют дальность, а при втором определяют скорость, и это происходит за один период обзора. Кроме того повышается надежность сопровождения за счет уменьшения размеров стробов (известна доплеровская скорость), а также возможность обнаружения в первом обзоре особо опасных высокоскоростных целей за счет измерения их доплеровской скорости.

Измеренная скорость конкретной цели становится ее признаком, позволяющим идентифицировать ее на последующих обзорах, и обеспечивает, в том числе, надежность сопровождения трассы.

В предлагаемом способе излучения и приема сигнала во втором периоде зондирования используют тот же сигнал, что и в первом, но его разделяют на несколько частей и излучают каждую часть с задержкой во времени. Благодаря разносу частей сигнала во времени каждая отраженная от цели часть сигнала получает набег фазы относительно предыдущих частей, пропорциональный временному интервалу и доплеровской скорости цели. При приеме сигнал сжимают в доплеровском канале соответствующей доплеровской скорости.

Благодаря тому, что временное положение частей устанавливают апериодичным, или временное положение частей модулируют колебанием с изменяемой частотой, или временное положение частей устанавливают случайным (хаотичным), уменьшается уровень боковых лепестков неоднозначного по скорости сигнала после его сжатия, например, для шумоподобной модуляции последовательности тело функции неопределенности становится игольчатым [Я.Д. Ширман, В.Н. Голиков. - Основы теории обнаружения радиолокационных сигналов и измерение их параметров. М., «Сов. Радио», 1963 г., с. 224, рис 7.10].

Следует отметить, что заявленный в п. 4 способ излучения и приема может быть использован не только для реализации способа п. 1, но и в способах обзора пространства, когда требуется измерять и дальность до цели, и ее доплеровскую скорость.

Таким образом решается поставленная задача и достигается технический результат.