Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании



Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании
Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании

 


Владельцы патента RU 2455658:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может использоваться для проведения адаптивной компенсации воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгатора естественных и преднамеренных помех при стабилизации параметров (исключении смещения нулей и изменении крутизны) его пеленгационной характеристики. Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающийся в приеме сигналов с текущего направления наблюдения с использованием антенной системы с суммарным (с номером j=1), разностным по азимуту (с номером j=2), разностным по углу места (с номером j=3) каналами и антенн q=1, 2,…, Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов путем вычисления векторов весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов и взвешенного суммирования сигналов суммарного и компенсационных, разностного по азимуту и компенсационных и разностного по углу места и компенсационных каналов, отличающийся тем, что для вычисления вектора весовых коэффициентов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2,…, R точках ограничений, причем при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают исходя из минимума среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений, а векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов формируют с учетом матриц ограничений в соответствии с определенным вычислительным выражением. Достигаемый технический результат - увеличение точности пеленгования. 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может использоваться для проведения адаптивной компенсации воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгатора естественных и искусственных помех.

Известен способ моноимпульсного суммарно-разностного пеленгования [Справочник по радиолокации под ред. М.Сколника, т.4. М.: Сов. Радио, 1978, стр.16-21], заключающийся в приеме сигналов трехканальной моноимпульсной системой, содержащей суммарный и два разностных канала, переносе входных сигналов каждого канала на промежуточную частоту, усилении сигналов суммарного и разностных каналов с использованием общей системы автоматической регулировки усиления с целью обеспечения независимости сигналов суммарного и разностных каналов от уровня входного сигнала и фазовом детектировании сигналов разностных каналов при использовании в качестве опорных сигнала суммарного канала. На выходе фазовых детекторов формируются сигналы ошибки по разностным каналам, величина и знак которых определяет смещение цели от равносигнального направления.

Недостатком рассматриваемого способа моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгования является его низкая помехозащищенность в отношении помех, воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов, приводящих к появлению систематических ошибок пеленгации, уровень которых зависит от отношения "сигнал/шум" и "помеха/шум" на входе пеленгатора и уровня диаграмм направленности каналов в направлении источников помех [Быков В.В., Бродский С.В. Овчинников Г.Н. Точность и устойчивость углового сопровождения цели при воздействии многоточечных помех на моноимпульсные РЛС по дальним боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, Радиотехника, №10, 2000 г.].

Известен способ совместного формирования лучей в суммарной и разностных диаграммах направленности моноимпульсных антенных решеток [пат. РФ 2120161, МПК H01Q 3/26, 1998 г.], основанный на взвешивании сигналов, принятых каждым излучателем, их разделении на два канала, суммировании сигналов, полученных с одноименных выходов делителей с соответственно прогрессивным нарастающим и убывающим фазовым сдвигом, обеспечивающим отклонение каждого луча по обобщенной координате на ±ΔU, где ΔU - расстояние максимумов лучей до равносигнального направления, и последующем образовании суммарной и разностной диаграмм направленности. Весовые коэффициенты сигналов, принятых каждым излучателем, выбирают равным алгебраической сумме весовых коэффициентов для данного излучателя, обеспечивающих формирование основной диаграммы направленности с максимумом, ориентированным в направлении Uo, и четырех диаграмм направленности, компенсирующих каждую помеху, действующую с направления Uп, из которых две диаграммы направленности ориентированы соответственно в направлениях (Uп+ΔU) и (Uп-ΔU), а другие две диаграммы направленности им зеркально симметричны относительно равносигнального направления и ориентированы соответственно в направлениях (2Uo-Uп-ΔU) и (2Uo-Uп+ΔU), причем веса симметричных пар компенсирующих диаграмм направленности выбирают одинаковыми. При этом достигается практически полное исключение искажений пеленгационной характеристики измерителя. Недостатком способа является необходимость наличия априорной информации о направлении воздействия помехи, что, как правило, не выполняется на практике.

Известны адаптивные способы и реализующие их устройства компенсации помех, исключающие возможность искажения формы диаграммы направленности при приеме полезного сигнала, а также частичное его подавление. В этих системах используются методы ограничения по углу, которые можно разделить на три группы.

К первой группе относятся способы и реализующие их устройства компенсации, в которых ограничения на форму диаграммы направленности вводятся с использованием пилот-сигналов [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. - М.: Радио и связь, 1986, стр.226-228]. В рамках указанных способов требуется иметь большой динамический диапазон элементов системы компенсации, а также фильтрация пилот-сигналов на выходе, что является существенными недостатками способов данной группы.

Ко второй группе относятся способы и реализующие их устройства компенсации, использующие для защиты главного лепестка диаграммы направленности "предварительную" (до адаптивного процессора) пространственную фильтрацию [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. - М.: Радио и связь, 1986, стр.228-230; патент РФ 2013833, H01Q 25/02, H01Q 21/00, 1994 г.]. Указанные методы обеспечивают снижение влияния полезного сигнала на формирование результирующей диаграммы направленности в достаточно узкой пространственной области относительно ожидаемого направления прихода полезного сигнала и имеют высокую чувствительность к аппаратным ошибкам реализации [Jablon N.K. Adaptive beamforming with the generalized sidelobe canceller in the presence of array imperfections IEEE Trans. Antennas and Propag. 1986. Vol.34, №8. p.996-1012].

К третьей группе относятся способы и реализующие их устройства компенсации, использующие ограничения, вводимые непосредственно в контур управления с помощью пространственно-матричного фильтра [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. - М.: Радио и связь, 1986, стр.163-165, 231-237]. Вводимые ограничения на форму результирующей диаграммы направленности располагают в опорном и двух симметричных относительно опорного направлениях [Манжос В.Н., Кокин В.Н., Белов А.А., Камчатный Н.И. "Изв. Вузов. Радиоэлектроника". 1987, т.30, №9, с.7].

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, реализуемый при использовании моноимпульсного пеленгатора в составе цифровой радиолокационной головки самонаведения [Вексин С.И. Компенсация помех по боковым лепесткам в доплеровских головках самонаведения. Радиотехника, №9, 2002 г., стр.76…86; Вексин С.И. Обработка радиолокационных сигналов в доплеровских головках самонаведения. Издательство МАИ, 2005, стр.221-224]. Его реализация состоит в следующем.

Полезные (пеленгуемые) сигналы и помехи принимают основной антенной системой и антеннами компенсационных каналов, усиливают, переносят (при необходимости) на промежуточную частоту и осуществляют согласованную внутриимпульсную обработку в идентичных приемных каналах. После согласованной обработки сигналы суммарного , разностных по азимуту и углу места и компенсационных каналов поступают на аналого-цифровые преобразователи, где подвергаются преобразованию в цифровую форму. Выборку цифровых отсчетов сигналов обрабатывают в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов путем последовательной реализации следующих операций:

1.1) формируют ковариационную матрицу принимаемых компенсационными каналами сигналов с элементами путем попарного перемножения сигналов, принимаемых различными компенсационными антеннами, и усреднения полученных результатов за заданный интервал времени;

1.2) вычисляют вектора ковариаций сигналов суммарного, разностных и компенсационных каналов с элементами ;

1.3) вычисляют вектора весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов

;

1.4) проводят весовое суммирование сигналов суммарного и компенсационных и разностных и компенсационных каналов

Полученные компенсированные сигналы суммарного и разностных каналов используют для вычисления оценок угловых координат пеленгуемого сигнала по формулам [Леонов А.И, Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. М.: Сов. радио, 1970, стр 22-26]

;,

где µα(β) - крутизна пеленгационной характеристики по каналу азимута и угла места соответственно; - среднее значение квадрата амплитуды сигнала суммарного канала за заданный интервал времени усреднения.

Недостатками прототипа являются низкая точность пеленгования в случае формирования ковариационной матрицы помех компенсационных каналов и вектор-столбцов ковариаций сигналов суммарного, разностных и компенсационных каналов по выборке, содержащей наряду с помехами полезный пеленгуемый сигнал, смещения нулей и изменения крутизны пеленгационных характеристик в азимутальной и угломестной плоскостях, представляющих собой зависимости математических ожиданий оценки угловых положений полезного сигнала на выходе пеленгатора в двух плоскостях пеленгации от угловых отклонений источника полезного сигнала от направления максимума суммарного канала (равносигнального направления), при формировании ковариационной матрицы помех по выборке, содержащей только помехи при их воздействии с отдельных направлений. В случае формирования ковариационной матрицы помех по выборке, содержащей кроме помех полезный пеленгуемый сигнал, "провал" в результирующей диаграмме направленности суммарного и разностных каналов будет сформирован не только в направлении помех, но и самого полезного сигнала, в результате чего в измерителе будет утеряна полезная информация о его угловых координатах. Во втором случае формирование провалов в результирующей диаграмме направленности разностных каналов может привести к смещению их нулей, а суммарного канала - к изменению его уровня, что в свою очередь приведет к изменению условий нормировки при вычислении угловых координат при реализации суммарно-разностной обработки и изменению крутизны пеленгационной характеристики.

Техническим результатом изобретения является повышение точности пеленгации за счет компенсации воздействующих по боковым лепесткам суммарного и разностных каналов пеленгатора помех и за счет сохранения положений нулей и величин крутизны пеленгационных характеристик.

Указанный результат достигается тем, что в способе компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающемся в приеме сигналов антенной системой с суммарным (с номером j=1), разностным по азимуту (с номером j=2) и разностным по углу места (с номером j=3) и антеннами q=1, 2,…, Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого приемного канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов с вычислением векторов весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов и взвешенном суммировании сигналов суммарного и компенсационных, разностного по азимуту и компенсационных, разностного по углу места и компенсационных каналов, для вычисления векторов весовых коэффициентов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2,…, R точках ограничений, при этом при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают, исходя из минимума среднеквадратического смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений, а векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов формируют с учетом матриц ограничений в соответствии с выражением

,

где Фj - ковариационная матрица принимаемых сигналов для j-го канала;

- матрица ограничений для j-го канала;

- вектор-столбец ограничений для j-го канала, образуемый из значений первой строки матрицы Cj; ; - отсчеты значений диаграмм направленности j-го суммарного или разностного и q-го компенсационного каналов в точках ограничений; «+» - знак эрмитова сопряжения.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг.2, 3 приведены результаты расчетов среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат, нормированного к ширине главного лепестка суммарного канала, от нормированного к ширине главного лепестка суммарного канала отклонения ограничений от направления наблюдения при числе ограничений R=4 и R=5 соответственно.

Устройство, реализующее заявляемый способ (фиг.1), содержит основную моноимпульсную антенную систему 1 и q=1, 2,…, Q антенн 2.1…2.Q компенсационных каналов, выходы которых подключены к Q+3 последовательно соединенным идентичным приемным каналам 3.1…3.Q+3 и аналого-цифровым преобразователям 4.1…4.Q+3, выходы которых подключены к сигнальным входам устройства формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов 5, устройство памяти матриц ограничений 6, подключенное к информационным входам устройства формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов 5.

Реализация заявляемого способа адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании состоит в следующем.

Предварительно (при настройке и калибровке пеленгатора) для всех возможных s=1, 2,…, S направлений наблюдения (угловых направлений механического или электронного ориентирования максимума главного лепестка суммарного канала основной моноимпульсной антенной системы 1) с угловыми координатами (αss) в блоке 6 формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов вида

представляющие собой отсчеты значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2,…, R точках ограничений, отстоящих по азимуту и углу места от направления наблюдения (αs, βs) на и запоминают их в устройстве памяти матриц ограничений 6.

Полезные (пеленгуемые) сигналы и помехи принимают основной антенной системой 1 и антеннами компенсационных каналов 2.1…2.Q, осуществляют согласованную внутриимпульсную обработку в идентичных приемных каналах 3.1…3.Q+3. После согласованной обработки сигналы суммарного , разностных по азимуту и углу места и компенсационных каналов поступают на аналого-цифровые преобразователи 4.1…4.Q+3, где подвергаются преобразованию в цифровую форму. Выборку цифровых отсчетов сигналов обрабатывают в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов 5 путем последовательной реализации следующих операций:

2.1) вычисляют ковариационные матрицы помех суммарного и разностных каналов с элементами ; ; ;

2.2) считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения (αS, βS) вида

из устройства памяти матриц ограничений 6;

2.3) вычисляют вектора весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов

,

где - вектор-столбец ограничений для j-го канала, образуемый из значений первой строки матрицы Cj;

2.4) проводят весовое суммирование сигналов суммарного и компенсационных и разностных и компенсационных каналов

.

Полученные компенсированные сигналы суммарного и разностных каналов используют для вычисления оценок угловых координат аналогично прототипу.

Благодаря тому, что векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения формируются с учетом записанных в блоке памяти матриц ограничений, элементы которой удовлетворяют системам уравнений (j=l,2,3)

,

исключается подавление полезных сигналов при их приходе с угловых направлений, соответствующих точкам ограничений и близких к ним [Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. М.: Радио и связь, 1986, стр.123; Фрост. Алгоритм линейно-ограниченной обработки сигналов в адаптивной решетке. ТИИЭР, т.60, №8, 1972, стр.5-16]. Кроме того, расположение точек ограничений выбирается из условия минимума среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала в заданной пространственной области

,

где

- среднеквадратическое значение смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала; - угол между векторами математического ожидания оценки и истинным (α00) значением пространственных координат пеленгуемого сигнала; , - законы распределения пространственно-энергетических параметров полезного сигнала и помех соответственно.

С учетом того, что введение ограничений приводит к снижению числа степеней свободы системы компенсации с Q+1 до Q+1-R, рациональное число ограничений выбирают минимальным, R=4, 5. Большее число ограничений (R=7, 9 и т.д.) может быть использовано при повышенных требованиях к точности измерения с учетом возможностей по аппаратурной реализации устройства.

Симметричное расположение ограничений относительно плоскостей пеленгации и особенности их расположения при их четном или нечетном числе определяется необходимостью обеспечения симметрии пеленгационной характеристики измерителя.

Для предлагаемого устройства математические ожидания оценок азимута и угла места в одной сигнально-помеховой ситуации будут иметь вид

,

,

где - компенсированная диаграмма направленности суммарного канала; - исходная диаграмма направленности суммерного канала; - компенсированная диаграмма направленности разностного по азимуту (углу места) канала; - исходная диаграмма направленности разностного по азимуту (углу места) канала; М - число источников полезных сигналов и помех; - угловые координаты полезных сигналов и помех, - отношения "сигнал (помеха)/внутренний шум" при приеме по максимуму диаграммы направленности суммарного канала; Pi - мощность полезного сигнала (источника помех) на выходе изотропного приемного элемента; - мощность внутренних шумов приемных каналов пеленгатора.

Проведем иллюстрацию выигрыша предлагаемого способа адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании по точности пеленгации в сравнении с прототипом и способом моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгования без пространственной компенсации помех. На фиг.2, 3 приведены результаты расчетов среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат , нормированного к ширине главного лепестка суммарного канала, от параметра , где ϑα, ϑβ - значения ширины диаграммы направленности суммарного канала по азимуту и углу места соответственно; . Результаты приведены для реализации способа с использованием моноимпульсной основной антенной системы на базе квадратной антенной решетки из 21×21 элементов с межэлементным расстоянием λ/2, где λ - длина волны, Q=8 компенсационных антенн с квадратными апертурами размером каждая располагались симметрично относительно плоскостей пеленгации по краям основной антенной системы. Число источников помех варьировалось в пределах М=1…4. Отношения полезный сигнал/шум и помеха/шум при их приеме полезного сигнала и помех по максимуму диаграммы направленности принимались равными ; ; . Направление прихода полезного сигнала считалось распределенным равновероятно в пределах полуширины диаграммы направленности суммарного канала по азимуту и углу места, направление прихода помех - равновероятным в пределах ±(1…5) от ширины диаграммы направленности суммарного канала. Ковариационная матрица помех формировалась с учетом полезного (пеленгуемого) сигнала (сплошные кривые, неклассифицированная выборка) и без учета полезного сигнала (пунктирные кривые, классифицированная выборка). Фиг.2 соответствует случаю использования R=4 ограничений, фиг.3 - случаю использования R=5 ограничений.

Как следует из результатов расчетов, оптимальное расположение ограничений соответствует величине ν=0,1…0,15, причем в заданных пространственно-энергетических ситуациях способ моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгования без пространственной компенсации помех является полностью неработоспособным, то есть ошибки определения координат могут существенно превосходить ширину диаграммы направленности в каждой из плоскостей пеленгации, а прототип неработоспособен при неклассифицированной выборке. При классифицированной выборке для прототипа нормированные среднеквадратические значения смещений оценок угловых координат в типовых сигнально-помеховых ситуациях 5…10 раз превышают соответствующие величины для предлагаемого способа.

Предлагаемый способ является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающийся в приеме сигналов основной антенной системой с суммарным, разностным по азимуту, разностным по углу места каналами, антеннами q=1, 2,…, Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов с вычислением векторов весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов и весовом суммировании сигналов суммарного, разностных и компенсационных каналов, отличающийся тем, что для формирования векторов весовых коэффициентов каналов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2,…, R точках ограничений, причем при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают исходя из минимума среднеквадратической ошибки смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений и вычисляют векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов с учетом ограничений на форму результирующей диаграммы направленности, задаваемую матрицами ограничений.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций - предварительное формирование и запоминание матриц ограничений, причем выбор числа и расположения точек ограничений проводится исходя из минимума среднеквадратического значения смещения оценки пеленгации для ожидаемых распределений угловых координат направлений прихода и мощностей полезного сигнала и помех, прием сигналов основной антенной с суммарным и разностным каналами и компенсационными антеннами, согласованная обработка сигналов в идентичных приемных каналах, аналого-цифровое преобразование сигналов, формирование вектора весовых коэффициентов суммарного и разностных каналов с учетом матриц ограничений для текущего направления наблюдения, взвешенное суммирование сигналов суммарного, разностного и компенсационных каналов, - обеспечивает адаптивную компенсацию помех со стабилизацией параметров (положений нулей разностных диаграмм и величины крутизны) пеленгационной характеристики измерителя и высокую точность пеленгации при наличии естественных и искусственных помех, воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности суммарного и разностных каналов измерителя.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью антенные устройства, элементы приемных каналов, аналого-цифровые преобразователи, модули постоянных запоминающих устройств и процессоры цифровой обработки сигналов. Необходимые для реализации способа данные об уровнях диаграммы направленности суммарного, разностного и компенсационных каналов в точках ограничений в виде матрицы ограничений могут быть получены на этапе калибровки и настройки устройства, реализующего предлагаемый способ.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа заключается в повышении точности пеленгации за счет компенсации воздействующих по боковым лепесткам суммарного и разностных каналов пеленгатора помех и за счет сохранения положений нулей и величин крутизны пеленгационных характеристик.

Способ адаптивной пространственной компенсации помех при моноимпульсном амплитудном суммарно-разностном пеленговании, заключающийся в приеме сигналов с текущего направления наблюдения с использованием антенной системы с суммарным (с номером j=1), разностным по азимуту (с номером j=2), разностным по углу места (с номером j=3) каналами и антенн q=1, 2,…, Q компенсационных каналов, согласованной обработке сигналов каждого канала с использованием Q+3 идентичных приемных каналов, аналого-цифровом преобразовании сигналов каждого приемного канала и обработке оцифрованных сигналов каждого канала в устройстве формирования результирующих сигналов и вычисления пеленгов путем вычисления векторов весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов и взвешенного суммирования сигналов суммарного и компенсационных, разностного по азимуту и компенсационных и разностного по углу места и компенсационных каналов, отличающийся тем, что для вычисления вектора весовых коэффициентов предварительно формируют матрицы ограничений на форму результирующей диаграммы направленности суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для всех возможных направлений наблюдения в виде отсчетов значений диаграмм направленности суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов в r=1, 2,…, R точках ограничений, причем при нечетном числе точек ограничений одну из них располагают в заданном направлении наблюдения, а остальные точки ограничения располагают симметрично относительно нее и плоскостей пеленгации, при четном числе точек ограничений их положения располагают симметрично относительно направления наблюдения и плоскостей пеленгации, отклонения точек ограничений от направления наблюдения выбирают исходя из минимума среднеквадратического значения смещения оценки угловых координат пеленгуемого сигнала для ожидаемых распределений значений угловых координат направлений прихода и мощностей пеленгуемого сигнала и помех, запоминают матрицы ограничений в устройстве памяти матриц ограничений, а при обработке оцифрованных сигналов каждого канала формируют ковариационные матрицы суммарного, разностного по азимуту, разностного по углу места и компенсационных каналов, считывают значения матриц ограничений суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов для текущего направления наблюдения из устройства памяти матриц ограничений, а векторы весовых коэффициентов суммарного, разностного по азимуту и разностного по углу места каналов формируют с учетом матриц ограничений в соответствии с выражением
,
где Фj - ковариационная матрица принимаемых сигналов для j-го канала;
- матрица ограничений для j-го канала;
- вектор-столбец ограничений для j-го канала, образуемый из значений первой строки матрицы Cj; ; - отсчеты значений диаграмм направленности j-го суммарного или разностного и q-го компенсационного каналов в точках ограничений; «+» - знак эрмитова сопряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиолокационной техники и предназначено для индивидуальной защиты радиолокационных комплексов обнаружения воздушных целей и управления оружием класса «земля-воздух» в условиях применения противником разведывательно-ударных комплексов (РУК) типа PLSS (Precision Location Strike System, далее по тексту ПЛСС) с разностно-дальномерной системой радиотехнической разведки (РТР) и командной системой наведения управляемого оружия по данным разведки.

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано в аппаратуре обнаружения целей на фоне комбинированных помех - активных излучений и пассивных отражений.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к защите от пассивных и активных помех обзорной радиолокационной станции (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР) с электронным сканированием узким лучом.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для подавления, в частности, смеси пассивных помех и шумовых импульсных помех при обнаружении сигналов в импульсных радиолокационных станциях.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в адаптивных системах селекции движущихся целей (СДЦ) когерентно-импульсных радиолокационных станций (РЛС).

Изобретение относится к радиолокации. .

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для подавления помех при обнаружении сигналов в импульсных радиолокационных станциях. .

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения сигналов на фоне помех, имеющих неизвестную мощность. .

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может использоваться для проведения адаптивной компенсации воздействующих по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) суммарного и разностных каналов моноимпульсного амплитудного суммарно-разностного пеленгатора естественных и преднамеренных помех при стабилизации параметров (исключении смещения нулей и изменении крутизны) его пеленгационной характеристики и наличии ошибок калибровки приемных каналов (ПК)

Изобретение относится к области цифровых систем приема и обработки сигналов и предназначено для уменьшения влияния аддитивных случайных импульсных помех

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных помех известной структуры. Достигаемый технический результат изобретения - увеличение защищенности РЛС от импульсных помех известной структуры большой мощности. Обнаружение отраженного от цели сигнала осуществляется путем фильтрации принимаемого сигнала, согласованной с зондирующим сигналом, с последующим выделением огибающей и сравнением ее с порогом обнаружения. Порог обнаружения устанавливают в соответствии с уровнем помехи, измеренным с помощью фильтрации принимаемого сигнала, согласованной с импульсной помехой, с учетом ослабления помехи при ее фильтрации, согласованной с зондирующим сигналом. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях. Достигаемый технический результат изобретения - обеспечение защиты радиолокационной станции в зоне "местных" предметов от эхосигналов "ангелов" произвольной амплитуды, а также увеличение вероятности обнаружения малозаметных и малоразмерных целей, что достигается введением в прототип, содержащий последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, согласованный фильтр, режекторный фильтр по "местным" предметам, амплитудный детектор, некогерентный накопитель и устройство обнаружения эхосигналов, а также индикатор кругового обзора, первого клапана и селектора "ангелов", состоящего из второго и третьего клапанов, устройства быстрого преобразования Фурье, устройства грубого определения частоты Доплера, устройства формирования частот настроек режекторных фильтров, доплеровского фильтра, устройства определения номера режекторного фильтра, устройства определения частоты Доплера и порогового устройства, с соответствующими связями. 3 ил.

Изобретение относится к системам, использующим отражение или вторичное излучение радиоволн. Достигаемый технический результат заявляемого изобретения - компенсация доплеровского эффекта и, следовательно, повышение разрешающей способности радарных систем и повышение помехоустойчивости канала связи в средствах связи. Технический результат заявляемого способа достигается тем, что производят излучение импульсных фазокодоманипулированных сигналов с изменением кода фазовой манипуляции от периода к периоду зондирования, выполняют прием отраженных сигналов и их обработку, при этом в каждом периоде зондирования излучают один из двух, согласованных друг с другом фазокодоманипулированных сигналов, у которых амплитуды боковых лепестков автокорреляционных функций равны по модулю, но имеют противоположные знаки, а основные пики автокорреляционных функций равны. При приеме отраженных сигналов производят их сжатие отдельно для каждого периода зондирования, суммируют результаты сжатия отраженных сигналов с задержкой всех предшествующих результатов сжатия относительно последнего в соответствии с временным положением согласованных друг с другом фазокодоманипулированных сигналов, при этом для получения суммарной автокорреляционной функции используют два или более результата сжатия, умноженных на весовые коэффициенты, в качестве которых используют элементы треугольника Паскаля. 3 ил.

Изобретение относится к системам, использующим отражение или вторичное излучение радиоволн, и может использоваться в устройствах обработки радио- и радиолокационных сигналов для улучшения распознавания широкополосных сигналов на фоне шумов. Достигаемый технический результат - повышение разрешающей способности радарных систем и повышение помехоустойчивости канала связи в средствах связи. Указанный результат достигается тем, что производят излучение импульсных фазокодоманипулированных сигналов с изменением кода фазовой манипуляции от периода к периоду зондирования, выполняют прием отраженных сигналов и их обработку, при этом в каждом периоде зондирования излучают один из двух согласованных друг с другом фазокодоманипулированных сигналов, у которых амплитуды боковых лепестков автокорреляционных функций равны по модулю, но имеют противоположные знаки, а основные пики автокорреляционных функций равны. При приеме отраженных сигналов производят их сжатие отдельно для каждого периода зондирования. Затем для каждого полученного элемента дальности разделяют отсчеты результатов сжатия четных и нечетных периодов зондирования. Для разделенных отсчетов результатов сжатия выполняют два TV-точечных дискретных преобразования Фурье (ДПФ) с получением двух дискретных спектров. Фазовые соотношения между отсчетами дискретных спектров корректируют, после чего выполняют их суммирование. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение применимо в радиолокационных станциях (РЛС) при обзоре приземной радионадгоризонтной области поискового пространства, характеризуемой воздействием на РЛС помеховых переотражений от высокопротяженных распределенных по дальности помехоформирующих образований различного типа. Достигаемый технический результат изобретения - увеличение дальности эффективного помехоподавления в условиях воздействия на РЛС пассивных помех различного происхождения практически независимо от места расположения помехоформирующих образований на дистанции зондирования РЛС за счет снижения уровня помех бланкирования приемника РЛС, при котором удается в зоне поиска целевых эхо-сигналов минимизировать уровень боковых лепестков (УБЛ) спектра бланкированных помеховых эхо-сигналов до уровня, отмечаемого при широко используемых регулярных импульсных последовательностях (РИЛ). Поставленная цель достигается тем, что по завершению каждого цикла бланкирования принимаемых эхо-сигналов на время излучения очередной импульсной зондирующей посылки на межимпульсном интервале периода их следования эхо-сигналы подвергают внутрипериодной многооконной весовой обработке, благодаря чему обеспечивается сглаживание (скругление) линейно-ломаных деформаций огибающей бланкированных помеховых эхо-сигналов независимо от времени их задержки. 6 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области средств обнаружения и предназначено для предупреждения водителей и пассажиров автомобилей о потенциальных угрозах безопасности и риска. Технический результат изобретения заключается в увеличении объема информации, предоставляемой детектором радара пользователю. Взаимодействующий с устройством мобильной связи детектор электромагнитных сигналов, который включает элемент связи. Элемент связи передает данные от детектора электромагнитных сигналов устройству мобильной связи, используя первый стандарт связи. Пользовательский интерфейс устройства мобильной связи передает данные пользователю детектора электромагнитных сигналов. Устройство мобильной связи подключается к сети связи с помощью второго стандарта связи. Первый стандарт связи отличается от второго стандарта связи. 9 н. и 33 з.п. ф-лы, 3 ил.

Заявляемое изобретение относится к области защиты обзорных радиолокационных станций (РЛС) от пассивных помех. Достигаемый технический результат - увеличение подавления пассивных помех. Указанный результат достигается за счет того, что осуществляют с помощью нескольких дополнительных приемных каналов (ДПК), антенны которых располагают в полотне антенны основного канала так, чтобы их фазовые центры не совпадали между собой по углу места, при этом уровни главных лепестков ДНА ДПК устанавливают ниже уровня главного лепестка ДНА основного канала не менее, чем в k1 раз, и выше уровня максимального бокового лепестка ДНА этого канала не менее, чем в k2 раз, где k1 и k2 - заданные величины, определяемые допустимыми потерями в обнаружении целей. В процессе обзора зоны ДНА дополнительных приемных каналов управляют таким образом, чтобы при любом азимутальном и угломестном положении главного лепестка ДНА основного канала в зоне обзора (ЗО) главные лепестки ДНА ДПК охватывали по углу места заданную область ЗО на всем рабочем интервале РЛС по дальности, а по азимуту - область ЗО, включающую положение по азимуту главного лепестка ДНА основного канала. Для каждой дискреты по дальности измеряют уровни сигналов на выходе основного и каждого из дополнительных приемных каналов и проверяют выполнение заданного критерия наличия пассивной помехи. Если данный критерий выполняется хотя бы для одного из ДПК, то принимают решение о том, что сигнал на выходе основного канала является пассивной помехой. 3 з.п . ф-лы, 3 ил.
Наверх