Способ сопровождения цели по дальности радиолокационной станцией с высокой частотой повторения импульсов

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях с высокой частотой повторения импульсов. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения дальности в процессе сопровождения. Сущность изобретения состоит в том, что способ сопровождения цели по дальности радиолокационной станцией с высокой частотой повторения импульсов основан на слежении за временем запаздывания сигнала, отраженного от цели и дискретном изменении периода повторения импульсов при многократном обращении к цели. Отличием заявленного способа является запоминание значения периодов излучаемых сигналов повторения Т_i и сигналов ошибки ε_i при каждом i-м обращении к цели, вычисление за N последних обращений к цели коэффициента корреляции K_N между значениями сигналов ошибки ε_i и разностями периодов (Т_i-Т_i-1), сравнение значения коэффициента корреляции K_N с заранее установленным пороговым значением и при превышении абсолютным значением K_N порога и в соответствии со знаком K_N изменение на единицу в ту или другую сторону вычисленного экстраполированного значения целого числа периодов повторения излучаемых импульсов, содержащихся в значении времени запаздывания отраженного от цели сигнала, и повторение циклически всех операций при последующих обращениях к цели. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) с высокой частотой повторения импульсов (ВЧП).

Обычно сопровождение цели по дальности в РЛС с высокой частотой повторения осуществляется непрерывным или скачкообразным (дискретным) изменением периода повторения излучаемых импульсов при каждом очередном обращении к цели. В процессе такого сопровождения система изменяет период повторения Т_r(t) так, чтобы была минимальной ошибка ε(t):

где τ(t) - изменяющаяся величина времени задержки сигнала, отраженного от цели;

Т_r(t) - период повторения излучаемых импульсов;

n - целое число периодов повторения излучаемых импульсов;

ε(t) - сигнал ошибки по времени запаздывания.

При выполнении условия (1) отраженный от цели сигнал располагается посередине между излучаемыми импульсами.

При глубоких замираниях отраженного от цели сигнала и при некоторых других видах помех может произойти сбой в числе периодов повторения излучаемых импульсов (n), в результате чего дальность начинает измеряться системой с ошибкой в целое число периодов повторения и увеличенной случайной ошибкой. Возникнув один раз, ошибка может сохраняться и накапливаться.

Дальность D(t) до цели в такой системе может измеряться методом вычисления отношения скорости цели, полученной измерением доплеровского смещения частоты V(t) и относительной скорости изменения периода

[Вопросы статистической теории радиолокации /Под ред. Г.Тартаковского, т.II, стр.398-400, М., Сов. Радио, 1964 г.].

Для расчета правильного значения дальности по формуле (2) при больших значениях n требуется измерять входящие в формулу значения величин V(t) и с точностью до долей процента, что затруднительно или невозможно в сложной радиолокационной обстановке.

Наиболее близким к предлагаемому способу сопровождения по дальности радиолокационной станцией с высокой частотой повторения импульсов является способ определения дальности до цели с использованием двух сменных периодов повторения импульсов T₁ и Т₂, оба из которых дополнительно к условию (1) удовлетворяют условию

где τ_max - максимально возможное время задержки.

По значениям T₁ и Т₂ можно вычислить одназначное время задержки сигнала от цели [Вопросы статистической теории радиолокации /Под ред. Г.Тартаковского, т.I, стр.304, М., Сов. Радио, 1963 г.].

Недостатком данного способа является ухудшение селекции по времени задержки, в частности, при нахождении в луче РЛС второй цели.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения дальности цели в процессе сопровождения.

Сущность изобретения состоит в том, что способ сопровождения цели по дальности радиолокационной станцией с высокой частотой повторения импульсов основан на слежении за временем запаздывания сигнала, отраженного от цели и дискретном изменении периода повторения импульсов при многократном обращении к цели.

Новыми операциями являются запоминание значения периодов излучаемых сигналов повторения Т_i и сигналов ошибки ε_i при каждом i-м обращении к цели, вычисление за N последних обращений к цели коэффициента корреляции К_N между значениями сигналов ошибки ε_i и разностями периодов (Т_i-Т_i-1), сравнение значения коэффициента корреляции К_N с заранее установленным пороговым значением и при превышении абсолютным значением К_N порога и в соответствии со знаком К_N изменение на единицу в ту или другую сторону вычисленного экстраполированного значения целого числа периодов повторения излучаемых импульсов, содержащихся в значении времени запаздывания отраженного от цели сигнала, и повторение циклически всех операций при последующих обращениях к цели.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг.2 приведены эпюры положения импульсов, поясняющие предлагаемый способ.

Устройство, реализующее предлагаемый способ состоит из блока сопровождения по дальности радиолокационной станции 1, содержащей временной дискриминатор 2, устройство управления 3, генератор опорных сигналов 4, и корректора числа периодов повторения излучаемых импульсов 5, состоящего из коррелятора со сбросом 6 и порогового устройства 7.

Первый вход временного дискриминатора 2 является входом блока сопровождения по дальности радиолокационной станции 1. Выход временного дискриминатора 2 соединен с первым входом устройства управления 3 и первым входом коррелятора со сбросом 6. Первый выход устройства управления 3 соединен со вторым входом коррелятора со сбросом 6. Второй выход устройства управления 3 подключен к входу генератора опорного сигнала 4. Выход коррелятора со сбросом 6 соединен со входом порогового устройства 7. Выход порогового устройства 7 подключен к второму входу устройства управления 3.

В настоящее время в основном находят применение блоки дискретного сопровождения по дальности, построенные на базе цифровой вычислительной техники. Для этого случая уравнение (1) примет вид

где величины, входящие в формулу имеют тот же смысл, что и в (1), но являются дискретными и относятся к определенному i-му интервалу времени, в течение которого эти величины считаются соизмеримыми.

При каждом i-м обращении к цели устройством управления 3 на основе экстраполированного по данным предыдущих измерений значения времени задержки сигнала от цели τ_i, фиг.2а, формируются излучаемые импульсы и опорные сигналы, расположенные во времени между излучаемыми импульсами, фиг.2б. Период повторения импульсов Т_i соответствует соотношению (3), то есть в экстраполированном значении времени задержки τ_i содержится полуцелое число периодов повторения импульсов. Если при этом положения опорных сигналов и отраженных от цели импульсов во временном дискриминаторе 2, фиг.1, совпадают, что и происходит в штатной ситуации, то сигнал ошибки ε_i на выходе дискриминатора равен нулю. В реальной системе сигнал ошибки всегда несколько отличен от нуля и имеет случайный характер из-за влияния собственных шумов приемника и всевозможных внешних возмущений. В замкнутой системе дальномера эти стохастические воздействия обусловливают наличие случайной ошибки сопровождения.

Сигналы ошибки с временного дискриминатора 2, фиг.1, поступают на коррелятор со сбросом 6, фиг.1, куда выдаются с устройства управления 3 значения периодов повторения Т_i. В корреляторе со сбросом 6, фиг.1, за N обращений к цели вычисляется коэффициент корреляции по формуле, справедливой для N пар наблюденных случайных величин х_i и у_i (Дж.Бендат, А.П.Пирсол. Измерение и анализ случайных процессов, М., Мир, 1974 г., стр.152):

В рассматриваемом случае величины, используемые в формуле (4), имеют вид:

Вычисленный по формуле (4) коэффициент корреляции К_N может изменяться в пределах

Если время задержки измерено правильно, то сигнал ошибки изменяется случайным образом от измерения к измерению и статистически не связан с величиной Коэффициент корреляции, изменяясь случайным образом, близок по абсолютному значению к нулю и не превосходит заранее установленного в пороговом устройстве 7, фиг.1, значения порога. Наличие коррелятора в этом случае никак не сказывается на работе устройства сопровождения по дальности.

Если же время задержки измерено неправильно или произошел сбой в числе периодов излученных импульсов n, например, под воздействием уводящей по дальности помехи фиг.1, то запомненное в устройстве управления 3 значение времени запаздывания t_A, фиг.2а, по которому вычисляется период повторения Т_i и реальное время запаздывания сигнала t_Б, фиг.2а, будут отличаться на период повторения. В этом случае при следующем i-м обращении к цели сигналы, отраженные от цели, и опорные сигналы не совпадают во времени, а отстоят на разность периодов повторения Это вызовет появление в сигнале ошибки ε_i составляющей, пропорциональной , а на выходе коррелятора со сбросом 6, фиг.1, коэффициент корреляции превзойдет по абсолютной величине пороговое значение, заранее установленное в пороговом устройстве 7, фиг.1. В пороговом устройстве 7 будет сформирован сигнал на изменение числа периодов повторений излучаемых импульсов n, а в устройстве управления произойдет изменение на одну единицу в ту или другую сторону в зависимости от знака коэффициента корреляции. После этого производится обнуление данных на выходе коррелятора со сбросом, и весь процесс повторяется циклически. Таким образом осуществляется корректировка числа периодов повторения излучаемых импульсов (n) в правильном направлении и как следствие этого уменьшается ошибка сопровождения цели и повышается точность измерения дальности до цели в процессе сопровождения.

Способ сопровождения цели по дальности радиолокационной станцией с высокой частотой повторения излучаемых сигналов, основанный на слежении за временем запаздывания сигналов, отраженных от цели, дискретном изменении периода повторения излучаемых сигналов при многократном обращении к цели, отличающийся тем, что запоминают значения периодов повторения T_i излучаемых сигналов и значения сигналов ошибки ε_i по времени запаздывания τ_i отраженных сигналов при каждом i-м обращении к цели, при этом ε_i=(n+1/2)T_i-τ_i, где n - целое число периодов повторения излучаемых сигналов, τ_i - изменяющаяся величина времени запаздывания сигнала, отраженного от цели, i=1-N, вычисляют за N последних обращений к цели коэффициент корреляции K_N между значениями сигналов ошибки ε_i и разностями периодов (T_i-T_i-1), изменяющийся в пределах -1<K_N<+1, сравнивают значение коэффициента корреляции K_N с заранее установленным пороговым значением, при превышении абсолютным значением K_N порога и в соответствии со знаком K_N изменяют на единицу в τ_i или другую сторону экстраполированное значение целого числа периодов повторения, содержащихся в значении τ_i величины времени запаздывания отраженного от цели сигнала, после чего все операции повторяют циклически при последующих обращениях к цели.