УСТРОЙСТВО СЕЛЕКЦИИ ЛОЖНЫХ ЦЕЛЕЙ В КАНАЛЕ ДАЛЬНОСТИ РЛС СО СЛОЖНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ СИГНАЛОМ

2. Область техники, к которой относится полезная модель
Радиолокация
3. Уровень техники
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить помехозащищенность радиолокационных станций (РЛС), использующих зондирующие импульсные сигналы сложной структуры и сжатие импульсов, в случае воздействия преднамеренных активных имитирующих помех, в частности, помех, создаваемых ретранслятором путем введения дополнительной модуляции в ретранслируемый сигнал.
В качестве аналога полезной модели можно указать устройство, реализующее "Импульсный способ защиты от ретранслятора" (Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / Под ред. А.И.Канащенкова и В.И.Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003.), используемый в РЛС со сложными сигналами и высокой разрешающей способностью по дальности.
Общие признаки аналога и предлагаемой полезной модели:
- использование в РЛС зондирующих импульсных сигналов сложной структуры (ЛЧМ и ФКМ сигналов), сжимающего фильтра, некогерентного накопителя и обнаружителя.
Причины, препятствующие получению аналогом технического результата, обеспечиваемого полезной моделью:
- отсутствие вычислителя модулей коэффициентов корреляции комплексных отсчетов сжатого сигнала и их пороговой обработки.
4. Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение селекции ложных целей в дальномерном канале РЛС со сложным импульсным сигналом, формируемых под воздействием активных имитирующих помех.
Например, при воздействии на приемник РЛС амплитудно-модулированной помехи ретранслятора формируются сразу две ложные цели: впереди и позади истинной цели. Под воздействием других видов активных имитирующих помех возможно формирование произвольного числа ложных целей. Также и количество истинных целей не является заранее известным.
Таким образом, при обработке информации, поступающей с выхода обнаружителя приемника РЛС, необходимо принимать решения о принадлежности обнаруженных целей к истинным или ложным, то есть осуществлять селекцию истинных и ложных целей. Заявляемая полезная модель и предназначена для выполнения этой функции.
Сущность полезной модели заключается в наличии следующих существенных признаков:
- наличие комплексного сжимающего фильтра, на вход которого поступает комплексный сигнал промежуточной частоты приемника РЛС;
- наличие дискретизатора, вход которого подключен к выходу сжимающего фильтра;
- наличие детектора огибающей сжатого сигнала, вход которого подключен к выходу дискретизатора;
- наличие накопителя, вход которого подключен к выходу детектора огибающей сжатого сигнала;
- наличие обнаружителя, вход которого подключен к выходу накопителя;
в том числе признаков, отличающих ее от существующих аналогов:
- наличие оперативно запоминающего устройства для запоминания отсчетов комплексного сжатого сигнала (ОЗУ1), вход которого подключен к выходу дискретизатора;
- наличие оперативно запоминающего устройства для запоминания отсчетов сигнала обнаружения (ОЗУ2), вход которого подключен к выходу обнаружителя;
- наличие вычислителя модулей коэффициентов корреляции между отсчетами комплексного сжатого сигнала, входы которого подключены к выходам ОЗУ1 и ОЗУ2;
- наличие порогового устройства для сравнения модулей коэффициентов корреляции с фиксированным порогом, один вход которого соединен с выходом вычислителя модулей коэффициентов корреляции, а на второй вход подается фиксированный порог.
Ожидаемый технический результат применения полезной модели, наделенной указанными признаками, выражается в следующем:
- возможность определения принадлежности сигналов на выходе обнаружителя приемника РЛС, создаваемых под воздействием радиосигнала активной имитирующей помехи и расположенных впереди и после сигнала обнаружения истинной цели, к ложным целям (селекция ложных целей);
- возможность определения принадлежности сигналов на выходе обнаружителя приемника РЛС, создаваемых под воздействием отраженных от летательных аппаратов радиосигналов, к истинным целям (селекция истинных целей).
Селекция истинных и ложных целей осуществляется на основе оценок коэффициентов корреляции между отсчетами комплексного сигнала на выходе сжимающего фильтра (СФ) приемника РЛС. Вычисление указанных коэффициентов проводится для тех отсчетов по дальности, в которых произошло обнаружение сигналов. Если в двух и более отсчетах обнаружение произошло под воздействием одного сигнала помехи (как в случае амплитудно-модулированной помехи ретранслятора), то флюктуации соответствующих отсчетов сжатого сигнала должны быть заметно коррелированы. При этом флюктуации отсчетов сжатого сигнала, соответствующих положениям истинных целей, слабо коррелированы с флюктуациями отсчетов, соответствующих ложным целям. Для принятия решения о принадлежности обнаруженных целей к истинным или ложным целям модули полученных оценок коэффициентов корреляции сравниваются с заданным порогом (например, 0,5). Если для какой-либо пары отсчетов порог превышен, обе цели считаются ложными.
Предлагаемое устройство селекции ложных целей может быть использовано не только в случае воздействия на РЛС со сложным сигналом амплитудно-модулированной помехи ретранслятора, но и любой другой имитирующей помехи, уровень боковых лепестков отклика сжимающего фильтра на которую значителен и превышает порог обнаружения в обнаружителе.
В качестве обнаружителя могут использоваться различные адаптивные параметрические и непараметрические обнаружители. Поэтому в заявляемой полезной модели конкретная форма обнаружителя не уточняется.
5. Краткое описание чертежей
На фигуре 1 изображены временные диаграммы сигналов на выходах накопителя и обнаружителя при наличии двух истинных целей и воздействии имитирующей помехи на приемник РЛС с ЛЧМ сигналом.
На фигуре 2 изображена структурная схема устройства селекции. Устройство селекции ложных целей состоит из типового приемного тракта, включающего сжимающий фильтр (СФ), дискретизатор, детектор огибающей, накопитель и обнаружитель и дополнительного устройства, включающего оперативно-запоминающие устройства (ОЗУ1, ОЗУ2), вычислитель модулей коэффициентов корреляции и пороговое устройство.
22
21
На фигуре 3 приводятся характеристики качества работы селектора - зависимости вероятности правильного распознавания пары ложных целей Р от вероятности ошибочного принятия пары истинных целей за ложные P. Данные зависимости получены путем теоретических расчетов для заданных:
- типе флюктуации сигналов: равномерное распределение фаз сигналов целей и помехи;
- отношении сигнал/шум на выходе СФ приемника для более мощного сигнала из пары селектируемых сигналов q;
- разности отношений сигнал/шум для селектируемой пары сигналов Δq;
- относительном уровне боковых лепестков сжатого сигнала истинной цели ΔR;
- числе накапливаемых РЛС импульсов М, определяющем размер статистики при оценке коэффициентов корреляции отсчетов сжатого сигнала в приемнике.
6. Осуществление полезной модели
k
1
2
Задачей селектора является принятие решений относительно номеров отсчетов (каналов) дальности, в которых произошло обнаружение (g=1 на фигуре 1): цель в канале с номером k является истинной (гипотеза H) или ложной (гипотеза H).
На фигуре 2 изображена структурная схема устройства селекции.
ik
ik
ik
Σk
k
ik
ik
Комплексный сигнал промежуточной частоты  приемника, полученный в ответ на i-ый излученный РЛС импульс, подвергается сжатию в СФ и дискретизуется с интервалом Δt. Число импульсов M, i=1…M. Из дискретных комплексных отсчетов Z формируются отсчеты огибающей сжатого сигнала |Z|. В накопителе происходит суммирование по индексам i огибающих |Z|. Результат накопления |Z| поступает на вход обнаружителя, обеспечивающего стабилизацию вероятности ложной тревоги по внутренним шумам приемника. Номера каналов дальности k, в которых произошло обнаружение целей (g=1), запоминаются в ОЗУ2. Все М векторов Z записываются в ОЗУ1 и далее поступают на вычислитель коэффициента корреляции между столбцами матрицы с элементами Z для тех номеров каналов дальности k, в которых произошло обнаружение (номера k считываются из ОЗУ2). Вычисление производится в соответствии с выражением
,
n
1n
2n
Mn
где  и  - усреднения по совокупностям Z=(Z, Z … Z) и
m
1m
2m
Mm
n
m
Z=(Z, Z … Z), причем g=1, g=1, n≠m.
2
1
Модули коэффициентов  сравниваются с заданным порогом h. Если  то принимается решение, что отметки на дальностях с номерами n и m являются ложными (для номеров n и m принимается гипотеза H). Все значения k, удовлетворяющие условию , для всех m≠k, считаются номерами отсчетов дальности, на которых присутствуют истинные цели (для номеров k принимается гипотеза H).
22
21
Возможность получения технического результата, заявленного в п.4 настоящего описания подтверждается теоретическими расчетами, результаты которых изображены на фигуре 3. Как видно, при достаточно большом размере статистики M наблюдается приемлемая эффективность селекции целей: вероятность правильного решения P составляет более 0,8 при вероятности ошибки P менее 0,01.
Рассматриваемая полезная модель (фигура 2) может быть реализована в виде совокупности типового приемного тракта РЛС со сжатием импульсов и отдельного электронного модуля (дополнительное устройство на фигуре 2), на входы которого поступают комплексные отсчеты сжатого сигнала и двоичный сигнал с выхода обнаружителя, а информация о принадлежности отметок к истинным или ложным целям с выхода модуля передается в ЭВМ РЛС. Для вычисления коэффициентов корреляции комплексных отсчетов сжатого сигнала и их пороговой обработки может быть использован современный микропроцессор.