Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех
PULSE-DOPPLER AIRBORNE RADAR STATION OPERATING METHOD DURING DETECTING OF AIR TARGET - CARRIER OF RADIO INTELLIGENCE AND ACTIVE INTERFERENCE STATIONS

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения помехозащищенности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) при ее работе на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки (РТР) и активных помех.
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 последующем их спектральным анализом [1].
Недостатком данного способа является невозможность с его помощью всегда обеспечить помехозащищенность БРЛС при ее работе на излучение при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех с постановкой их со стороны станции активных помех (САП) эффективной помехи на несущей частоте зондирующего сигнала, структура и параметры которого могут быть распознаны станцией РТР в случае необеспечения скрытности работы БРЛС на излучение.
БРЛС
Так, с одной стороны, дальность D обнаружения цели - носителя станций РТР и активных помех с помощью импульсно-доплеровской БРЛС определяется выражением [1]
где
брлс
Р - средняя излучаемая мощность передатчика;
кн
Т - время когерентного накопления сигнала в приемнике, равное времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех;
брлс
G - коэффициент направленного действия передающей антенны;
a
S - эффективная площадь приемной антенны;
ртр
σ - эффективная поверхность отражения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех;
п
α - коэффициент потерь энергии сигнала при его обработке;
0
N - спектральная плотность внутренних шумов приемника;
0
R - отношение энергии сигнала к спектральной плотности шума, при котором с заданной вероятностью обеспечивается обнаружение воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.
PTP
С другой стороны, максимальная дальность обнаружения D станцией РТР излученного БРЛС высокочастотного зондирующего сигнала определяется выражением [2]
где
ртр
G - коэффициент направленного действия приемной антенны станции РТР;
брлс
λ - длина волны БРЛС;
ртр
Р - максимальное значение чувствительности приемника станции РТР.
PTP
БРЛС
БРЛС
PTP
При этом, возможны две ситуации. Первая ситуация, когда дальность обнаружения излученного БРЛС сигнала станцией РТР превышает или равнадальности обнаружения БРЛС носителя станций РТР и активных помех, то есть D≥D Вторая ситуация, когда дальность обнаружения БРЛС воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех превышает дальность обнаружения станцией РТР излученного БРЛС зондирующего сигнала, то есть Б≥D.
Следовательно, в первом случае скрытность работы БРЛС на излучение не обеспечивается и с помощью станции РТР будет распознана структура и параметры зондирующего сигнала, что позволит поставить БРЛС с помощью САП эффективную помеху на данной несущей частоте.
Во втором случае скрытность работы БРЛС на излучение будет обеспечена, что не позволит распознать станцией РТР структуру и параметры зондирующего сигнала, а следовательно поставить эффективную помеху на данной несущей частоте.
Поэтому, для обеспечения постоянства скрытности работы БРЛС на излучение, а следовательно и помехозащищенности БРЛС в целом, при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, необходимо постоянно контролировать и поддерживать условие
БРЛС
БРЛС
PTP
брлс
кн
кн
брлс
Известен способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станции РТР, заключающийся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов на постоянной несущей частоте, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станции РТР, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом, при этом дальность D обнаружения воздушной цели - носителя станции РТР определяется выражением (1), причем, при каждом приеме сигнала, отраженного от воздушной цели - носителя станции РТР, измеренное значение дальности обнаружения D сравнивают с максимальным значением дальности обнаружения D станцией РТР излученного БРЛС высокочастотного зондирующего сигнала, определяемой выражением (2), при выполнении условия (3) принимают решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение на данной несущей частоте зондирующего сигнала обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС зондирующего сигнала, при этом, средняя излучаемая мощность Р передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станции РТР и время Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС остаются неизменными, если условие (3) не выполняется, то одновременно увеличивают в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, время облучения воздушной цели - носителя станции РТР и время Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС и уменьшают в n раз среднюю излучаемую мощность Р передатчика БРЛС до тех пор, пока не будет выполнено условие (3), которое свидетельствует об обеспечении скрытности работы БРЛС на излучение [3].
брлс
кн
Недостатком данного способа является невозможность с помощью его всегда обеспечить помехозащищенность работы БРЛС на излучение. Это обусловлено тем, что при не выполнении условия (3) изменяются только средняя излучаемая мощность Р передатчика и время Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС без изменения несущей частоты зондирующего сигнала. Причем, если условие (3) первоначально не было выполнено, то с помощью станции РТР распознается структура и параметры зондирующего сигнала, а следовательно на данной несущей частоте зондирующего сигнала со стороны САП будет осуществляться постановка помех, то есть указанные выше меры (уменьшение средней излучаемой мощности передатчика и увеличение времени когерентного накопления сигала) не позволят обеспечить в целом помехозащищенность БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.
Цель изобретения - обеспечение помехозащищенности импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.
1
брлс
БРЛС
PTP
1
1
брлс
кн
1
1
кн
брлс
i
i
i
Указанная цель достигается тем, что в способе функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, заключающемся в формировании высокочастотной последовательности зондирующих импульсов на первоначальной несущей частоте f, их усилении по мощности, излучении в направлении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, приеме, усилении, преобразовании отраженных сигналов на промежуточные частоты, их селекции по дальности и доплеровской частоте, преобразовании сигналов в цифровую форму с последующем их спектральным анализом, при этом дальность D обнаружения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех определяется выражением (1), причем, при каждом приеме сигнала, отраженного от воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, измеренное значение дальности обнаружения D сравнивают с максимальным значением дальности обнаружения D станцией РТР излученного БРЛС высокочастотного зондирующего сигнала на несущей частоте f, определяемой выражением (2), при выполнении условия (3) принимают решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС сигнала на первоначальной несущей частоте f, при этом, средняя излучаемая мощность Р передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и время Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС остаются неизменными, в этом случае обеспечивается помехозащищенность БРЛС, поскольку структура и параметры зондирующего сигнала на несущей частоте f не будут распознаны станцией РТР и постановка помех со стороны САП на несущей частоте f осуществляться не будет, дополнительно, если условие (3) не выполняется, то одновременно с увеличением в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и времени Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС, уменьшением в п раз средней излучаемой мощности Р передатчика БРЛС, осуществляют переход на другую несущую частоту f где i=2, I; I - общее количество несущих частот зондирующего сигналя, до тех пор, пока не будет выполнено условие (3), что свидетельствует об обеспечении помехозащищенности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех на несущей частоте зондирующего сигнала f, то есть структура и параметры зондирующего сигнала в этом случае не будут распознаны станцией РТР, а следовательно, постановка помех со стороны САП на данной несущей частоте зондирующего сигнала f осуществляться не будет.
Новым признаком, обладающим существенным отличием, является одновременное:
кн
увеличение в n раз времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и времени Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС;
брлс
уменьшение в n раз средней излучаемой мощности Р передатчика БРЛС;
переход на другую несущую частоту до тех пор, пока не будет выполнено условие (3),
которое свидетельствует об обеспечении помехозащищенности работы БРЛС на излучение на данной несущей частоте, то есть структура и параметры зондирующего сигнала в этом случае не будут распознаны станцией РТР, а следовательно, постановка помех со стороны САП на данной несущей частоте зондирующего сигнала осуществляться не будет.
Данный признак обладает существенным отличием, так как в известных способах не обнаружен.
Применение нового признака позволит всегда обеспечить помехозащищенность импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.
На фигуре представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех.
Способ функционирования импульсно-доплеровской БРЛС при обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех реализуется следующим образом (фигура).
1
С помощью перестраиваемого задающего генератора (ЗГ) 1, синхронизатора 2 и модулятора 3 формируются высокочастотные последовательности зондирующих импульсов на первоначальной несущей частоте f, которые усиливаются в усилителе 4 мощности высокой частоты (УМ ВЧ) с управляемым коэффициентом усиления и через антенный переключатель (АП) 5, антенну (А) 6 излучаются в направлении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех. Отраженные от воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех сигналы принимаются антенной 6 и через антенный переключатель 5 поступают в приемник БРЛС, в котором усиливаются в усилителе 7 высокой частоты (УВЧ), преобразуются в тракте 8 преобразования на промежуточные частоты (ПЧ), селектируются по дальности в селекторе 9 дальности (СД) с помощью селекторных импульсов, поступающих на его вход с выхода синхронизатора 2, а также селектируются по доплеровской частоте в преобразователе 10, на входы которого поступают значения углов ориентации диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях с выхода угломерного канала (на схеме не показан) и значение собственной скорости носителя БРЛС с выхода навигационного комплекса (на схеме не показан). В преобразователе 11 сигнал из аналоговой формы преобразуется в цифровую форму, который поступает на вход блока 12 быстрого преобразования Фурье (БПФ), где осуществляется его спектральный анализ, и с его выхода - на индикатор.
БРЛС
PTP
Одновременно в измерителе 13 дальности (ИД) осуществляется измерение дальности D обнаружения БРЛС воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, которая сравнивается в анализаторе 15 с предварительно рассчитанной в вычислителе (ВЧ) 14 в соответствии с формулой (2) максимальной дальностью D обнаружения станцией РТР излученного БРЛС зондирующего сигнала.
1
брлс
кн
1
1
При выполнении условия (3) в анализаторе 15 принимается решение о том, что скрытность БРЛС при ее работе на излучение обеспечена и станция РТР не обнаруживает и не распознает структуру и параметры излученного БРЛС сигнала на первоначальной несущей частоте f, при этом, средняя излучаемая мощность Р передатчика, время облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех и время Т когерентного накопления сигнала в приемнике БРЛС остаются неизменными. В этом случае обеспечивается помехозащищенность БРЛС, поскольку структура и параметры зондирующего сигнала на несущей частоте f не будут распознаны станцией РТР и постановка помех со стороны САП на несущей частоте f осуществляться не будет. При этом на первом 16, втором 17, третьем 18 и четвертом 19 выходах анализатора 15 формируются сигналы, являющиеся запрещающими для изменения соответственно времени когерентного накопления сигнала (эквивалентной полосы пропускания одного бита алгоритма БПФ) в блоке 12 БПФ, времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех, которое управляется с помощью системы 20 управления антенной (СУА), излучаемой средней мощности передатчика, управление которой осуществляется в усилителе 4 мощности высокой частоты и несущей частоты зондирующего сигнала, формируемой на выходе перестраиваемого задающего генератора 1.
i
i
i
При невыполнении условия (3) в анализаторе 15 принимается решение о том, что помехозащищенность импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех не обеспечена. При этом на первом 16, втором 17, третьем 18 и четвертом 19 выходах анализатора 15 формируются сигналы, являющиеся разрешающими для увеличения в n раз, где n - целое или дробное число, большее единицы, соответственно времени когерентного накопления сигнала в блоке 12 БПФ путем увеличения количества отсчетов процедуры БПФ при постоянной частоте дискретизации сигнала в блоке 11, и времени облучения воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех путем управления диаграммой направленности антенны БРЛС с помощью системы 20 управления антенной таким образом, чтобы время нахождения луча диаграммы направленности находилось бы на той угловой позиции, на которой обнаружена воздушная цель - носитель станций РТР и активных помех, было бы равно времени когерентного накопления сигнала в блоке 12 БПФ, а также разрешающим сигналом для уменьшения в n раз излучаемой средней мощности передатчика БРЛС путем уменьшения коэффициента усиления в усилителе 4 мощности высокой частоты и перестройки в перестраиваемом задающем генераторе 1 несущей частоты зондирующего сигнала на частоту f (где i=2, I; I - общее количество несущих частот зондирующего сигналя) до тех пор, пока не будет выполнено условие (3), что свидетельствует об обеспечении помехозащищенности импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных помех на данной несущей частоте зондирующего сигнала f, В этом случае структура и параметры зондирующего сигнала не будут распознаны станцией РТР, а следовательно, постановка помех со стороны САП на данной несущей частоте f, осуществляться не будет.
Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволит за счет одновременного изменения средней мощности передатчика БРЛС, времени когерентного накопления сигнала в ее приемнике и несущей частоты зондирующего сигнала всегда обеспечить помехозащищенность импульсно-доплеровской БРЛС при работе ее на излучение и обнаружении воздушной цели - носителя станций РТР и активных 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, страницы 630 (формула (12.89), 639-641, рисунок 12.39 (аналог).
2. Белоцерковский Г. Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. - М.: «Сов. Радио», 1975, страница 96, формула (4.8).
3. Богданов А.В., Антипов В.Н., Закомолдин Д.В., Короткое С.С. Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станции радиотехнической разведки./ Патент на изобретение №2608550 МПК G01S 13/52 (2006.01), Россия, заявка №2015154927, приоритет 21.12.2015, зарегестрировано 23.01.2017. Бюл №3 (прототип).