СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА (ВАРИАНТЫ)
RADAR SCANNING METHOD (VERSIONS)

Предлагаемое техническое решение относится к области радиолокации и может быть использовано в обзорных радиолокационных станциях (РЛС) с игольчатым лучом.
Известен способ радиолокационного обзора зоны пространства, заключающийся в зондировании i-й ее части сигналами радиолокационной станции с широким лучом, охватывающим весь сектор в угломестной плоскости, и приеме сигналов таким же широким лучом (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана, М.: Сов. радио, 1970, с.242, п.2; рис.5.21,б). Недостаток этого способа состоит в низкой точности измерения угловых координат и в низкой разрешающей способности по угловым координатам, что определяется увеличенными размерами луча, а также в низкой концентрации энергии в угловом направлении.
Известен способ радиолокационного обзора зоны, заключающийся в зондировании угловых направлений сигналами радиолокационной станции при пошаговом перемещении игольчатого луча антенны в пространстве (там же, стр.242, п.3, рис.5.21,в). Преимущество этого способа состоит в высокой точности измерения угловых координат, в высокой разрешающей способности по угловым координатам и в высокой концентрации энергии в угловом направлении, что определяется малыми размерами луча.
Количество разрешаемых угловых направлений, которые осматривает при этом обзорная РЛС, определяется в виде:
где ΔВ, ΔЕ - размеры осматриваемой области пространства по азимуту и углу места соответственно;
Δβ, Δε - размер луча по азимуту и по углу места соответственно на уровне пересечения диаграмм направленности антенны при положении луча в соседних угловых направлениях, как правило, равным 0,7.
Если период обзора осматриваемой области пространства равен Т, а частота излучения зондирующих сигналов F, то среднее количество зондирующих сигналов, приходящихся на одно угловое направление, равно:
з
Для современной обзорной РЛС S-диапазона входящие в (2) параметры могут иметь следующие значения: F=400 Гц, Т≤10 с, ΔВ=360°, ΔЕ=60-80°, Δβ, Δε≤2°, при этом из (2) следует n≤0,75, т.е. число зондирующих сигналов меньше, чем число угловых направлений, которые следует осматривать. Положение еще более ухудшается, когда появляются обнаруженные цели, поскольку для их сопровождения необходимо затрачивать каждый период обзора число зондирующих сигналов существенно больше 1 и дефицит времени, отводимого на обзор зоны пространства, еще более увеличивается (Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации, М.: Радио и связь, 1986, с.208, нижний абз. - с. 209, 2-й абз.).
Таким образом, для современных обзорных РЛС S-диапазона с игольчатым лучом существует проблема недостатка времени на обзор зоны пространства, когда РЛС не может зондировать каждый период обзора, каждое угловое направление хотя бы одним зондирующим сигналом (проблема «импульсного голода»). В этом состоит главный недостаток рассматриваемого способа обзора пространства.
Известен способ обзора пространства в условиях дефицита зондирующих сигналов, основанный на установке различных приоритетов в обслуживании различных зон (там же). В частности, иногда высший приоритет присваивают зоне, для которой требуются минимальные относительные затраты энергии, или приоритет связывают с важностью цели, которая может появиться в зоне, с ее скоростью и т.д. При этом возможно выделение буферной (неприоритетной) зоны, в которой дальность уменьшают до величины, обеспечивающей баланс отводимой и затрачиваемой энергии (там же) Таким же способом можно сократить число направлений, подлежащих осмотру. Для минимизации вероятности пропуска цели представляется целесообразным связывать приоритет в обслуживании зоны с вероятностью появления в ней цели.
Недостаток этого способа состоит в том, что в реальных условиях работы трудно определить вероятность наличия цели в каждом направлении пространства обзора, для этого необходимо иметь априорную информацию.
Итак, из приведенного выше следует, что проблема «импульсного голода» возникает, главным образом, из-за того, что РЛС должна осматривать большое количество угловых направлений за ограниченный промежуток времени. В то же время современные обзорные РЛС S-диапазона используются в условиях, когда в контролируемом пространстве может одновременно находиться лишь несколько сотен целей. Это означает, что для рассмотренного выше примера из М≥5000 разрешаемых угловых направлений лишь в малой их доле содержатся цели, а остальные направления являются «пустыми» (т.е. не содержащими целей). При этом в соседних зонах пространства, как правило, действует несколько РЛС, в т.ч. различного назначения: РЛС управления воздушным движением, аэродромные РЛС, РЛС оборонных комплексов различного уровня, РЛС морского, воздушного, космического базирования и т.д. И все эти РЛС осматривают зону ответственности, постоянно зондируя в т.ч. «пустые» направления, и потому у ряда из них может существовать проблема «импульсного голода»
Наиболее близким способом является способ радиолокационного обзора пространства, основанный на взаимодействии разнесенных в пространстве радиолокационных станций, входящих в многопозиционную радиолокационную систему, заключающийся в обнаружении целей, измерении их координат каждой из РЛС и совместной обработке полученных каждой из РЛС данных (Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, М.: Сов. радио, 1978, с.193-215).
Преимущество многопозиционной радиолокационной системы состоит в том, что каждая РЛС может определять лишь часть координат (например, дальность или угловые координаты), а остальные координаты вычисляют при совместной обработке данных каждой РЛС (там же, с.203, п.6.4). Это, хотя и уменьшит требуемое число импульсов для измерения координат, но не решает проблему «импульсного голода», поскольку все РЛС системы должны осматривать одновременно все участки зоны, в т.ч. и «пустые» направления, а, кроме того РЛС должны входить в систему, т.е. при этом не могут быть использованы независимо работающие разнесенные в пространстве РЛС.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.
Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является устранение проблемы недостатка времени на обзор зоны пространства обзорной РЛС с игольчатым лучом, т.е. обеспечение возможности обзора зоны пространства РЛС с игольчатым лучом при темпе обзора, при котором число зондирующих сигналов меньше числа разрешаемых угловых направлений. Задача решается на основе сокращения затрат времени каждой из независимо работающих РЛС на осмотр «пустых» угловых направлений.
Заявленный технический результат достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на взаимодействии разнесенных в пространстве радиолокационных станций (РЛС), РЛС, действующие в контролируемом пространстве, обмениваются информацией о результатах обзора пространства и с учетом полученной информации путем установки различных приоритетов просмотра участков пространства, входящих в зону ответственности РЛС, увеличивают затраты энергии на просмотр угловых направлений, в которых может находиться цель, за счет ее сокращения на просмотр угловых направлений, в которых цель отсутствует.
Так же тем, что:
- в информации содержатся координаты просмотренных участков с указанием о наличии или отсутствии в нем цели;
- в информации содержатся координаты просмотренных участков и координаты обнаруженной в нем цели или еще и данные об ее распознавании;
- при необходимости осматривают i-e угловое направление с пропусками, если по информации в т.ч. других РЛС это направление не содержит цели;
- затрачивают энергию на просмотр i-го углового направления в пределах установленного баланса до обнаружения цели, координаты которой получены от других РЛС.
Заявленный технический результат достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на взаимодействии разнесенных в пространстве радиолокационных станций (РЛС), в процессе обзора пространства передают в банк данных, доступный для ряда других РЛС, и получают из него информацию о просмотренных участках пространства и с учетом полученной информации путем установки различных приоритетов просмотра участков пространства, входящих в зону ответственности РЛС, увеличивают затраты энергии на просмотр угловых направлений, в которых может находиться цель, за счет ее сокращения на просмотр угловых направлений, в которых цель отсутствует.
Так же тем, что:
- в банк данных передают и получают из него информацию о координатах просмотренных участков с указанием о наличии или отсутствии в нем цели;
- в банк данных передают и получают из него информацию о координатах просмотренных участков и координаты обнаруженной в них цели или еще и данные о распознавании цели;
- при необходимости пропускают (не осматривают) i-e угловое направление, если по информации банка данных это направление не содержит цели, и переходят к анализу j-го углового направления и т.д.;
- затрачивают энергию на просмотр i-го углового направления в пределах установленного баланса до обнаружения цели, координаты которой получены из банка данных.
Суть заявленных способов основывается на следующем.
1
k
n
n
n
n
n
В контролируемом пространстве находится k≥2 независимо работающих РЛС с соприкасающимися или перекрывающимися зонами обзора РЛС…РЛС. РЛС (n=1…k) в начальном обзоре осматривает N>>1 угловых направлений. В n<<N угловых направлениях РЛС обнаруживает цели. Данные о результатах осмотра, привязанные к шкале времени, через систему связи передают на все (k-1) РЛС либо непосредственно (первое изобретение, при малом k), либо через банк данных (второе изобретение, при k>>1). При этом могут передавать данные о наличии или отсутствии в i-м направлении цели, координаты обнаруженной цели, тип цели и т.д. На каждой из k РЛС, получая информацию о просмотренных направлениях, устанавливают различные приоритеты просмотра направлений и в зависимости от приоритета устанавливают величину затрат энергии на просмотр направлений (или очередность их просмотра). Приоритет просмотра направлений устанавливают с учетом назначения РЛС. Так, для РЛС оборонного назначения представляется необходимым установка наибольшего приоритета, например, для направления, в котором по полученной информации вероятно появление высокоскоростной малозаметной цели. Тогда это направление будут просматривать с максимально допустимыми затратами энергии до обнаружения цели, за счет исключения из просмотра направлений, в которых нет цели и в течение периода осмотра ее не будет.
n
Все обнаруженные РЛС цели берут на сопровождение и в следующих периодах направления, их содержащие, осматривают не в режиме обзора, а в режиме сопровождения. Таким образом, каждая из k РЛС перед осмотром i-го направления анализирует имеющуюся информацию о нем, полученную самой РЛС и другими РЛС. Если i-е направление «пустое», то при необходимости (при наличии дефицита зондирующих сигналов, необходимых для просмотра направлений с большим приоритетом) i-е направление пропускают и переходят к анализу информации об j-м угловом направлении и т.д. При этом, имея информацию о наличии целей в соседних зонах, могут прогнозировать момент их появления в i-м угловом направлении зоны ответственности и, следовательно, определять допустимое число пропусков в осмотре этого направления. В прогнозируемый момент времени приоритет i-го направления повышают и ограничивают затраты энергии при его просмотре величиной, необходимой для обнаружения цели, но в пределах установленного баланса затрат.
n
m
n
Таким образом, РЛС из k≥2 РЛС, находящихся в контролируемом пространстве, осматривает i-е «пустое» направление только в случае, если отсутствует информация, о том, что оно «пустое», а РЛС, получив информацию от РЛС, может пропускать это направление, но в аналогичном случае осматривать j-e «пустое» направление и т.д. Итак, суть изобретений состоит в том, что на основе информации, полученной от независимо работающих РЛС, на каждой РЛС устанавливают режим обзора путем установки приоритетов в просмотре угловых направлений, в результате чего в первую очередь просматривают направления, где более вероятно появление цели, а «пустые» направления просматривают, если отсутствует о них информация или если имеется резерв энергии после просмотра направлений с большим приоритетом. Этим заявленные изобретения обеспечивают сокращение затрат энергии каждой из k РЛС на просмотр «пустых» угловых направлений (что эквивалентно сокращению числа М в рассмотренном выше примере и это сокращение тем больше, чем больше РЛС, работающих в соприкасающихся или перекрывающихся зонах контролируемого пространства), т.е. получение заявленного технического результата