Устройство первичной обработки сигналов радиолокационной станции, использующей две последовательности зондирующих импульсов

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в импульсных радиолокационных станциях (РЛС). Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение "слепых" зон при обнаружении целей РЛС, использующей две последовательности зондирующих импульсов. Для этого предлагаемое устройство состоит из двух ветвей: соединенных последовательно блока обнаружения сигналов дальней зоны, блока подавления сигналов дальней зоны, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, и блока измерения координат в дальней зоне и так же соединенных последовательно блока обнаружения сигналов ближней зоны, блока подавления сигналов ближней зоны, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, блока измерения координат в ближней зоне и блока принятия решения. Выходы блоков измерения координат в дальней и ближней зонах соединены соответственно с первым и вторым входами блока принятия решения, выход которого является выходом всего устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в импульсных радиолокационных станциях (РЛС).

Особенностью современных РЛС является применение в них твердотельных передающих устройств, строящихся на базе высокочастотных модулей с применением мощных транзисторов. Удовлетворительное использование возможностей мощных транзисторов достигается при определенной скважности зондирующих импульсов, порядка 10. При частоте повторения 200-250 Гц длительность зондирующего импульса составляет 400-500 мкс. Так как во время излучения вход приемника заблокирован антенным коммутатором, то сигналы, отраженные от целей, находящихся на дальностях менее 60 км (что соответствует длительности зондирующего импульса 400 мкс), будут усеченными и их обработка в согласованном фильтре будет неоптимальной, приводящей, во-первых, к потерям сигнала и, во-вторых, к ухудшению точности измерения дальности и разрешающей способности по дальности. Одним из возможных вариантов решения указанной проблемы является излучение не одной, а двух последовательностей зондирующих импульсов - основной и дополнительной. Длительность импульсов основной последовательности τ₀ выбирается из условия обеспечения требуемого энергетического потенциала РЛС, а длительность импульсов дополнительной последовательности τ₁ - из условия обеспечения обнаружения целей на относительно малых дальностях, причем τ₁≪τ₀.

При использовании двух последовательностей зондирующих импульсов вся рабочая зона РЛС разбивается на два участка: ближнюю зону (от минимальной дальности действия РЛС Д_мин до дальней границы ближней зоны Д_бз), в которой используются импульсы дополнительной последовательности, и дальнюю зону (от дальней границы ближней зоны Д_бз до максимальной дальности действия РЛС Д_макс), в которой используются импульсы основной последовательности. Минимальное значение дальности Д_бз при этом составляет , где с - скорость света, а максимальное ее значение определяется размерами зоны «местных предметов» для конкретной позиции РЛС.

Известна РЛС, использующая две последовательности импульсов: частотно-модулированные импульсы с относительно малой длительностью (импульсы дополнительной последовательности) и с относительно большой длительностью (импульсы основной последовательности), представленная в патенте США «Радиолокационные системы, использующие два типа импульсов» №4524361, МПК G01S 13/28, заявленном 29.04.1982 г., заявка №372884. Импульсы дополнительной последовательности обеспечивают обнаружение целей в ближней зоне. В дальней зоне обнаружение целей обеспечивается импульсами основной последовательности. Длительность импульсов дополнительной последовательности выбирается достаточно малой для обеспечения обнаружения целей без ухудшения точностных характеристик, начиная с минимальной дальности действия РЛС. Вследствие этого при определенных условиях, например таких, как наличие активных шумовых помех, полет цели на предельно малой высоте или малая величина ее эффективной поверхности рассеяния (ЭПР), дальность обнаружения целей импульсами дополнительной последовательности может быть меньше, чем дальняя граница ближней зоны Д_бз. При этом возникает так называемая «слепая» зона, где обнаружение цели импульсами дополнительной последовательности уже отсутствует, а импульсы основной последовательности еще не используются. Причина возникновения «слепых» зон состоит в том, что дальность, с которой начинают использоваться импульсы основной последовательности, является фиксированной величиной, определяемой дальностью Д_бз. Наличие «слепых» зон является недостатком данной РЛС.

Кроме этого, известна РЛС, описанная в заявке №2003121688 от 14.07.2003 г. на изобретение «Подвижная наземная двухкоординатная РЛС кругового обзора метрового диапазона волн». По данной заявке получено решение о выдаче патента от 26.01.2005 г. Патентуемая РЛС также использует две последовательности импульсов: фазоманипулированные (ФМ) импульсы с относительно малой длительностью (импульсы дополнительной последовательности) и линейно-частотно-модулированные (ЛЧМ) импульсы с относительно большой длительностью (импульсы основной последовательности). Импульсы дополнительной последовательности обеспечивают обнаружение целей в ближней зоне. В дальней зоне обнаружение целей обеспечивается импульсами основной последовательности.

Устройство первичной обработки радиолокационных сигналов данной РЛС наиболее близко предлагаемому решению по построению и поэтому взято за прототип. Структурная схема прототипа приведена на фигуре 1, на ней приняты следующие обозначения:

1 - блок обнаружения сигналов дальней зоны (ОСД);

2 - блок обнаружения сигналов ближней зоны (ОСБ);

3 - коммутатор сигналов;

4 - блок подавления сигналов, принятых по боковым лепесткам (ПБЛ) диаграммы направленности антенны (ДНА);

5 - блок измерения координат (ИК).

Прототип работает следующим образом. С выхода автокомпенсатора шумовых активных помех (на схеме не показан) сигнал поступает на входы блоков обнаружения сигналов дальней 1 и ближней 2 зон.

В блоке 1 производится обнаружение и подавление несинхронной импульсной помехи, согласованная фильтрация ЛЧМ сигнала, когерентное накопление азимутальной пачки импульсов, а также обнаружение эхо-сигналов на фоне собственного шума приемного устройства.

Блок 2 обеспечивает защиту РЛС от несинхронных импульсных помех и от пассивных помех в зоне «местных предметов», согласованную фильтрацию ФМ сигнала, некогерентное накопление азимутальной пачки импульсов и обнаружение эхо-сигналов на фоне собственного шума приемного устройства.

В коммутаторе сигналов 3 происходит объединение информации из блоков обнаружения сигналов двух зон. Управление коммутатором сигналов осуществляется при помощи кругового строба (строб «М»), длительность которого устанавливается оператором, исходя из размеров зоны «местных предметов» для конкретной позиции РЛС.

С выхода коммутатора 3 сигнал поступает через блок 4, устраняющий прием сигналов по боковым лепесткам ДНА, на вход блока измерения координат 5, в котором производится измерение азимута и дальности цели. По результатам измерений формируются соответствующие кодограммы, которые передаются на устройства отображения, управления и контроля и вторичной обработки радиолокационной информации и сопряжения (не показаны).

При наличии вышеуказанных условий (наличие активных шумовых помех, полет цели на малой высоте или малая ЭПР цели) в данной РЛС также возможно появление «слепых» зон, что является ее недостатком.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение «слепых» зон при обнаружении целей РЛС, использующей две последовательности зондирующих импульсов.

«Слепые» зоны предлагается устранять за счет того, что дальность, с которой начинают использоваться импульсы основной последовательности, является в пределах ближней зоны величиной адаптивной для каждой цели и помеховой обстановки, в отличие от прототипа, в котором указанная дальность является фиксированной величиной.

Структурная схема предлагаемого устройства первичной обработки сигналов приведена на фигуре 2. На схеме приняты следующие обозначения;

1 - блок обнаружения сигналов дальней зоны (ОСД);

2 - блок обнаружения сигналов ближней зоны (ОСБ);

3 - блок подавления сигналов дальней зоны, принятых по боковым лепесткам ДНА (ПБЛД);

4 - блок подавления сигналов ближней зоны, принятых по боковым лепесткам ДНА (ПБЛБ);

5 - блок измерения координат в дальней зоне (ИКД), первый блок измерения координат;

6 - блок измерения координат в ближней зоне (ИКБ), второй блок измерения координат;

7 - блок принятия решения.

Для получения вышеуказанного технического результата сигналы на выходах блоков обнаружения сигналов дальней и ближней зон в отличие от прототипа не объединяются коммутатором сигналов, а обрабатываются независимо в блоках подавления сигналов, принятых по боковым лепесткам, и блоках измерения координат. Объединение и анализ координатной информации, полученной с помощью импульсов основной и дополнительной последовательностей, осуществляется в блоке принятия решения.

Предлагаемое устройство первичной обработки сигналов состоит из двух ветвей: соединенных последовательно блока ОСД 1, блока ПБЛД 3 и блока ИКД 5, и так же соединенных последовательно блока ОСБ 2, блока ПБЛБ 4 и блока ИКБ 6. Выходы блоков ИКД 5 и ИКБ 6 соединены соответственно с первым и вторым входами блока принятия решения 7, выход которого является выходом всего устройства.

В качестве импульсов как основной, так и дополнительной последовательностей можно использовать любые сложные сигналы (частотно-модулированные, фазоманипулированные и др.).

Заявляемое устройство первичной обработки сигналов радиолокационной станции, использующей две последовательности зондирующих импульсов, работает следующим образом.

Сигнал с выхода автокомпенсатора активных помех (на схеме не показан) поступает на входы блоков ОСД 1 и ОСБ 2. В блоке ОСД 1 производится обнаружение и подавление несинхронной импульсной помехи, согласованная фильтрация импульсов основной последовательности, накопление азимутальной пачки импульсов, а также обнаружение эхо-сигналов на фоне собственного шума приемного устройства.

Блок ОСБ 2 обеспечивает защиту РЛС от несинхронных импульсных помех и от пассивных помех в зоне «местных предметов», согласованную фильтрацию импульсов дополнительной последовательности, накопление азимутальной пачки импульсов и обнаружение эхо-сигналов на фоне собственного шума приемного устройства.

С выходов блоков ОСД 1 и ОСБ 2 через блоки ПБЛД 3 и ПБЛБ 4, устраняющие прием сигналов по боковым лепесткам ДНА, сигналы поступают соответственно на вход блоков ИКД 5 и ИКБ 6, в которых производится измерение координат цели. С выходов этих блоков информация о координатах цели передается соответственно на первый и второй входы блока принятия решения 7.

Функции, выполняемые блоками ОСД, ОСБ, ПБЛД, ПБЛБ, ИКД и ИКБ, аналогичны функциям, выполняемым этими блоками в устройстве-прототипе. Рассмотрим подробнее назначение блока принятия решения 7.

Вся зона обзора РЛС по дальности разделена на два участка: первый - от Д_мин до дальней границы ближней зоны Д_бз, второй - от Д_бз до дальности Д_макс.Схематично это показано на фигуре 3.

Выше уже отмечалось, что «слепые» зоны возникают при определенных условиях, таких как наличие активных шумовых помех, полет цели на малой высоте или малая ЭПР цели. Для устранения «слепых» зон в подобных условиях предлагается вместе с дополнительной последовательностью зондирующих импульсов использовать для обнаружения целей в ближней зоне и импульсы основной последовательности. Решение об использовании импульсов основной последовательности в ближней зоне принимается в блоке принятия решения 7.

Алгоритм работы блока принятия решения 7 следующий. Если измерение координат данной цели произведено и в блоке ИКД 5, и в блоке ИКБ 6 (то есть цель обнаружена в блоках обнаружения сигналов дальней и ближней зон), то на выход блока принятия решения 7 выдаются координаты цели, полученные в блоке ИКБ 6. Если же измерение координат цели произведено только в блоке ИКД 5 (то есть цель в блоке обнаружения сигналов ближней зоны не обнаружена), то на выход блока принятия решения 7 выдаются координаты, полученные в блоке ИКД 5.

Таким образом, адаптивно используя импульсы основной последовательности в ближней зоне, предлагаемое изобретение позволяет устранять «слепые» зоны при обнаружении целей РЛС, использующей две последовательности зондирующих импульсов.

Устройство первичной обработки радиолокационных сигналов, состоящее из блоков обнаружения сигналов дальней и ближней зон, блока измерения координат и блока подавления сигналов дальней зоны, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, выход которого соединен с входом первого блока измерения координат, отличающееся тем, что введены блок принятия решения, блок подавления сигналов ближней зоны, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, и второй блок измерения координат, при этом выход блока обнаружения сигналов дальней зоны соединен со входом блока подавления сигналов дальней зоны, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, выход первого блока измерения координат, являющегося блоком измерения координат в дальней зоне, соединен с первым входом блока принятия решения, выход блока обнаружения сигналов ближней зоны соединен с входом блока подавления сигналов ближней зоны, принятых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, соединенного выходом со входом второго блока измерения координат, являющимся блоком измерения координат в ближней зоне, выход последнего соединен со вторым входом блока принятия решения, выход последнего является выходом всего устройства.