Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с распознаванием постановщиков помех типа DRFM при обнаружении группы самолётов
METHOD FOR OPERATION OF PULSE-DOPPLER ON-BOARD RADAR STATION WITH IDENTIFICATION OF JAMMERS OF DRFM TYPE WHEN DETECTING A GROUP OF AIRCRAFT

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для расширения функциональных возможностей импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) за счет определения количества постановщиков помех типа DRFM - цифровая радиочастотная память по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА) БРЛС и принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM с одновременной их режекцией при обработке сигналов в БРЛС.
Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов, их усилении по мощности, излучении в пространство, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующим их спектральным анализом [1].
Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие при обнаружении группы самолетов распознать: воздействие по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM; количество самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы; принадлежность каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM, а также обеспечить обработку полезного сигнала.
Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, заключающийся в том, что при обнаружении воздушной цели осуществляется сканирование пространства главным лучом ДНА с компенсационным каналом по боковым лепесткам, сравниваются уровни сигналов в основном и компенсационном каналах, устанавливают коэффициент усиления сигнала, принимаемого по боковым лепесткам ДНА, в основном канале меньшим и соизмеримым с коэффициентом усиления сигнала в компенсационном канале, принятые сигналы в основном и компенсационном каналах с помощью процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ) преобразуются в соответствующие амплитудно-частотные спектры, на основе анализа которых принимается решение о воздействии помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и осуществляется дальнейшая обработка полезного сигнала [2].
Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие при обнаружении группы самолетов распознать: воздействие по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM; количество самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы; принадлежность каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM, а также обеспечение обработки полезного сигнала.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции за счет распознавания воздействия по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM, количества самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы, принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM и обеспечение обработки полезного сигнала с одновременной режекцией помех.
1
n-1
no
nк
n
п1о
п(n-1)o
1
n-1
п1к
п(n-1)к
1
n-1
(n-m
о
(n-m)к
n-m
п1о
п(n-m-1)о
1
n-m-1
п1к
п(n-m-1)к
1
n-m-1
n
no
nк
1
n
Для достижения цели в способе функционирования импульсно-доплеровской БРЛС с распознаванием постановщиков помех типа DRFM при обнаружении группы самолетов, заключающимся в том, что при обнаружении импульсно-доплеровской БРЛС группы самолетов осуществляется сканирование пространства главным лучом ДНА с компенсационным каналом по боковым лепесткам, устанавливают коэффициент усиления сигнала, принимаемого по боковым лепесткам ДНА, в основном канале меньшим и соизмеримым с коэффициентом усиления сигнала в компенсационном канале, принятые сигналы в основном и компенсационном каналах с помощью процедуры БПФ преобразуются в соответствующие амплитудно-частотные спектры, дополнительно при облучении n-го самолета группы (где ; N - общее количество самолетов в группе) главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и постановке, ранее обнаруженными самолетами из состава их группы, оснащенными станциями радиотехнической разведки (РТР) и помех типа DRFM, прицельных на ранее разведанных с помощью станций РТР частотных позициях f, …, f по боковым лепесткам ДНА, амплитуды A и А спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА n-го самолета их группы, амплитуды А, …, А спектральных составляющих помеховых сигналов в основном канале, с учетом коэффициентов усиления в основном канале, расположены соответственно на частотных позициях f, …, f и А, …, А спектральных составляющих помеховых сигналов в компенсационном канале, с учетом коэффициентов усиления в компенсационном канале, расположены соответственно также на частотных позициях f, …, f, при наличии в составе группы m самолетов (где ; М - общее количество самолетов из состава их группы не оснащенных станциями постановки помех типа DRFM), амплитуды A) и А спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и самолета, облучаемого главным лучом ДНА, амплитуды А, …, А спектральных составляющих помеховых сигналов в основном канале, с учетом коэффициентов усиления в основном канале, расположены соответственно на частотных позициях f, …, f и амплитуды А, …, А спектральных составляющих помеховых сигналов в компенсационном канале, с учетом коэффициентов усиления в компенсационном канале расположены соответственно на частотных позициях f, …, f, обзор воздушного пространства осуществляется до облучения всех самолетов группы, в дальнейшем цикл обзора повторяется, осуществляется анализ расположения спектральных составляющих сигнала и их амплитуд, при этом, расположение спектральных составляющих сигнала только на частотной позиции f и выполнении условия A>А соответствует отсутствию воздействия помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС, в этом случае осуществляется обработка только полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС, одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f, …, f и выполнение условий
1
n-1
1
n-m
соответствует постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом группы, кроме облучаемого главным лепестком ДНА импульсно-доплеровской БРЛС самолета из состава их группы, в этом случае осуществляется обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС с одновременной режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f, …, f, одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f, …, f, и выполнение условий
1
n-m-1
1
n-m-1
1
n-m-1
соответствует: постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом их группы, оснащенным станциями РТР и постановки помех, кроме облучаемого самолета из состава их группы главным лепестком ДНА импульсно-доплеровской БРЛС; текущему значению m самолетов из состава их группы, которые не оснащены станциями помех типа DRFM; частотные позиции f, …, f соответствуют помеховым сигналам, излученным постановщиками помех, в этом случае обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС осуществляется с одновременным определением количества j=n-m-1 постановщиков помех, определением принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM на частотных позициях f, …, f и режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f…f.
Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются следующие.
n
no
nк
1. Принятие решения об отсутствии воздействия помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС при расположении спектральных составляющих сигнала только на частотной позиции f и выполнении условия A>А, на основе чего осуществляется обработка только полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС.
1
n
1
n-1
2. Принятие решения о постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом, кроме облучаемого самолета из состава их группы главным лепестком ДНА БРЛС, при одновременном расположении спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f…f выполнении условий (1), на основе чего осуществляется обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС с одновременной режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f…f.
1
n-m-1
1
n-m
1
n-m-1
1
n-m-1
3. Принятие решения о: постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС каждым самолетом их группы, оснащенным станциями РТР и постановки помех, кроме облучаемого самолета из состава их группы главным лепестком ДНА БРЛС; текущем значении m самолетов из состава их группы, которые не оснащены станциями помех типа DRFM; соответствии частотных позиций f, …, f помеховым сигналам, излученным постановщиками помех при одновременном расположении спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f, …, f и выполнения условий (2), на основе чего осуществляется обработка полезного сигнала в импульсно-доплеровской БРЛС с одновременным определением количества j=n-m-1 постановщиков помех, определением принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM на частотных позициях f, …, f и режекцией помех типа DRFM на частотных позициях f…f.
Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах не обнаружены.
Применение всех новых признаков позволит расширить функциональные возможности импульсно-доплеровской БРЛС за счет распознавания воздействия по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM, количества самолетов-постановщиков помех типа DRFM в составе группы, принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM и осуществлять обработку полезного сигнала с режекцией помех типа DRFM.
На рисунке 1 приведена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС, на рисунках 2 (а, б, в, г) - порядок сканирования ДНА при облучении группы самолетов, на рисунках 3 (а, б, в, г) - эпюры спектров сигналов, принятых в основном и компенсационном каналах.
Способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС с распознаванием постановщиков помех типа DRFM при обнаружении группы самолетов осуществляется следующим образом.
Для определенности примем, что группа состоит из 4 самолетов , априорно считается неизвестным, что количество самолетов-постановщиков помех в группе, оснащенных станциями РТР и постановки помех, равно 2, причем априорно также считается неизвестным, что только первый и третий самолеты являются самолетами-постановщиками помех (ПП).
o
к
o
к
Осуществляется сканирование пространства главным лучом ДНА с компенсационным каналом по боковым лепесткам. Принятые антеннами сигналы в основном канале с выхода приемника ПРМ1 S(t) и компенсационном канале с выхода приемника ПРМ2 S(t) (рисунок 1) поступают на соответствующие блоки быстрого преобразования Фурье БПФ 3 и БПФ 4, где преобразуются в соответствующие амплитудно-частотные спектры S(f) и S(f).
При этом, коэффициент усиления сигнала, принимаемого по боковым лепесткам ДНА, устанавливается в основном канале меньшим и соизмеримым с коэффициентом усиления сигнала, в компенсационном канале.
1o
1к
1
1
При облучении главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первого (рисунок 2а) самолета группы (согласно вышеприведенному условию он оснащен станциями радиотехнической разведки (РТР) и помех) из состава группы из четырех самолетов, амплитуды (рисунок 3а) A и А спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого первого самолета. Так как первый самолет оснащен станциями РТР и помех, то в данный момент времени осуществляется определение частоты f.
1
2о
2к
2
п1о
п1к
1
2
При облучении второго (рисунок 2б) самолета из состава группы (согласно условию он не оснащен станциями РТР и помех) главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и постановкой первым самолетом помехи типа DRFM, на ранее разведанной частоте f, по боковым лепесткам ДНА, амплитуды (рисунок 3б) А и А спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА второго самолета, амплитуды А и А спектральных составляющих помехового сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах, с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах, расположены на частотной позиции f. Поскольку второй самолет не оснащен станциями РТР и помех, то в данный момент времени не осуществляется определение частоты f.
1
3о
3к
3
п1о
п1к
1
2
3
При облучении третьего (рисунок 2в) самолета из состава их группы (согласно условию он оснащен станциями РТР и помех) главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС и постановке ранее обнаруженным первым самолетом (оснащенным станциями РТР и помех) помехи типа DRFM, прицельной на ранее разведанной с помощью станции РТР частотной позиции f по боковым лепесткам ДНА и не постановке помехи ранее облученным вторым самолетом, амплитуды (рисунок 3в) А и А спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА третьего самолета. Амплитуды А и А спектральных составляющих помеховых сигналов в основном и компенсационном каналах, с учетом коэффициентов усиления в данных каналах, расположены на частотной позиции f. Поскольку второй самолет не оснащен станциями РТР и помех, с его стороны постановка помехи типа DRFM не осуществляется. В этом случае помеховая спектральная составляющая сигнала на частоте f, обусловленной взаимным сближением носителя БРЛС и второго самолета отсутствует (пунктирная линия (рисунок 3в). Поскольку третий самолет оснащен станциями РТР и помех, то в данный момент времени осуществляется определение частотной позиции f, обусловленной доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облучаемого главным лучом ДНА третьего самолета группы.
1
3
4о
4к
4
п1о
п2о
1
3
п1к
п2к
1
3
2
При облучении главным лучом ДНА импульсно-доплеровской БРЛС четвертого (рисунок 2г) самолета группы и постановке, ранее обнаруженными первым и третьим самолетами, оснащенными станциями РТР и помех, помех типа DRFM, прицельной на ранее разведанных с помощью их станций РТР частотных позициях f и f по боковым лепесткам ДНА, амплитуды (рисунок 3г) А и А спектральных составляющих сигнала соответственно в основном и компенсационном каналах с учетом коэффициентов усиления в соответствующих каналах расположены на частотной позиции f. Амплитуды А и А спектральных составляющих помеховых сигналов в основном канале, с учетом коэффициентов усиления в основном канале, расположены на частотных позициях f и f соответственно, а амплитудыА и А спектральных составляющих помеховых сигналов в компенсационном канале, с учетом коэффициентов усиления в компенсационном канале расположены на частотных позициях f и f соответственно. Спектральная составляющая на частотной позиции f (рисунок 3г пунктирная линия) в основном и компенсационном каналах, обусловленная доплеровским смещением несущей частоты импульсно-доплеровской БРЛС вследствие взаимного перемещения ее носителя и облученного главным лучом ДНА второго самолета (не оснащенного станциями РТР и помех) отсутствует.
o
к
1
n-m-1
Полученные амплитудно-частотные спектры S(f) и S(f) поступают (рисунок 1) в спектроанализатор СА5, где осуществляется анализ расположения спектральных составляющих сигнала и их амплитуд. В блоке распознавания БР8 на вход которого поступают значения помеховых частот f, …, f определяется принадлежность каждого самолета группы к самолету-постановщику помех типа DRFM и на его выходе формируются сигналы «0» и «1», причем сигнал «0» соответствует тому, что данный самолет в группе не является постановщик помех, а сигнал «1» соответствует тому, что данный самолет является самолетом-постановщиком помех. В спектроанализаторе СА 5 вычисляется количество самолетов, из состава группы, оснащенных станциями РТР и помех (j=n-m-l, при текущих значения n и m).
1
1o
1к
o
Так, при облучении первого самолета из состава группы, расположение спектральных составляющих сигнала только на частотной позиции f и выполнении условия A>А соответствует отсутствию воздействия помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логического нуля «0», который является разрешающим сигналом для коммутатора 6, с выхода которого только полезный сигнал S(f) поступает на выход 9 и далее в импульсно-доплеровскую БРЛС для его обработки.
1
2
п1о
2о
п1к
2к
п1к
п1о
o
1
k
1
n-m-1
k
1
При облучении второго самолета из состава группы и постановке первым самолетом помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА (текущие значения n=2, m=0), одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f и f, и выполнение условий А>А, А>А, А>А соответствует постановке помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первым самолетом, являющимся самолетом-постановщиком помех. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логической единицы «1», который является запрещающим для выхода 9 коммутатора 6 и разрешающим сигналом для поступления спектра сигнала S(f) на вход гребенки режекторных фильтров 7 (РФ, …, РФ) (k - общее количество режекторных фильтров), настраиваемых, в общем случае, на частотные позиции f, …, f, …, f, соответствующие частотам воздействия помех (в рассматриваемом случае после режектирования сигнала на частотной позиции f на выход 11 поступает только полезный сигнал. При этом, данный сигнал логической единицы «1» является разрешающим сигналом для выдачи с выхода 10 информации о количестве самолетов-постановщиков помех (вычисленное, как j=n-m-1, на данном такте сканирования ДНА j=1 с учетом n=2, m=0), а также разрешающим сигналом для выдачи с выхода 12 информации в виде «1» о принадлежности первого из двух облученных на данном этапе сканирования ДНА самолетов к самолету-постановщику помех.
1
3
п1о
3о
п1к
3к
п1к
п1о
o
1
При облучении третьего самолета из состава группы (текущие значения n=3, m=1), ввиду того, что второй самолет не является самолетом-постановщиком помех, аналогично одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f и f, и выполнение условий А>А, А>А, А>А соответствует постановке помехи типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первым самолетом-постановщиком помех. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логической единицы «1», который является запрещающим для выхода 9 коммутатора 6 и разрешающим сигналом для поступления спектра сигнала S(f) на вход гребенки режекторных фильтров 7, на второй вход которой на данном такте сканирования ДНА поступает значение частотной позиции f (частоты помехи) и, после режектирования только полезный сигнал поступает на выход 11. Кроме того, данный сигнал логической единицы «1» является разрешающим для выдачи с выхода 10 информации о количестве самолетов-постановщиков помех (вычисленное, как j=n-m-1, на данном такте сканирования ДНА j=1 с учетом n=3, m=1), а также разрешающим сигналом для выдачи с выхода 12 информации в виде «10» о принадлежности первого из трех облученных на данном этапе сканирования ДНА самолетов к самолету-постановщику помех.
1
3
4
п1о
4о
п2о
4о
п1к
4к
п2к
4к
п1к
п1о
п2к
п2о
o
1
3
При облучении четвертого самолета из состава группы (текущие значения n=4, m=1), и постановке первым и третьим самолетами помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА, одновременное расположение спектральных составляющих сигнала на частотных позициях f, f и f и выполнение условий А>А, А>А, А>А, А>А, А>А, А>А, соответствует постановке помех типа DRFM по боковым лепесткам ДНА импульсно-доплеровской БРЛС первым и третьим самолетами-постановщиками помех. В этом случае на выходе спектроанализатора СА5 формируется сигнал логической единицы «1», который является запрещающим сигналом для выхода 9 коммутатора 6 и разрешающим сигналом для поступления спектра сигнала S(f) на вход гребенки режекторных фильтров 7, на второй вход которой на данном такте сканирования ДНА поступают значения частотных позиций f и f (частоты помех) и, после режектирования только полезный сигнал поступает на выход 11. Кроме того, данный сигнал логической единицы «1» является разрешающим для выдачи с выхода 10 информации о количестве самолетов-постановщиков помех (вычисленное, как j=n-m-1, на данном такте сканирования ДНА j=2 с учетом n=4, m=1), а также разрешающим сигналом для выдачи с выхода 12 информации в виде «101» о принадлежности первого и третьего из четырех облученных на данном этапе сканирования ДНА самолетов к самолетам-постановщикам помех.
Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции за счет распознавания воздействия по боковым лепесткам ДНА прицельных по частоте помех типа DRFM, количества постановщиков помех, принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех и обработки полезного сигнала с режекцией помех типа DRFM, в условиях априорной неопределенности относительно общего количества самолетов-постановщиков помех в составе группы и принадлежности каждого самолета группы к самолету-постановщику помех.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, стр. 639-641, рисунок 12.39 (аналог).
2. Богданов А.В., Васильев О.В., Голубенко В.А., Закомолдин Д.В., Каневский М.И., Кочетов И.В., Кучин А.А., Часовских С.А. Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с распознаванием воздействия помехи из вынесенной точки пространства при обнаружении воздушной цели, прикрываемой постановщиком помех. Патент на изобретение №2688188, 2019 (прототип).