RU107369U1 - DEVICE FOR DETECTING A GROUP OF TWO SOURCES OF CONTINUOUS NOISE RADIATION IN THE BEAM OF A PHASE TOTAL SUMMARY-DIFFERENT MONOPULSE SYSTEM - Google Patents

Abstract

Устройство обнаружения группы из двух источников непрерывного шумового излучения, находящихся в луче фазовой суммарно-разностной моноимпульсной системы, содержащее трехканальный аналого-цифровой преобразователь и специализированное вычислительное устройство, отличающееся тем, что специализированное вычислительное устройство выполнено в виде первого перемножителя, вход которого соединен с третьим аналого-цифровым преобразователем, второго перемножителя, вход которого соединен со вторым аналого-цифровым преобразователем, первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым и вторым перемножителями, выходы которых соединены со вторым и первым накопителями соответственно, соединенными в свою очередь с формирователями модульных значений сигналов угловых ошибок по азимуту и углу места соответственно, выходы которых соединены со вторым и первым логарифмическими функциональными преобразователями соответственно, выходы которых соединены с формирователем разности, сигналы с которого поступают на формирователь модульного значения; устройства сравнения, последовательно соединенного с выходом формирователя модульного значения и осуществляющего сравнение входного напряжения с пороговым уровнем, сформированным в соответствии с используемым значением вероятности ложной тревоги, в результате чего, согласно критерию Неймана-Пирсона, принимается решение о наличии в луче РЛС групповой или одиночной цели. A device for detecting a group of two sources of continuous noise radiation located in the beam of a phase total-difference monopulse system containing a three-channel analog-to-digital converter and a specialized computing device, characterized in that the specialized computing device is made in the form of a first multiplier, the input of which is connected to the third analog -digital converter, the second multiplier, the input of which is connected to the second analog-to-digital converter, the first analog-to-digital Converter, the output of which is connected to the first and second multipliers, the outputs of which are connected to the second and first drives, respectively, connected in turn to the shapers of the modular values of the signals of angular errors in azimuth and elevation, respectively, the outputs of which are connected to the second and first logarithmic functional converters, respectively, the outputs of which are connected to the difference shaper, the signals from which are supplied to the shaper of modular value; a comparison device connected in series with the output of the shaper of modular value and comparing the input voltage with a threshold level formed in accordance with the used value of the probability of false alarm, as a result of which, according to the Neumann-Pearson criterion, a decision is made whether there is a group or single target in the radar beam .

Description

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в моноимпульсных радиолокационных системах, предназначенных для обзора и сопровождения по угловым координатам радиолокационных объектов в условиях воздействия на них преднамеренных непрерывных шумовых помех.The proposed device relates to the field of radio engineering and can be used in monopulse radar systems designed to review and follow along the angular coordinates of radar objects under the influence of intentional continuous noise interference.

Данное устройство позволяет при условиях, имеющих место на практике, обеспечить обнаружение в луче антенны моноимпульсной РЛС группу источников шумового излучения, в то время, когда типовым пеленгатором в этом случае групповой источник некогерентного излучения воспринимается как одиночный радиолокационный объект. Технический эффект в предлагаемом устройстве достигается использованием информации, в настоящее время пренебрегаемой в типовом моноимпульсном пеленгаторе, которая содержится в квадратурной составляющей нормированного разностного сигнала. Реализация предлагаемой полезной модели не требует конструктивных изменений в аппаратуре существующих пеленгаторов и сводится к введению в их состав дополнительного устройства обработки, подключаемого к выходу приемных каналов, что не нарушает нормального режима работы аппаратуры РЛС при сопровождении одиночных целей.This device makes it possible, under practical conditions, to ensure that a monopulse radar is detected in the beam of the antenna by a group of noise sources, while a typical direction finder in this case is a group source of incoherent radiation perceived as a single radar object. The technical effect in the proposed device is achieved by using information currently neglected in a typical monopulse direction finder, which is contained in the quadrature component of the normalized difference signal. The implementation of the proposed utility model does not require structural changes in the equipment of the existing direction finders and boils down to introducing an additional processing device connected to the output of the receiving channels, which does not violate the normal operating mode of the radar equipment when tracking single targets.

Известны варианты устройств [1 с. 165], предложенных с целью повышения угловой разрешающей способности пеленгатора по группе источников некогерентного излучения и использующих функциональную обработку сигналов. Принцип работы устройств основан на формировании оценок корреляционных и взаимных корреляционных функций сигналов, принятых многоканальной антенной, и последующем решении систем уравнений, описывающих эти функции.Known device options [1 p. 165], proposed with the aim of increasing the angular resolution of the direction finder for a group of incoherent radiation sources and using functional signal processing. The principle of operation of the devices is based on the formation of estimates of the correlation and mutual correlation functions of the signals received by the multichannel antenna, and the subsequent solution of systems of equations describing these functions.

Предложенные в данной работе варианты обработки сигналов носят общетеоретический характер и не учитывают особенностей практической реализации. Наиболее существенным является то, что реализация их связана с необходимостью использования специальной (нетиповой) многоканальной антенной системы, что в случае реализации вызовет трудности в обеспечении идентичности и стабильности характеристик приемных каналов [2].The signal processing options proposed in this paper are of a general theoretical nature and do not take into account the features of practical implementation. Most significant is that their implementation is associated with the need to use a special (atypical) multi-channel antenna system, which, if implemented, will cause difficulties in ensuring the identity and stability of the characteristics of the receiving channels [2].

Применительно к группе источников когерентного излучения известен способ и структурная схема устройства повышения угловой разрешающей способности моноимпульсной РЛС с использованием стробирования по углу [2, с. 109]. Основным элементом данного измерительного устройства, соответствующим одной плоскости пеленгации, является антенна с двумя рупорными облучателями, формирующими в пространстве две парциальные диаграммы направленности, которые возбуждаются одновременно соответствующими передатчиками, работающими на разнесенных частотах. Для приема отраженных сигналов использованы два приемника. Каждый из них построен по типовой двухканальной (соответственно для суммарного и разностного сигналов) схеме. Благодаря частотному разносу, фазовые детекторы приемных каналов формируют независимые напряжения сигнала угловой ошибки, которые содержат информацию об угловом положении групповой цели. С помощью специально вводимого суммарно-разностного устройства осуществляется формирование результирующего напряжения угловых ошибок. Нулевой сигнал ошибки служит критерием наличия в зондируемом пространстве одиночной цели. При наличии в неразрешаемом объеме пространства двух целей равенство нулю сигнала на выходе системы становится невыполнимым. Это является критерием наличия в зоне пеленгования групповой цели [2]. Принятие решения о характере цели осуществляется оператором на основе анализа флюктуации напряжения сигнала ошибки, наблюдаемых на экране осциллографа.In relation to a group of coherent radiation sources, a method and a block diagram of a device for increasing the angular resolution of a monopulse radar using angle gating are known [2, p. 109]. The main element of this measuring device, corresponding to one direction-finding plane, is an antenna with two horn irradiators that form in space two partial radiation patterns that are simultaneously excited by respective transmitters operating at separated frequencies. Two receivers were used to receive the reflected signals. Each of them is built according to a typical two-channel (respectively, for the total and difference signals) scheme. Due to the frequency spacing, the phase detectors of the receiving channels generate independent angular error signal voltages that contain information about the angular position of the group target. Using a specially introduced sum-difference device, the resulting voltage of angular errors is generated. The zero error signal serves as a criterion for the presence of a single target in the probed space. If there are two targets in the unresolvable volume of space, equalization of the signal at the system output becomes zero impossible. This is a criterion for the presence of a group target in the direction finding zone [2]. The decision on the nature of the target is made by the operator based on the analysis of the voltage fluctuation of the error signal observed on the oscilloscope screen.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции (необходимость введения в РЛС дополнительного канала приемопередающей аппаратуры), отсутствие четкого количественного критерия обнаружения, а также субъективность оператора в принятии решения. Кроме того, система работоспособна только в следящем режиме, причем при условии точного совмещения оптической оси антенны с энергетическим центром отслеживаемой цели.The disadvantages of this device are the design complexity (the need to introduce an additional channel of transceiver equipment into the radar), the lack of a clear quantitative detection criterion, and the operator’s subjectivity in making decisions. In addition, the system is operational only in the tracking mode, provided that the optical axis of the antenna is precisely aligned with the energy center of the target being tracked.

Наиболее близким к предлагаемому по способу и характеру решаемой задачи является устройство обнаружения группы из двух источников непрерывного шумового излучения, находящихся в луче амплитудной суммарно-разностной моноимпульсной системы [3].Closest to the proposed method and the nature of the problem to be solved is a device for detecting a group of two sources of continuous noise radiation located in the beam of an amplitude total-difference monopulse system [3].

Особенностью этого устройства обнаружения является использование амплитудного метода пеленгации, при котором информация об источниках группы содержится в амплитудных различиях их сигналов на выходе приемных элементов антенны, имеющих общий фазовый центр. По этой причине подобное устройство непосредственно не может быть использовано при реализации фазового метода, основанного на использовании фазовых различий сигналов.A feature of this detection device is the use of the amplitude method of direction finding, in which information about the sources of the group is contained in the amplitude differences of their signals at the output of the receiving elements of the antenna having a common phase center. For this reason, such a device cannot be directly used when implementing the phase method based on the use of phase differences of the signals.

Основной целью предлагаемой полезной модели является повышение угловой разрешающей способности фазовой суммарно-разностной моноимпульсной системы. При условии нахождения в луче пеленгатора нескольких источников некогерентных (шумовых) помех, когда невозможно разрешение ни по дальности, ни по скорости, достижение указанной цели обеспечит повышение объективности в принятии решения о характере цели (одиночная - групповая).The main purpose of the proposed utility model is to increase the angular resolution of the phase total-difference monopulse system. Provided that there are several sources of incoherent (noise) interference in the direction finder beam when resolution is neither possible in range nor speed, achieving this goal will increase objectivity in deciding on the nature of the target (single - group).

Поставленная цель достигается тем, что в приемное устройство типовой фазовой суммарно-разностной моноимпульсной системы [2, с. 71], содержащее: антенну с двумя приемными элементами, фазовые центры которых разнесены в плоскости пеленгации на определенную базу, а соответствующие им лучи параллельны друг другу; суммарно-разностный преобразователь, формирующий три выходных сигнала (суммы и двух разностных - по углу места и азимуту); три смесителя и общий гетеродин; три усилителя промежуточной частоты (УПЧ), охваченных автоматической регулировкой усиления по сигналу суммы; два фазовых детектора, формирующих сигналы угловых ошибок по углу места и азимуту, дополнительно введено специализированное вычислительное устройство, содержащее трехканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и специализированное вычислительное устройство. На входы АЦП поступают радиочастотные сигналы с выхода УПЧ каналов угла места, азимута и суммы. АЦП осуществляет преобразование входных сигналов в соответствующие цифровые двоичные коды, которые затем подвергаются совместной обработке согласно разработанному алгоритму.This goal is achieved by the fact that in the receiving device of a typical phase total-difference monopulse system [2, p. 71], comprising: an antenna with two receiving elements, the phase centers of which are spaced in the direction-finding plane at a specific base, and the corresponding rays are parallel to each other; sum-difference converter, forming three output signals (sum and two difference signals - in elevation and azimuth); three mixers and a common local oscillator; three intermediate frequency amplifiers (IFA), covered by automatic gain control according to the sum signal; two phase detectors generating angle error signals in elevation and azimuth, an additional specialized computing device containing a three-channel analog-to-digital converter (ADC) and a specialized computing device has been introduced. Radio frequency signals from the output of the UHF channels of elevation, azimuth, and sum are received at the ADC inputs. The ADC converts the input signals into the corresponding digital binary codes, which are then subjected to joint processing according to the developed algorithm.

Структурная схема устройства, поясняющая алгоритм работы специализированного вычислительного устройства, показана на фиг.1.A block diagram of a device explaining the operation algorithm of a specialized computing device is shown in FIG.

Устройство содержит первый перемножитель 5, первый накопитель 6, первый формирователь модуля флюктуаций напряжения сигнала угловой ошибки (по углу места) 7, первый логарифмический функциональный преобразователь 8, формирователь разности 9, второй перемножитель 4, второй накопитель 10, второй формирователь модуля флюктуации напряжения сигнала угловой ошибки (по азимуту) 11, второй логарифмический функциональный преобразователь 12, формирователь модульного значения 13 и устройство сравнения (принятия решения) 14.The device comprises a first multiplier 5, a first drive 6, a first driver of the angular error signal voltage fluctuation module (elevation angle) 7, a first logarithmic functional converter 8, a difference driver 9, a second multiplier 4, a second drive 10, a second driver of the angular signal voltage fluctuation module errors (in azimuth) 11, the second logarithmic functional converter 12, the shaper of the modular value 13 and the device for comparison (decision) 14.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства от устройства, рассмотренного ранее [3], является отсутствие каскада задержки.A distinctive feature of the proposed device from the device considered earlier [3] is the absence of a delay cascade.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Входы устройства подключаются к выходам УПЧ приемного устройства моноимпульсного пеленгатора параллельно основным элементам типовой структуры радиолокационной станции. Для реализации обработки входные радиочастотные сигналы преобразуются в АЦП в соответствующие цифровые двоичные коды. С выхода второго канала АЦП (1) сигнал суммы в качестве опорного поступает на перемножители (4 и 5) каналов угла места ε и азимута β. В результате перемножения опорного напряжения с разностными сигналами каналов ε и β, а затем интегрирования с помощью накопителей (6 и 10) на интервале времени T_нч (1/f_0пч<<T_нч<1/Δf), где Δf - полоса пропускания приемного тракта), выделяются низкочастотные флюктуации ортогональной или квадратурной (относительно используемой в типовых пеленгаторах) составляющей угловых ошибок комплексного пеленга цели каналов ε и β. Средние квадратические значения этих флюктуации зависят от интенсивности источников помеховых колебаний групповой цели и от углового расстояния между источниками (базы). Формирователи модульного значения или огибающих сигналов угловых флюктуации (7 и 11) обеспечивают на интервале времени наблюдения T_н (T_н>T_нч) выделение в каждом из каналов (ε и β) уровней постоянного медленно изменяющегося напряжения пропорционального интенсивности угловых флюктуации. Вычитающее устройство (9) совместно с логарифмическими преобразователями амплитуды напряжений (8 и 12) реализуют операцию нормирования полученных значений. Эта операция снижает зависимость выходного сигнала схемы разности от интенсивности источников шумового излучения и обеспечивает зависимость входного напряжения устройства принятия решения только от соотношения угловых баз групповой цели в плоскостях ε и β. Формирователь модульного значения (13) выходного напряжения формирователя разности (9) независимо от соотношения значений угловых баз групповой цели в плоскостях ε и β формирует однополярное выходное напряжение. Устройство принятия решения (14) осуществляет сравнение входного напряжения с пороговым уровнем, сформированным в соответствии с используемым значением вероятности ложной тревоги. В результате сравнения согласно критерию Неймана-Пирсона принимается решение о наличии в луче РЛС групповой или одиночной цели.The inputs of the device are connected to the outputs of the IF amplifier of the monopulse direction finder in parallel with the main elements of the typical structure of the radar station. To implement the processing, the input RF signals are converted in the ADC into the corresponding digital binary codes. From the output of the second ADC channel (1), the sum signal as a reference is fed to the multipliers (4 and 5) of the elevation channel ε and azimuth β. As a result of multiplying the reference voltage with the difference signals of the ε and β channels, and then integrating with the help of storage devices (6 and 10) over the time interval T _low (1 / f _0pc << T _low <1 / Δf), where Δf is the receive passband path), low-frequency fluctuations of the orthogonal or quadrature (relative to that used in standard direction finders) component of the angular errors of the complex target bearing of the channel ε and β are highlighted. The mean square values of these fluctuations depend on the intensity of the sources of interfering oscillations of the group target and on the angular distance between the sources (base). Shapers of modular value or envelopes of angular fluctuation signals (7 and 11) provide, on the observation time interval T _n (T _n > T _nch ), in each of the channels (ε and β), levels of constant slowly varying voltage are proportional to the intensity of angular fluctuations. The subtractor (9) together with the logarithmic voltage amplitude converters (8 and 12) implement the normalization of the obtained values. This operation reduces the dependence of the output signal of the difference scheme on the intensity of noise sources and ensures that the input voltage of the decision-making device depends only on the ratio of the angular bases of the group target in the ε and β planes. The shaper of the modular value (13) of the output voltage of the difference shaper (9) irrespective of the ratio of the values of the angular bases of the group target in the ε and β planes forms a unipolar output voltage. The decision-making device (14) compares the input voltage with a threshold level formed in accordance with the false alarm probability value used. As a result of the comparison, according to the Neumann-Pearson criterion, a decision is made on the presence of a group or single target in the radar beam.

Анализ результатов статистического испытания имитационной модели разработанного устройства подтверждает высокие показатели качества обнаружения групповой цели. На фиг.2, фиг.3, фиг.4 приведены графики кривых обнаружения (зависимости вероятности правильного обнаружения D от относительного значения угловой базы Δε_н при Δβ_н=0) группы из двух источников непрерывного шумового излучения для нескольких значений интенсивности помеховых колебаний, фиксируемых на входе устройства обработки сигналов . Здесь , - дисперсии колебаний i-го источника помехи и внутреннего шума приемника (i=1, 2; );Analysis of the results of a statistical test of a simulation model of the developed device confirms the high quality indicators of the detection of a group target. Figure 2, figure 3, figure 4 shows graphs of the detection curves (the dependence of the probability of correct detection of D on the relative value of the angular base Δε _n at Δβ _n = 0) of a group of two sources of continuous noise radiation for several values of the intensity of the interference oscillations recorded at the input of the signal processing device . Here , - variance of oscillations of the i-th interference source and internal noise of the receiver (i = 1, 2; );

Δε_н и Δβ_н - нормированные (отнесенные к ширине луча антенны РЛС θ_0,5P) значения угловой базы группы соответственно в плоскостях ε и β. Графики, представленные на фиг.2, фиг.3, фиг.4, соответствуют частному случаю, взятому в качестве примера, когда равнофазное направление (РФН) антенны РЛС совмещено с направлением на источник под номером два (см. фиг.5, фиг.6).Δε _n and Δβ _n - normalized (referred to the beamwidth of the radar antenna θ _0.5P ) values of the angular base of the group, respectively, in the planes ε and β. The graphs presented in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 correspond to a particular case taken as an example when the equiphase direction (RF) of the radar antenna is aligned with the direction to the source at number two (see FIG. 5, FIG. 6).

Анализ результатов моделирования показывает, что при произвольном угловом положении источников шумового излучения относительно РФН антенны (в пределах угла, соответствующего ширине главного лепестка по уровню половинной мощности θ_0,5P) и прочих равных условиях вероятность обнаружения группы практически не отличается от тех значений, которые следуют из графиков на фиг.2, фиг.3, фиг.4.An analysis of the simulation results shows that for an arbitrary angular position of the noise radiation sources relative to the RFL antenna (within the angle corresponding to the width of the main lobe at half power level θ _0.5P ) and other conditions being equal, the probability of detecting a group does not practically differ from those values that follow from the graphs in figure 2, figure 3, figure 4.

Математическое описание алгоритма обработки сигналов, реализуемое в специализированном вычислительном устройстве приведено далее.The mathematical description of the signal processing algorithm implemented in a specialized computing device is given below.

В луче фазовой суммарно-разностной моноимпульсной системы находятся два независимых источника шумового излучения - постановщика активных помех (ПАП). Равнофазное направление антенны пеленгатора в общем случае произвольно ориентировано относительно энергетического центра данной группы (см. фиг.5).In the beam of the phase total-difference monopulse system there are two independent sources of noise radiation - the director of active interference (PAP). The equiphase direction of the direction finder antenna is generally arbitrarily oriented relative to the energy center of this group (see figure 5).

В этом случае сигналы парциальных каналов антенны применительно к одной плоскости пеленгации могут быть записаны в следующем виде:In this case, the signals of the partial channels of the antenna as applied to one direction-finding plane can be recorded in the following form:

; ;

, ,

где - сигнал i-го источника излучения, соответствующий модели дельта коррелированного гауссового случайного процесса, i=1, 2;Where - signal of the i-th radiation source corresponding to the model of the delta correlated Gaussian random process, i = 1, 2;

и - комплексные парциальные диаграммы направленности приемных каналов антенны, определяемые соотношениями: and - complex partial radiation patterns of the receiving channels of the antenna, determined by the relations:

Δφ - набег фазы принятого колебания с направления, отличающегося от направления нормали.Δφ is the phase incursion of the received oscillation from a direction different from the normal direction.

Введем дополнительное обозначениеWe introduce an additional notation

где θ_i - угловое положение (относительно нормали к раскрыву антенны) i-го источника излучения, i=1, 2;where θ _i is the angular position (relative to the normal to the aperture of the antenna) of the i-th radiation source, i = 1, 2;

d - расстояние (база) между фазовыми центрами приемных элементов антенны.d is the distance (base) between the phase centers of the receiving elements of the antenna.

Пренебрегая нормирующим влиянием инерционной АРУ приемного устройства, а также опуская множитель , суммарный и разностный сигналы на входе специализированного вычислительного устройства (на выходе каналов узкополосного приемного устройства) можно представить следующим образом:Neglecting the normalizing effect of the inertial AGC of the receiving device, as well as omitting the multiplier , the total and difference signals at the input of a specialized computing device (at the output of the channels of a narrow-band receiving device) can be represented as follows:

Сигналы источников излучения и собственного шума каналов приемника n_Σ,Δ(t) являются узкополосными нормальными случайными процессами с нулевым средним и соответствующими дисперсиями.Signals of radiation sources and the own noise of the receiver channels n _{Σ, Δ} (t) are narrow-band normal random processes with zero mean and corresponding dispersions.

С целью установления функциональной связи параметров этих сигналов с используемой в предлагаемом устройстве квадратурной составляющей сигнала угловой ошибки пеленгатора рассмотрим случай, когда внутренним шумом каналов суммы и разности можно пренебречь (предполагается: для обоих источников излучения отношение помеха/внутренний шум существенно больше единицы). Тогда, переходя к тригонометрической форме представления, выражения (3) и (4) можно записать в виде:In order to establish a functional relationship between the parameters of these signals and the quadrature component of the signal of the angular error of the direction finder used in the proposed device, we consider the case when the internal noise of the channels of the sum and differences can be neglected (it is assumed: for both radiation sources, the interference / internal noise ratio is significantly greater than unity). Then, passing to the trigonometric form of representation, expressions (3) and (4) can be written in the form:

где ; ; g_i=g_o(θ_i), i=1, 2;Where ; ; g _i = g _o (θ _i ), i = 1, 2;

S₁(t) и S₂(t) - случайные распределенные по закону Релея амплитудные множители сигналов источников помехи;S ₁ (t) and S ₂ (t) - random distributed according to the law of Rayleigh amplitude factors of the signals of interference sources;

φ₁(t) и φ2(t) - случайные равновероятные в интервале [0, 2π] начальные фазы;φ ₁ (t) and φ2 (t) are random initial phases equally probable in the interval [0, 2π];

ω₀=2πf_0пч - среднее значение частоты, соответствующее полосе пропускания приемного устройства пеленгатора;ω ₀ = 2πf _0pch - the average value of the frequency corresponding to the passband of the receiver of the direction finder;

g_i=g_o(θ_i) - значение нормированной амплитудной диаграммы направленности, соответствующее направлению на i-й источник.g _i = g _o (θ _i ) is the value of the normalized amplitude radiation pattern corresponding to the direction to the i-th source.

Используя (5) и (6), квадратурную составляющую угловой ошибки пеленгатора можно получить в следующем виде:Using (5) and (6), the quadrature component of the angular error of the direction finder can be obtained in the following form:

Здесь - символ означает усреднение результата перемножения на интервале времени T_нч, удовлетворяющем условию: 2π/ω₀<<T_нч<1/Δf, где Δf - полоса пропускания приемного канала.Here - the symbol means averaging the result of multiplication over the time interval T _low , satisfying the condition: 2π / ω ₀ << T _low <1 / Δf, where Δf is the passband of the receiving channel.

С учетом следующих соотношений:Given the following ratios:

; ; Δφ=φ₁(t)-φ₂(t); Δξ=ξ₁-ξ₂, ; ; Δφ = φ ₁ (t) -φ ₂ (t); Δξ = ξ ₁ -ξ ₂ ,

выражение (7) преобразуется к виду:expression (7) is converted to the form:

. .

Заменяя Δξ, его значением с учетом выражения (2), огибающую квадратурной составляющей угловой ошибки пеленгатора можно представить в виде выражения:Replacing Δξ by its value, taking into account expression (2), the envelope of the quadrature component of the angular error of the direction finder can be represented as the expression:

. .

При условии выполнения sin(θ_i)≈θ_i, что имеет место на практике, окончательно получим:Provided that sin (θ _i ) ≈θ _{i is} fulfilled, which takes place in practice, we finally obtain:

где - угловая база (размер) группы источников излучения в рассматриваемой плоскости пеленгации.Where - the angular base (size) of the group of radiation sources in the considered direction finding plane.

С точностью до константы выражение (8) характеризует огибающую выходного процесса накопителя, представленного на структурной схеме предлагаемого устройства (элементы 6 и 10, фиг.1). Формирователь модульного значения квадратурной составляющей угловой ошибки на интервале времени наблюдения T_н (T_н>>T_нч) выделяет постоянную составляющую огибающей амплитудных флюктуации, уровень которой определяется значением угловой базы группы Δθ и произведением интенсивностей сигналов источников.Up to a constant, expression (8) characterizes the envelope of the drive output process, presented on the block diagram of the proposed device (elements 6 and 10, Fig. 1). The shaper of the modular value of the quadrature component of the angular error in the observation time interval T _n (T _n >> T _nh ) selects the constant component of the amplitude fluctuation envelope, the level of which is determined by the value of the angular base of the group Δθ and the product of the signal intensities of the sources.

Используя оценки модульного значения квадратурной составляющей угловой ошибки для двух плоскостей пеленгации (ε и β), вычитающее устройство совместно с логарифмическими функциональными преобразователями позволяет на интервале времени T_н сформировать оценку значения выходного параметра согласно соотношению:Using estimates of the modular value of the quadrature component of the angular error for two direction finding planes (ε and β), the subtractor, together with the logarithmic function converters, allows for the time interval T _{n to} form an estimate of the value of the output parameter according to the relation:

Следует заметить, что при записи выражения (9) из-за упрощений сделанных ранее, не учтены составляющие обрабатываемых колебаний, соответствующие перекрестным комбинациям собственного шума каналов приемника и источников помехи, которые в реальной ситуации имеют место. Поэтому при условии Δβ=0 реально имеем и нормировка значения происходит уровнем шумовых компонент (которые в выражении (9) не показаны), что в данном случае исключает ситуацию деления на ноль. И если при этом Δε≠0, то и принимается решение - цель групповая. В случае одноточечного объекта, когда Δε=0 и Δβ=0, имеет место и, следовательно, . Поэтому принимается решение - цель одиночная.It should be noted that when writing expression (9) due to the simplifications made earlier, the components of the processed oscillations corresponding to the cross-combinations of the intrinsic noise of the receiver channels and interference sources, which in the real situation, are not taken into account. Therefore, under the condition Δβ = 0, we really have and normalization of the value occurs by the level of noise components (which are not shown in expression (9)), which in this case excludes the situation of division by zero. And if, in addition, Δε ≠ 0, then and a decision is made - a group goal. In the case of a single-point object, when Δε = 0 and Δβ = 0, we have and therefore . Therefore, a decision is made - the goal is single.

Работоспособность рассмотренного алгоритма подтверждается результатами статистического эксперимента, проведенного методом имитационного моделирования на ЭВМ с использованием математического пакета Matlab версии 7.5.0.The operability of the considered algorithm is confirmed by the results of a statistical experiment conducted by computer simulation using the mathematical package Matlab version 7.5.0.

Методика исследований состояла в том, что для конкретных условий (количества источников шумового излучения в луче РЛС, их углового положения, интенсивностей излучаемых ими сигналов и т.д.) по совокупности из N=10⁴ реализации были получены оценки гистограмм условной плотности вероятности W(α/q) выходного параметра согласно выражению (8). Для принятых значений вероятности ложной тревоги F=10^-2, 10^-3 и 10^-4 по результатам анализа гистограмм W(α/q₁=0) были рассчитаны соответствующие пороговые уровни обнаружения (α_пу), используя которые затем согласно критерию Неймана-Пирсона были оценены показатели качества (условные вероятности правильного обнаружения D). Графики гистограмм и зависимости вероятности D от относительного значения угловой базы группы приведены на фиг.7, фиг.8, фиг.9 и фиг.2, фиг.3, фиг.4, соответственно. На рисунках фиг.7, фиг.8, фиг.9 ось абсцисс соответствует значениям нормированного параметра - α/σ_о. Здесь σ_о - среднее квадратическое значение α при условии q₁=q₂=0, т.е. когда выходной результат обработки сигналов обусловлен лишь внутренним шумом приемных каналов.The research technique consisted in the fact that for specific conditions (the number of noise sources in the radar beam, their angular position, the intensities of the signals emitted by them, etc.) from the set of N = 10 ⁴ implementations, histograms of the conditional probability density W ( α / q) of the output parameter according to the expression (8). For the accepted values of the false alarm probability F = 10 ^-2 , 10 ^-3 and 10 ^-4, according to the results of the analysis of the histograms W (α / q ₁ = 0), the corresponding threshold detection levels (α _PU ) were calculated, using which then according to the Neumann criterion Pearson's quality indicators were evaluated (conditional probabilities of correct detection of D). Graphs of histograms and the dependence of probability D on the relative values of the angular base of the group are shown in Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 and Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, respectively. In the figures of Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9, the abscissa axis corresponds to the values of the normalized parameter - α / σ _о . Here, σ _о is the mean square value of α under the condition q ₁ = q ₂ = 0, i.e. when the output result of signal processing is due only to the internal noise of the receiving channels.

Единственным недостатком предлагаемой полезной модели является нечувствительность устройства к ситуации, когда угловые размеры групповой цели в плоскостях ε и β одинаковы т.е. при Δε/Δβ=1. В этом случае предлагаемое устройство принимает решение - «цель одиночная».The only drawback of the proposed utility model is the insensitivity of the device to the situation when the angular dimensions of the group target in the planes ε and β are the same i.e. at Δε / Δβ = 1. In this case, the proposed device makes a decision - "the goal is single."

Устройство обнаружения группы из двух источников непрерывного шумового излучения, находящихся в луче фазовой амплитудной суммарно-разностной моноимпульсной системы может быть изготовлено на известном оборудовании и известными промышленными средствами.A device for detecting a group of two sources of continuous noise radiation located in a beam of a phase amplitude total-difference monopulse system can be manufactured using known equipment and known industrial means.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Царьков Н.М. Многоканальные радиолокационные измерители. - М.: Сов. радио, 1980, 192 с.1. Tsarkov N.M. Multichannel radar meters. - M .: Owls. Radio, 1980, 192 p.

2. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1984. - 312 с., ил.2. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 1984. - 312 p., Ill.

3. Пат. №100293 РФ. Устройство обнаружения группы из двух источников непрерывного шумового излучения, находящихся в луче амплитудной суммарно-разностной моноимпульсной системы. / С.А.Кузьмин, A.M.Лаврентьев, Ю.Н.Маринцев, Е.Е.Цубанов, 2010.3. Pat. No. 100293 of the Russian Federation. A device for detecting a group of two sources of continuous noise radiation located in a beam of an amplitude total-difference monopulse system. / S.A. Kuzmin, A.M. Lavrentiev, Yu.N. Marintsev, E.E. Tsubanov, 2010.

Claims (1)

Устройство обнаружения группы из двух источников непрерывного шумового излучения, находящихся в луче фазовой суммарно-разностной моноимпульсной системы, содержащее трехканальный аналого-цифровой преобразователь и специализированное вычислительное устройство, отличающееся тем, что специализированное вычислительное устройство выполнено в виде первого перемножителя, вход которого соединен с третьим аналого-цифровым преобразователем, второго перемножителя, вход которого соединен со вторым аналого-цифровым преобразователем, первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым и вторым перемножителями, выходы которых соединены со вторым и первым накопителями соответственно, соединенными в свою очередь с формирователями модульных значений сигналов угловых ошибок по азимуту и углу места соответственно, выходы которых соединены со вторым и первым логарифмическими функциональными преобразователями соответственно, выходы которых соединены с формирователем разности, сигналы с которого поступают на формирователь модульного значения; устройства сравнения, последовательно соединенного с выходом формирователя модульного значения и осуществляющего сравнение входного напряжения с пороговым уровнем, сформированным в соответствии с используемым значением вероятности ложной тревоги, в результате чего, согласно критерию Неймана-Пирсона, принимается решение о наличии в луче РЛС групповой или одиночной цели.

A device for detecting a group of two sources of continuous noise radiation located in the beam of a phase total-difference monopulse system containing a three-channel analog-to-digital converter and a specialized computing device, characterized in that the specialized computing device is made in the form of a first multiplier, the input of which is connected to the third analog -digital converter, the second multiplier, the input of which is connected to the second analog-to-digital converter, the first analog-to-digital Converter, the output of which is connected to the first and second multipliers, the outputs of which are connected to the second and first drives, respectively, connected in turn to the shapers of the modular values of the signals of angular errors in azimuth and elevation, respectively, the outputs of which are connected to the second and first logarithmic functional converters, respectively, the outputs of which are connected to the difference shaper, the signals from which are supplied to the shaper of modular value; a comparison device connected in series with the output of the shaper of modular value and comparing the input voltage with a threshold level formed in accordance with the used value of the probability of false alarm, as a result of which, according to the Neumann-Pearson criterion, a decision is made whether there is a group or single target in the radar beam .