способ селекции движущихся целей и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ селекции движущихся целей, включающий излучение в направлении зоны обзора РЛС сигнала, состоящего из трех зондирующих импульсов, причем третий импульс излучают после второго импульса через интервал времени, не равный интервалу времени между излучениями второго и первого импульсов, получение двух разностей принятых импульсов: и где k - номер дискреты по дальности, , и - первый, второй и третий принятые импульсы соответственно в комплексном виде, определение выходного сигнала , отличающийся тем, что определяют функции корреляции и полученных разностей с одним из принятых импульсов нормированные к среднему значению квадрата модуля этого импульса, где i=1, или 2, или 3 - номер принятого импульса, по формулам:



где - импульс, комплексно сопряженный с импульсом , при этом усреднение проводят на интервале по дальности, равном заранее заданному интервалу стационарности движущейся протяженной пассивной помехи, центральную дискрету интервала усреднения не учитывают, выходной сигнал представляющий собой сигнал от движущейся цели, в котором подавлены помехи от источников пассивных помех, включающих одновременно неподвижные протяженные и/или точечные и движущиеся протяженные отражающие объекты, в комплексном виде определяют по формуле:

2. Устройство селекции движущихся целей, содержащее квадратурный фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первое запоминающее устройство (ЗУ), второе ЗУ, третье ЗУ, первый вычислитель, второй вычислитель, вычислитель выходного сигнала, при этом вход квадратурного фазового детектора является входом устройства, выход квадратурного фазового детектора соединен со входом АЦП, выход которого соединен со входом первого ЗУ, входом второго ЗУ и входом третьего ЗУ, выход второго ЗУ и выход первого ЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычислителя, выход третьего ЗУ и упомянутый выход второго ЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычислителя, отличающееся тем, что введены третий вычислитель, четвертый вычислитель, первый блок задержки, второй блок задержки, третий блок задержки, при этом выход первого вычислителя соединен с первым входом третьего вычислителя и со входом первого блока задержки, выход второго вычислителя соединен с первым входом четвертого вычислителя и со входом третьего блока задержки, упомянутый выход второго ЗУ соединен со вторым входом третьего вычислителя, вторым входом четвертого вычислителя, а также со входом второго блока задержки, выход третьего вычислителя, выход четвертого вычислителя, выход первого блока задержки, выход второго блока задержки и выход третьего блока задержки соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами вычислителя выходного сигнала, выход которого является выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в обзорных радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от пассивных помех с помощью селекции движущихся целей (СДЦ).

Известным способом является способ однократной СДЦ (Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, 1979, т.3, с.281-291), включающий излучение в направлении зоны обзора РЛС зондирующего сигнала, состоящего из двух импульсов, вычитание в каждой дискрете по дальности принятых отраженных импульсов и получение, таким образом, выходного сигнала:

где , , - выходной сигнал, первый, второй принятые импульсы соответственно в комплексном виде в дискрете с номером k по дальности.

В результате пассивные помехи в виде сигналов, отраженных от неподвижных протяженных и/или точечных отражающих объектов, подавляются, а сигналы, отраженные от движущейся цели, выдаются нескомпенсированными.

Отметим, что под точечным отражающим объектом понимается объект, отраженный сигнал от которого занимает не более одной дискреты по дальности, а протяженным - объект, отраженный сигнал от которого занимает более одной дискреты по дальности.

Известным устройством, реализующим известный способ СДЦ, является устройство однократной СДЦ (Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, 1979, т.3, с.283). На фиг.1 приведена функциональная схема устройства однократной СДЦ (здесь и на других рисунках изображена одна квадратура), в цифровом виде реализующей известный способ. Известное устройство содержит квадратурный фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первое запоминающее устройство (ЗУ), второе ЗУ, вычислитель выходного сигнала, при этом входом устройства является вход квадратурного фазового детектора, выход которого соединен со входом АЦП, выход которого соединен со входом первого ЗУ и входом второго ЗУ, выход первого ЗУ и выход второго ЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя выходного сигнала, выход которого является выходом устройства.

Здесь и далее двойными линиями обозначены связи между блоками схемы посредством комплексных сигналов, одинарной линией обозначены действительные сигналы.

Известное устройство работает следующим образом.

Принятые отраженные от объекта импульсы последовательно поступают на вход квадратурного фазового детектора, разделяются в нем на квадратуры, которые далее подаются на вход АЦП, где осуществляется преобразование импульсов в цифровой вид. Оцифрованные в АЦП импульсы и последовательно записываются в первое ЗУ и второе ЗУ. Затем с выхода первого ЗУ и выхода второго ЗУ принятые импульсы подаются в вычислитель выходного сигнала, где производится их вычитание (1). Полученный таким образом сигнал содержит сигналы от движущихся отражающих объектов, а распределенные и/или точечные пассивные помехи оказываются подавленными. Выходной сигнал после преобразования из комплексного вида в действительный u_k выдается с выхода СДЦ.

Известные технические решения позволяют эффективно подавлять неподвижные распределенные и/или точечные пассивные помехи.

Недостатком известных технических решений является то, что положение слепых скоростей на амплитудно-скоростной характеристике такой системы СДЦ определяется длиной волны излучаемых сигналов и частотой повторения импульсов (Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, 1979, т.3, с.288, рис.7). Для РЛС коротковолнового диапазона это означает, что первая положительная ненулевая слепая скорость находится в диапазоне задаваемых для РЛС скоростей целей, а значит, в обнаружении целей существуют потери.

Другим недостатком известных технических решений является то, что подавляются только пассивные помехи в виде сигналов, отраженных от неподвижных протяженных и/или точечных источников пассивных помех. Пассивные помехи в виде сигналов, отраженных от движущихся протяженных отражающих объектов не подавляются.

Наиболее близким способом является способ двукратной СДЦ (Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, 1979, т.3, с.319-320), включающий излучение в направлении зоны обзора РЛС зондирующего сигнала, состоящего из трех импульсов, причем третий импульс излучается после второго импульса через интервал времени, не равный интервалу времени между излучениями второго и первого импульсов, получение двух разностей принятых импульсов в каждой дискрете по дальности: и , где k - номер дискреты по дальности, , , - первый, второй, третий принятые импульсы соответственно в комплексном виде, выходной сигнал в комплексном виде определяют путем вычитания полученных разностей:

Наиболее близкое устройство, реализующее наиболее близкий способ в цифровом виде (фиг.2), содержит (Справочник по радиолокации. Ред. М. Сколник, 1979, т.3, с.319-320) квадратурный фазовый детектор 1, АЦП 2, первое ЗУ 3, второе ЗУ 4, третье ЗУ 5, первый вычислитель 6, второй вычислитель 7, вычислитель выходного сигнала 8, при этом входом устройства является вход квадратурного фазового детектора 1, выход которого соединен со входом АЦП 2, выход которого соединен со входом первого ЗУ 3, входом второго ЗУ 4 и входом третьего ЗУ 5, выход второго ЗУ 4 и выход первого ЗУ 3 и соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычислителя 6, выход третьего ЗУ 5 и выход второго ЗУ 4 соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычислителя 7, выход первого вычислителя 6 и выход второго вычислителя 7 соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя выходного сигнала 8, выход которого является выходом устройства.

Устройство СДЦ, реализующее наиболее близкий способ (фиг.2), работает следующим образом.

Принятые импульсы последовательно поступают на вход квадратурного фазового детектора 1, разделяются в нем на квадратуры, которые далее подаются на вход АЦП 2, где осуществляется их преобразование в цифровой вид. Оцифрованные в АЦП импульсы последовательно записываются в запоминающие устройства: первое ЗУ 3, второе ЗУ 4 и третье ЗУ 5. Далее осуществляется их обработка в соответствии с формулой (2). Для этого сначала в первом вычислителе 6 и втором вычислителе 7 вычисляются разности принятых импульсов и соответственно, для чего на входы первого вычислителя 6 подаются сигналы с выхода первого ЗУ 3 и выхода второго ЗУ 4, а на входы второго вычислителя 7 поступают сигналы с выхода второго ЗУ 4 и выхода третьего ЗУ 5. В вычислителе выходного сигнала 8 полученные разности вычитаются, и результирующий сигнал после преобразования из комплексного вида в действительный u _k выдается с выхода СДЦ.

В наиболее близких технических решениях положение слепых скоростей зависит от разности межимпульсных периодов излучаемых импульсов. Это позволяет путем выбора межимпульсных периодов увеличить первую положительную ненулевую слепую скорость, и таким образом вывести ее за заданный для РЛС диапазон скоростей целей, и избежать таким образом потерь в их обнаружении.

Однако второй указанный для однократной СДЦ недостаток, заключающийся в том, что пассивные помехи в виде сигналов, отраженных от движущихся протяженных отражающих объектов не подавляются, в наиболее близких технических решениях сохраняется.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка.

Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является подавление пассивных помех в виде сигналов, отраженных от источников пассивных помех, включающих одновременно неподвижные протяженные и/или точечные и движущиеся протяженные отражающие объекты.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе селекции движущихся целей, включающем излучение в направлении зоны обзора РЛС сигнала, состоящего из трех зондирующих импульсов, причем третий импульс излучают после второго импульса через интервал времени, не равный интервалу времени между излучениями второго и первого импульсов, получение двух разностей принятых импульсов: и где k - номер дискреты по дальности, , и - первый, второй и третий принятые импульсы соответственно в комплексном виде, определение выходного сигнала , согласно изобретению определяют функции корреляции и полученных разностей с одним из принятых импульсов , нормированные к среднему значению квадрата модуля этого импульса, где i=1, или 2, или 3 - номер принятого импульса, по формулам:

где - импульс, комплексно сопряженный с импульсом ,

при этом усреднение проводят на интервале по дальности, равном заранее заданному интервалу стационарности движущейся протяженной пассивной помехи, центральную дискрету интервала усреднения не учитывают, выходной сигнал , представляющий собой сигнал от движущейся цели, в котором подавлены помехи от источников пассивных помех, включающих одновременно неподвижные протяженные и/или точечные и движущиеся протяженные отражающие объекты, в комплексном виде определяют по формуле:

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве СДЦ, содержащем квадратурный фазовый детектор, АЦП, первое ЗУ, второе ЗУ, третье ЗУ, первый вычислитель, второй вычислитель, вычислитель выходного сигнала, при этом вход квадратурного фазового детектора является входом устройства, выход квадратурного фазового детектора соединен со входом АЦП, выход которого соединен со входом первого ЗУ, входом второго ЗУ и входом третьего ЗУ, выход второго ЗУ и выход первого ЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычислителя, выход третьего ЗУ и упомянутый выход второго ЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычислителя, согласно изобретению введены третий вычислитель, четвертый вычислитель, первый блок задержки, второй блок задержки, третий блок задержки, при этом выход первого вычислителя соединен с первым входом третьего вычислителя и со входом первого блока задержки, выход второго вычислителя соединен с первым входом четвертого вычислителя и со входом третьего блока задержки, упомянутый выход второго ЗУ соединен со вторым входом третьего вычислителя, вторым входом четвертого вычислителя, а также со входом второго блока задержки, выход третьего вычислителя, выход четвертого вычислителя, выход первого блока задержки, выход второго блока задержки и выход третьего блока задержки соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами вычислителя выходного сигнала, выход которого является выходом устройства.

Суть заявляемых технических решений заключается в следующем.

Подавление пассивных помех достигается в два этапа: на первом этапе осуществляется подавление протяженных и/или точечных пассивных помех от неподвижных отражающих источников. Для этого используется операция вычитания принятых импульсов, в результате чего получают две разности импульсов: и .

На втором этапе проводится подавление неподавленных на первом этапе импульсов от протяженных пассивных помех от движущихся источников. Для этого по формуле (3) определяют функции корреляции и полученных разностей принятых импульсов и соответственно с одним из принятых импульсов , нормированные к среднему значению квадрата модуля этого импульса. При этом выбор номера импульса произволен, то есть i=1, или 2, или 3.

Усреднение при определении указанных коэффициентов корреляции проводится для каждой дискреты по дальности. При этом интервал усреднения равен интервалу стационарности движущейся протяженной пассивной помехи. Интервал стационарности движущейся протяженной пассивной помехи задается заранее.

Для того чтобы исключить возможность подавления сигнала от точечного движущегося отражающего объекта, поскольку этим объектом может быть цель, при получении средних значений величин, входящих в (3), центральную дискрету интервала усреднения не учитывают, то есть вычисления средних значений проводят по формулам:

,

,

,

где k - номер дискреты по дальности;

(-N, ...., N) - интервал стационарности движущейся протяженной пассивной помехи, то есть интервал по дальности в дискретах, в пределах которого движущаяся протяженная пассивная помеха считается стационарной (статистические свойства не изменяются).

Далее в соответствии с (4) определяют выходной сигнал . Выражение (4) следует из равенства, справедливого для протяженной стационарной пассивной помехи: . Это означает, что протяженная стационарная пассивная помеха, образованная движущимися отражающими источниками, после вычитания в соответствии с выражением (4) оказывается подавленной, а нескомпенсированный после этой операции сигнал представляет собой сигнал от движущейся цели.

Таким образом, заявляемый способ позволяет подавлять пассивные помехи в виде сигналов, отраженных от источников пассивных помех, включающих одновременно неподвижные протяженные и/или точечные и движущиеся протяженные отражающие объекты, то есть достигается заявляемый технический результат.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг.1 - функциональная схема устройства СДЦ, реализующего известный способ.

Фиг.2 - функциональная схема устройства СДЦ, реализующего наиболее близкий способ.

Фиг.3 - функциональная схема устройства СДЦ, реализующего заявляемый способ.

Устройство СДЦ, реализующее заявляемый способ в цифровом виде (фиг.3), содержит квадратурный фазовый детектор 1, АЦП 2, первое ЗУ 3, второе ЗУ 4, третье ЗУ 5, первый вычислитель 6, второй вычислитель 7, вычислитель выходного сигнала 8, третий вычислитель 9, четвертый вычислитель 10, первый блок задержки 11, второй блок задержки 12, третий блок задержки 13, при этом входом устройства является вход квадратурного фазового детектора 1, выход которого соединен со входом АЦП 1, выход которого соединен со входом первого ЗУ 3, входом второго ЗУ 4 и входом третьего ЗУ 5, выход второго ЗУ 4 и выход первого ЗУ 3 соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычислителя 6, выход третьего ЗУ 5 и выход второго ЗУ 4 соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычислителя 7, выход первого вычислителя 6 соединен с первым входом третьего вычислителя 9 и со входом первого блока задержки 11, выход второго вычислителя 7 соединен с первым входом четвертого вычислителя 10 и со входом третьего блока задержки 13, выход второго ЗУ 4 соединен со вторым входом третьего вычислителя 9, вторым входом четвертого вычислителя 10, а также со входом второго блока задержки 12, выход третьего вычислителя 9, выход четвертого вычислителя 10, выход первого блока задержки 11, выход второго блока задержки 12 и выход третьего блока задержки 13 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами вычислителя выходного сигнала 8, выход которого является выходом устройства.

Устройство СДЦ, реализующее заявляемый способ, может быть выполнено с использованием следующих функциональных элементов.

Квадратурный фазовый детектор 1 - выполнен по известной схеме (RU 88816 U1, М. кл. G01S 13/50, опубл. 20.11.2009).

АЦП 2, первое ЗУ 3, второе ЗУ 4, третье ЗУ 5, первый вычислитель 6, второй вычислитель 7, вычислитель выходного сигнала 8, третий вычислитель 9, четвертый вычислитель 10, первый блок задержки 11, второй блок задержки 12, третий блок задержки 13 - цифровые устройства, выполненные на стандартных микросхемах (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В. Тарабрина, - М., 1984).

Устройство СДЦ, реализующее заявляемый способ, работает следующим образом.

Принятые отраженные от объекта импульсы последовательно поступают на вход квадратурного фазового детектора 1, разделяются в нем на две квадратуры, которые далее независимо обрабатываются. Каждая из квадратур подается на вход АЦП 2, где осуществляется преобразование импульсов в цифровой вид. Оцифрованные в АЦП импульсы последовательно записываются в первое ЗУ 3, второе ЗУ 4 и третье ЗУ 5. Далее осуществляется обработка принятых импульсов в соответствии с формулой (4). Для этого в первом вычислителе 6 и втором вычислителе 7 вычисляются разности принятых импульсов и соответственно, для чего на входы первого вычислителя 6 подаются импульсы с выхода первого ЗУ 3 и выхода второго ЗУ 4, а на входы второго вычислителя 7 поступают импульсы с выхода второго ЗУ 4 и выхода третьего ЗУ 5. Полученная в третьем вычислителе 6 разность поступает на первый вход третьего вычислителя 9 и на вход блока задержки 11, а полученная в четвертом вычислителе 7 разность поступает на первый вход четвертого вычислителя 10 и вход третьего блока задержки 13. На вторые входы этих вычислителей и на вход второго блока задержки 12 поступает сигнал с выхода второго ЗУ 4.

В третьем вычислителе 9 и в четвертом вычислителе 10 вычисляются величины и соответственно (формулы (3)). Поскольку при вычислении указанных величин используются операции усреднения, которые требуют времени, то для обеспечения одновременного поступления компонентов формулы (4) на входы вычислителя выходного сигнала 8 в блоках задержки 11, 12 и 13 осуществляется задержка сигналов, выдаваемых с первого вычислителя 6, второго вычислителя 7 и со второго ЗУ 4, на время, равное времени вычисления указанных средних значений. В вычислителе выходного сигнала 8 производится вычисление по указанной формуле, и результирующий сигнал, в котором содержится нескомпенсированный сигнал от движущейся цели, а пассивные помехи от неподвижных протяженных и/или точечных и движущихся протяженных отражающих объектов подавлены, преобразуется в действительный вид u_k и выдается на выход устройства СДЦ.

Таким образом, достигается заявляемый технический результат.