RU2407033C1 - Device for identifying aerial targets using double-frequency technique - Google Patents
Device for identifying aerial targets using double-frequency technique Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407033C1 RU2407033C1 RU2009115038/09A RU2009115038A RU2407033C1 RU 2407033 C1 RU2407033 C1 RU 2407033C1 RU 2009115038/09 A RU2009115038/09 A RU 2009115038/09A RU 2009115038 A RU2009115038 A RU 2009115038A RU 2407033 C1 RU2407033 C1 RU 2407033C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- frequency
- frequencies
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам обработки радиолокационной информации и может быть использовано в импульсных и импульсно-доплеровских радиолокационных станциях (РЛС) разведки и сопровождения целей, позволяющих производить электронную перестройку частоты зондирующего сигнала от импульса к импульсу.The invention relates to methods for processing radar information and can be used in pulsed and pulsed-Doppler radar stations (RLS) reconnaissance and tracking of targets, allowing electronic tuning of the frequency of the probe signal from pulse to pulse.
Известно радиолокационное устройство распознавания воздушных целей многочастотным способом [1], содержащее N антенн 1, N антенных переключателей (АП) 2, N генераторов 3, N приемных устройств 4, импульсный модулятор (ИМ) 5 и блок распознавания, содержащий N-1 линий задержки 6, первый сумматор 7, N-1 дополнительных сумматоров 8, N-1 двухполупериодных выпрямителей 9, второй сумматор 10, блок деления 11 и блок идентификации 12, причем ИМ 5 своим выходом связан со входами N генераторов 3, выходы которых связаны со вход-выходами соответствующих из N антенн 1 через входы соответствующих из N АП 2, выходы которых связаны со входами соответствующих из N приемных устройств 4. При этом выходы N приемных устройств 4 связаны с соответствующими из N входов первого сумматора 7, а выход первого приемного устройства 4 соединен с первым входом первого дополнительного сумматора 8, выход каждого k-го со второго по N-e приемного устройства 4 подключен ко входу (k-1)-й из N-1 линии задержки 6, выход каждой k-й с первой по (N-2)-ю из которых соединен со вторым (инверсным) входом k-го дополнительного сумматора 8 и первым входом (k+1)-го дополнительного сумматора 8. Выход (N-1)-й линии задержки 6 соединен со вторым (инверсным) входом (N-1)-го дополнительного сумматора 8. При этом выходы N-1 дополнительных сумматоров 8 через соответствующие из N-1 двухполупериодных выпрямителя 9 соединены с соответствующими из N-1 входами второго сумматора 10, выход которого подключен ко входу «делимое» блока деления 11, выход которого соединен со входом блока идентификации 12.Known radar device for recognizing air targets in a multi-frequency method [1], containing
Предложенное построение схемы обеспечивает распознавание аэродинамической цели в динамике ее полета на различных ракурсах в квазиоптической области отражения радиоволн с учетом ее продольно-поперечных размеров. Различительный признак распознавания в этом устройстве формируется в результате сравнения сигналов на N частотах под N углами визирования в динамике полета ВЦ в турбулентной атмосфере, что эквивалентно частотным и угловым флюктуациям эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) цели, расположенным по выделенной побочной диагонали матрицы [1].The proposed construction of the scheme provides recognition of the aerodynamic target in the dynamics of its flight at various angles in the quasi-optical region of reflection of radio waves, taking into account its longitudinal-transverse dimensions. The distinguishing feature of recognition in this device is formed as a result of comparing signals at N frequencies at N viewing angles in the flight dynamics of a CC in a turbulent atmosphere, which is equivalent to the frequency and angular fluctuations of the effective scattering surface (EPR) of the target located along the selected side diagonal of the matrix [1].
Однако в этом устройстве предполагается одновременное излучение многочастотного сигнала (МЧС), что требует наличия большого количества генераторов, антенн, АП и приемных устройств, что значительно усложняет конструкцию РЛС, делая ее специфической только для решения вопросов распознавания ВЦ и нереальной в конструктивном исполнении.However, this device assumes the simultaneous emission of a multi-frequency signal (MES), which requires the presence of a large number of generators, antennas, APs and receiving devices, which greatly complicates the design of the radar, making it specific only for solving recognition problems and unrealistic in design.
Кроме того, признак основан на нахождении взаимосвязи ЭПР цели на соседних частотах МЧС, но под различными углами визирования, что является главным недостатком предлагаемого устройства, так как информация о радиальном размере цели, заключенная в разнице ЭПР цели на соседних частотах, будет искажена изменением конфигурации цели за счет изменения угла визирования. Достоверность распознавания ВЦ данным устройством будет невелика.In addition, the sign is based on finding the ESR relationship of the target at neighboring frequencies of the Ministry of Emergencies, but at different viewing angles, which is the main disadvantage of the proposed device, since the information on the radial size of the target, contained in the difference of the ESR of the target at neighboring frequencies, will be distorted by changing the configuration of the target by changing the angle of sight. The recognition accuracy of the CC by this device will be small.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство распознавания воздушных целей двухчастотным способом [2], изображенное на фиг.1, которое содержит задающий генератор (ЗГ), 1-й смеситель, блок гетеродинов (БГ), ИМ, антенну, 1-й сумматор, 1-й аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 1-й фазовый детектор (ФД), усилитель мощности (УМ), антенный переключатель (АП), устройство вычисления среднего значения ЭПР (УВСЗ ЭПР), сумматор косинусных составляющих (СКС), 1-й квадратор, устройство вычисления среднего значения параметра рассеяния и приема (УВСЗ ПРП), 2-й сумматор, фазовращатель (ФВ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), 2-й смеситель, усилитель высокой частоты (УВЧ), устройство вычисления признака распознавания (УВ ПР), 2-й квадратор, сумматор синусных составляющих (ССС), 2-й АЦП, 2-й ФД, устройство отображения (УО), причем выход ЗГ соединяют с 1-м входом 1-го смесителя, с 2-м входом 1-го ФД, а также с входом ФВ, выход ФВ соединяют с 2-м входом 2-го ФД, 2-й вход 1-го смесителя соединяют с выходом БГ, выход БГ так же соединяют с 2-м входом 2-го смесителя, выход 1-го смесителя соединяют с 1-м входом УМ, 2-й вход УМ соединяют с выходом ИМ, выход УМ соединяют с входом АП, вход и выход АП связывают с входом и выходом антенны, а выход - с входом УВЧ, выход УВЧ соединяют с 1-м входом 2-го смесителя, выход 2-го смесителя соединяют с входом УПЧ, 1-й и 2-й выход УПЧ соединяют с 1-м входом 1-го ФД и с 1-м входом 2-го ФД, выход 1-го ФД соединяют с входом 1-го АЦП, а выход 2-го ФД соединяют с входом 2-го АЦП, выход 1-го АЦП соединяют с 1-м входом 1-го сумматора и входом СКС, а выход 2-го АЦП соединяют с входом ССС и 2-м входом 1-го сумматора, выходы СКС и ССС соединяют с входами 1-го и 2-го квадраторов соответственно, выходы 1-го и 2-го квадраторов соединяют соответственно с 1-м и 2-м входом 2-го сумматора, выход 1-го сумматора соединяют с входом устройства вычисления средней ЭПР, а выход 2-го сумматора соединяют с входом устройства вычисления среднего значения ПРП, выход которого соединяют с 1-м входом УВ ПР, 2-й вход которого соединен с выходом устройством вычисления средней ЭПР, выход УВ ПР соединен с УО. Элементы в составе 1-го и 2-го сумматоров, УВС ЭПР, СКС, ССС, 1-го и 2-го квадраторов, УВСЗ ПРП, УВ ПР в совокупности составляют в прототипе вычислительное устройство (ВУ).The closest technical solution, selected as a prototype, is a device for recognizing air targets by a two-frequency method [2], shown in figure 1, which contains a master oscillator (MH), a 1st mixer, a unit of local oscillators (BG), a magnetic field, an antenna, 1st adder, 1st analog-to-digital converter (ADC), 1st phase detector (PD), power amplifier (PA), antenna switch (AP), device for calculating the average value of the EPR (UVSZ EPR), the adder of cosine components (SCS), 1st quadrator, device for calculating the average value of p dispersion and reception meter (DFVP PRP), 2nd adder, phase shifter (PV), intermediate frequency amplifier (UPCH), 2nd mixer, high-frequency amplifier (UHF), recognition feature calculation device (UV PR), 2nd a quadrator, an adder of the sinus components (CCC), the 2nd ADC, the 2nd PD, the display device (UO), and the output of the SG is connected to the 1st input of the 1st mixer, with the 2nd input of the 1st PD, and also with the PV input, the PV output is connected to the 2nd input of the 2nd PD, the 2nd input of the 1st mixer is connected to the BG output, the BG output is also connected to the 2nd input of the 2nd mixer, the output of the 1st mixer connected to the 1st input of the PA, the 2nd input of the PA connected to the output of the IM, the output of the PA connected to the input of the AP, the input and output of the AP connected to the input and output of the antenna, and the output to the input of the UHF, the output of the UHF connected to the 1st the input of the 2nd mixer, the output of the 2nd mixer is connected to the input of the IF, the 1st and 2nd output of the amplifier is connected to the 1st input of the 1st PD and with the 1st input of the 2nd PD, the output of the 1st The PD is connected to the input of the 1st ADC, and the output of the 2nd PD is connected to the input of the 2nd ADC, the output of the 1st ADC is connected to the 1st input of the 1st adder and the input of the SCS, and the output of the 2nd ADC is connected to CCC input and 2nd input of the 1st adder, SCS and CCC outputs connected to the inputs of the 1st and 2nd quadrants, respectively, the outputs of the 1st and 2nd quadrants are connected to the 1st and 2nd input of the 2nd adder, respectively, the output of the 1st adder is connected to the input of the average ESR calculation device and the output of the 2nd adder is connected to the input of the device for calculating the average value of the PRP, the output of which is connected to the 1st input of the UV PR, the 2nd input of which is connected to the output of the device for calculating the average EPR, the output of the PR PR is connected to the MA. Elements in the composition of the 1st and 2nd adders, ECS EPR, SCS, CCC, 1st and 2nd quadrants, UVZZ PRP, HC PR together constitute a prototype computing device (WU).
Предлагаемое устройство позволяет определять протяженность радиолокационной цели вдоль линии визирования, то есть измерять радиальный размер цели.The proposed device allows you to determine the length of the radar target along the line of sight, that is, measure the radial size of the target.
Достоинством данного устройства является повышение достоверности распознавания воздушных целей вследствие цифровой обработки квадратурных составляющих отраженных сигналов Ucos(fn) и Usin(fn) на разных частотах. Конструктивная реализация устройства распознавания обеспечивает высокую стабильность и идентичность амплитудно-частотных характеристик сигналов на выходе устройства обработки, что достигнуто за счет одноканальной обработки отраженных сигналов на двух частотах.The advantage of this device is to increase the reliability of recognition of air targets due to digital processing of the quadrature components of the reflected signals U cos (f n ) and U sin (f n ) at different frequencies. The constructive implementation of the recognition device provides high stability and identity of the amplitude-frequency characteristics of the signals at the output of the processing device, which is achieved due to the single-channel processing of the reflected signals at two frequencies.
В прототипе (фиг.1) распознавание типа радиолокационной цели производится путем сравнения с порогом отношения среднего значения квадрата модуля суммы комплексных амплитуд сигналов, разнесенных по частоте, что пропорционально среднему значению параметра рассеяния и приема 
где σi(j) - ЭПР блестящих элементов, не зависящие от изменения частоты в ограниченном диапазоне;where σ i (j) - EPR of brilliant elements that are not dependent on changes in frequency in a limited range;
N - число блестящих элементов на «освещенной» поверхности цели;N is the number of brilliant elements on the "illuminated" surface of the target;
ΔF - разнос частот;ΔF is the frequency spacing;
c - скорость распространения электромагнитных колебаний;c is the propagation velocity of electromagnetic waves;
L - радиальный размер цели;L is the radial size of the target;
ν - безразмерное относительное смещение кажущегося центра цели относительно геометрического центра;ν is the dimensionless relative displacement of the apparent center of the target relative to the geometric center;
Δri(j) - смещение i(j)-го блестящего элемента вдоль линии визирования РЛС относительно первого элемента;Δr i (j) is the displacement of the i (j) th brilliant element along the line of sight of the radar relative to the first element;
fn - n-я несущая частота зондирующего сигнала;f n - n-th carrier frequency of the probe signal;
f0=(fn+fn+1)/2 - средняя несущая частота.f 0 = (f n + f n + 1 ) / 2 - average carrier frequency.
По величине 
Однако прототип имеет ряд недостатков:However, the prototype has several disadvantages:
1. Из выражения (1) видно, что признак по своей физической природе характеризует только радиальный размер ВЦ, то есть наибольший вклад в значение аргумента фазового множителя на несущей частоте отраженного сигнала 
2. Предлагаемый признак распознавания возможно будет работать только при одновременном облучении цели сигналами двух частот, хотя по структуре построения предлагаемого устройства в прототипе это невозможно. Так как, к примеру, для точечной цели, движущейся равномерно и прямолинейно, в соответствии с законом трансформации отраженного сигнала [3] для принятого колебания можно записать:2. The proposed recognition feature may only work if the target is irradiated with signals of two frequencies, although this is not possible in the structure of the proposed device in the prototype. Since, for example, for a point target moving uniformly and rectilinearly, in accordance with the law of transformation of the reflected signal [3] for the received oscillation, we can write:
где начальная фаза φ0 определяется дальностью в момент облучения цели r0 и скачком начальной фазы при отражении φотр (Fд - частота Допплера):where the initial phase φ 0 is determined by the range at the moment of target irradiation r 0 and the jump of the initial phase when φ otr is reflected (F d is the Doppler frequency):
Принимаемое колебание (2) можно переписать в видеThe received oscillation (2) can be rewritten as
где 
То есть при неодновременном облучении цели сигналами двух частот за время, равное периоду следования импульсов Tи, цель переместится вдоль линии визирования РЛС на расстояние, равное VrTи (где Vr - радиальная скорость цели), что приведет к изменению r0 и начальной фазы сигнала на второй частоте. А при изменении расстояния до цели всего на половину длины волны фаза отраженного сигнала изменится на 2π.That is, if the target is irradiated simultaneously with signals of two frequencies for a time equal to the pulse repetition period T and , the target moves along the radar line of sight by a distance equal to V r T and (where V r is the radial velocity of the target), which will lead to a change in r 0 and the initial phase of the signal at the second frequency. And when the distance to the target is changed by only half the wavelength, the phase of the reflected signal will change by 2π.
Кроме того, скачок начальной фазы φотр при отражении всегда неизвестен [3], и разные Fд на разных частотах приведут к случайной величине Ф(t) даже при одновременном облучении цели двухчастотным сигналом.In addition, the jump in the initial phase φ sp at reflection is always unknown [3], and different F d at different frequencies will lead to a random value of Ф (t) even when the target is irradiated with a two-frequency signal.
Это значит, что информация о радиальном размере ВЦ, заключенная в соответствии с физическим смыслом способа в результате интерференции отраженных сигналов, разнесенных по частоте, будет искажена случайными фазовыми сдвигами принятых сигналов.This means that information on the radial size of the CC, concluded in accordance with the physical meaning of the method as a result of interference of reflected signals spaced in frequency, will be distorted by random phase shifts of the received signals.
Приведенные в прототипе гистограммы распределения признака распознавания 
Предлагаемое устройство распознавания воздушных целей двухчастотным способом обеспечит работоспособность признака распознавания не только при одновременном, но и при последовательном облучении цели сигналами двух частот, а также позволит решить проблему зависимости отклика устройства обработки двухчастотного сигнала от случайной фазы принятых сигналов за счет использования только амплитудной информации и нахождения степени корреляции амплитуд (мощностей) сигналов, разнесенных по частоте. Величина признака распознавания в этом случае также будет определяться радиальным размером цели.The proposed device for recognizing air targets in a two-frequency way will ensure the operability of the recognition sign not only at the same time, but also at sequential irradiation of the target with signals of two frequencies, and will also solve the problem of the dependence of the response of the processing device of the two-frequency signal on the random phase of the received signals by using only amplitude information and finding the degree of correlation of amplitudes (powers) of signals spaced in frequency. The size of the recognition attribute in this case will also be determined by the radial size of the target.
Для решения данной задачи авторы предлагают в известное устройство распознавания воздушных целей двухчастотным способом [2], содержащее: ЗГ, 1-й смеситель, БГ, ИМ, антенну, 1-й сумматор, 1-й АЦП, 1-й ФД, УМ, АП, УВС ЭПР, СКС, 1-й квадратор, УВСЗ ПРП, 2-й сумматор, ФВ, УПЧ, 2-й смеситель, УВЧ, УВ ПР, 2-й квадратор, ССС, 2-й АЦП, 2-й ФД, УО, дополнительно ввести устройство вычисления мгновенного значения модуля разности сигналов 2-х частот и устройство усреднения модуля разности сигналов 2-х частот, исключить СКС, ССС, 1-й сумматор, УВСЗ ПРП. Все изменения входят в состав устройств, составляющих вычислительное устройство.To solve this problem, the authors propose in a known device for recognizing air targets in a two-frequency way [2], containing: ZG, 1st mixer, BG, IM, antenna, 1st adder, 1st ADC, 1st PD, UM, AP, UVS EPR, SCS, 1st quadrator, UVZZ PRP, 2nd adder, PV, UPCH, 2nd mixer, UHF, UV PR, 2nd quadrator, SSS, 2nd ADC, 2nd PD , UO, additionally introduce a device for calculating the instantaneous value of the module of the difference of signals of 2 frequencies and an averaging device of the module of the difference of signals of 2 frequencies, exclude SCS, CCC, 1st adder, UVZZ PRP. All changes are part of the devices that make up the computing device.
На фиг.3 представлена структурная схема устройства распознавания воздушных целей двухчастотным способом.Figure 3 presents a structural diagram of a device for recognizing air targets in a two-frequency manner.
Устройство содержит ЗГ 1, 1-й смеситель 2, БГ 3, ИМ 4, антенну 5, 1-й АЦП 6, 1-й ФД 7, УМ 8, АП 9, 1-й квадратор 10, устройство вычисления мгновенного значения модуля разности сигналов 2-х частот (УВМЗМРС) 11, сумматор 12, ФВ 13, УПЧ 14, 2-й смеситель 15, УВЧ 16, устройство усреднения модуля разности сигналов 2-х частот (УУМРС) 17, УВСЗ ЭПР 18, 2-й квадратор 19, УВ ПР 20, 2-й АЦП 21, 2-й ФД 22, УО 23, причем выход ЗГ 1 соединяют с 1-м входом 1-го смесителя 2, с 2-м входом 1-го ФД 7, а также с входом ФВ 13, выход ФВ 13 соединяют с 2-м входом 2-го ФД 22, 2-й вход 1-го смесителя 2 соединяют с выходом БГ 3, выход БГ 3 так же соединяют с 2-м входом 2-го смесителя 15, выход 1-го смесителя 2 соединяют с 1-м входом УМ 8, 2-й вход которого соединяют с выходом ИМ 4, выход УМ 8 соединяют с входом АП 9, вход и выход АП 9 связывают с входом и выходом антенны 5, а выход - с входом УВЧ 16, выход УВЧ 16 соединяют с 1-м входом 2-го смесителя 15, выход которого соединяют с входом УПЧ 14, выход УПЧ 14 соединяют с 1-м входом 1-го ФД 7 и с 1-м входом 2-го ФД 22, выход 1-го ФД 7 соединяют с входом 1-го АЦП 6, а выход 2-го ФД 22 соединяют с входом 2-го АЦП 21, выходы 1-го АЦП 6 и 2-го АЦП 21 соединяют с входами 1-го и 2-го квадраторов 10 и 19, выходы которых соединяют с 1-м и 2-м входами сумматора 12 соответственно, выход сумматора 12 соединяют с входом УВМЗМРС 11 и входом УВСЗ ЭПР 18, выход УВМЗМРС соединяют с входом УУМРС 17, выходы УУМРС 17 и УВСЗ ЭПР 18 соединяют с входом УВ ПР 20, выход УВ ПР 20 соединяют с входом УО 23. Совокупность элементов в составе 1-го и 2-го квадраторов 10 и 19, сумматора 12, УВМЗМРС 11, УУМРС 17, УВСЗЭПР 18, УВ ПР 20 составляют вычислительное устройство.The device contains a
Устройство распознавания воздушных целей двухчастотным способом работает следующим образом.A device for recognizing air targets in a two-frequency way works as follows.
ЗГ 1 генерирует непрерывные колебания с частотой fпр, которые подаются на 1-й вход 1-го смесителя 2. На 2-й вход 1-го смесителя 2 поступает сигнал на частоте fгет n с выхода БГ 3, n=1…S-1, где S - число формируемых частот. Частота сигнала с выхода БГ 3 изменяется от импульса к импульсу таким образом, чтобы разнос частот ΔF=fгет n-fгет n+1 оставался постоянным и составлял величину, определяемую из интервала частотной корреляции наибольшей из распознаваемых целей (около 2 МГц). Сигнал на высокой частоте fn=fпр+fгет n с выхода 1-го смесителя 2 поступает на 1-й вход УМ 8, на 2-й вход которого поступает сигнал с выхода ИМ 4. Сигналы с выхода УМ 8 в моменты наличия на 2-м входе УМ 8 модулирующих импульсов (с выхода ИМ 4) усиливаются по мощности, после чего через АП 9 подаются на антенну 5 и излучаются ею в направлении воздушной цели.
Отраженные целью сигналы принимаются антенной 5 и через АП 9 поступают на вход УВЧ 16, полоса пропускания которого позволяет проводить обработку сигналов S частот зондирования. С выхода УВЧ 16 сигналы поступают на 1-й вход 2-го смесителя 15. На 2-й вход 2-го смесителя 15 поступает соответствующий сигнал с выхода БГ 3. На выходе 2-го смесителя 15 формируется сигнал на промежуточной частоте, равной разности частот сигналов, поступивших на 1-й и 2-й входы 2-го смесителя. Выходной сигнал 2-го смесителя 15 поступает на вход УПЧ 14. Усиленный в УПЧ 14 сигнал поступает на 1-е входы ФД 7 и 22, на которых осуществляется квадратурная обработка принятого сигнала, с выходов которых соответствующие квадратурные составляющие сигнала поступают на соответствующие входы АЦП 6 и 21, а с их выходов поступают на соответствующие входы 1-го и 2-го квадраторов 10 и 19, на которых производится возведение в квадрат сигналов косинусной и синусной составляющих соответственно, с выхода 1-го и 2-го квадраторов 10 и 19 сигнал поступает на сумматор 12, с выхода которого на УВМЗМРС 11 и УВСЗ ЭПР 18, с выхода УВМЗМРС 11 мгновенное значение модуля разности подается на УУМРС 17 и далее на УВ ПР 20, на которое подается сигнал и с УВСЗ ЭПР 18, в УВ ПР 20 осуществляется распознавание ВЦ на основе использования характера флюктуации двухчастотного сигнала и далее на УО 22. Значения амплитуд отраженных сигналов на выходах ФД 7 и 22 будут находиться в квадратуре ввиду того, что подаваемые на их 2-е входы опорные сигналы, формируемые ЗГ 1, будут иметь постоянное смещение по фазе на 90°. Это смещение фаз создает ФВ 13, включенный в цепь опорного сигнала 2-го ФД 22. Амплитуды квадратурных составляющих сигналов на выходах ФД 7 и 22 будут определяться величиной ЭПР отдельных отражателей ВЦ и фазовыми различиями сигналов, рассеянных каждым отражателем.The signals reflected by the target are received by the
Аналитически это может быть описано следующим образом:Analytically, this can be described as follows:
Выражения (3) и (4) описывают амплитуды квадратурных составляющих сигнала на выходах ФД на несущей частоте fn, а (5) и (6), соответственно, на несущей частоте fn+1.Expressions (3) and (4) describe the amplitudes of the quadrature components of the signal at the PD outputs at the carrier frequency f n , and (5) and (6), respectively, at the carrier frequency f n + 1 .
После преобразования квадратурных составляющих сигналов каждой частоты в АЦП 6 и 21 в цифровую форму, в 1-м и 2-м квадраторах 10, 19 и сумматоре 12 вычисляются суммы квадратов квадратурных составляющих сигналов на каждой частоте, которые пропорциональны мгновенным ЭПР цели:After converting the quadrature component signals of each frequency in the
в устройстве 11 вычисляется разность мгновенных значений ЭПР сигналов, разнесенных по частоте на величину ΔFthe
в устройстве вычисления 18 осуществляется усреднение мгновенного значения ЭПР,in the
в устройстве 17 вычисляется среднее значение модуля разности сигналов, разнесенных по частоте, за несколько контактов с цельюin the
дальнейшая их обработка для вычисления признака распознавания корреляционным двухчастотным способом [4] производится в УВ ПР 20, в котором вычисляется отношение среднего значения модуля разности сигналов, разнесенных по частоте, к средней ЭПР целиtheir further processing to calculate the recognition sign by the correlation two-frequency method [4] is performed in
Средние значения параметра E(ΔF) и ЭПР цели вычисляются в динамике полета цели для различных ее реализаций в процессе изменения ракурса, случайных рысканий по курсу, крену и тангажу.The average values of the parameter E (ΔF) and the ESR of the target are calculated in the dynamics of the target’s flight for its various implementations in the process of changing the angle, random yaw along the course, roll and pitch.
Квадратурная обработка принятых сигналов устраняет эффект «слепой» фазы.Quadrature processing of the received signals eliminates the effect of the "blind" phase.
Таким образом, в основе предлагаемого устройства распознавания воздушных целей двухчастотным способом лежит зависимость характера флюктуации ЭПР цели при перестройке частоты зондирующего сигнала от радиального размера цели. Различный характер флюктуации вызван различным разносом локальных центров рассеяния целей в продольном направлении, положение которых определяет фазу рассеянной волны и направление ее прихода. Физическая сущность работы устройства заключается в нахождении взаимосвязи или корреляции амплитуд (мощностей) двух сигналов, разнесенных по частоте на величину ΔF. Чем больше размер цели, тем эта взаимосвязь меньше, несмотря на то что признак может быть получен и при использовании МЧС с постоянным разносом частот ΔF. В этом случае усреднение величин E(ΔF) и σ(f) осуществляется за счет изменения средней несущей частоты зондирующего сигнала f0, что может сократить время на принятие решения о распознаваемой цели.Thus, the basis of the proposed device for the recognition of air targets in a two-frequency way is the dependence of the nature of the fluctuation of the EPR of the target during the tuning of the frequency of the probe signal from the radial size of the target. The different nature of the fluctuation is caused by the different spacing of the local centers of scattering of the targets in the longitudinal direction, the position of which determines the phase of the scattered wave and the direction of its arrival. The physical nature of the operation of the device is to find the relationship or correlation of the amplitudes (powers) of two signals spaced in frequency by ΔF. The larger the size of the target, the less this relationship, despite the fact that the feature can be obtained using the Ministry of Emergencies with a constant frequency spacing ΔF. In this case, the averaging of the values of E (ΔF) and σ (f) is carried out by changing the average carrier frequency of the probe signal f 0 , which can reduce the time it takes to make a decision about a recognizable target.
Для получения удовлетворительного усреднения по совокупности независимых отсчетов достаточно иметь таких отсчетов M≥10. То есть для получения признака распознавания достаточно излучить, например, 10-частотный МЧС при одной реализации цели (в одном обзоре) или получить 10 независимых откликов от цели на двух частотах при различных ее реализациях (при усреднении по обзорам), а также возможно использовать меньшее количество обзоров РЛС при количестве частот в зондирующем сигнале больше 2-3.To obtain a satisfactory averaging over a set of independent samples, it is sufficient to have such samples M≥10. That is, to obtain a recognition sign, it is enough to emit, for example, a 10-frequency MES for one goal realization (in one review) or to receive 10 independent responses from the target at two frequencies for its different implementations (when averaging over surveys), and it is also possible to use less the number of radar surveys with the number of frequencies in the probing signal is more than 2-3.
Конструкция блоков и узлов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23 в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом не претерпела никаких изменений. Алгоритм обработки квадратурных составляющих сигналов, разнесенных по частоте, при вычислении признака распознавания классов ВЦ корреляционным двухчастотным способом представлен на фиг.4, где П1 и П2 - пороговые значения для классификации целей на три класса (КРЦ, СРЦ и МРЦ). Элементы 17, 18, 19, 20, входящие в состав ВУ, создается на элементах цифровой вычислительной техники. В качестве ВУ можно также использовать специализированный микропроцессор, выполняющий простейшие математические операции [5]. Применение заявляемого устройства так же как и прототипа не требует отдельного радиолокатора станции разведки целей.The design of the blocks and
Порядок работы предлагаемого устройства следующий. В режиме поиска цели РЛС использует зондирующий сигнал одной несущей частоты. После обнаружения ВЦ РЛС переводится в режим идентификации обнаруженной цели, при этом передатчик формирует зондирующий сигнал на частотах fn и fn+1 (для двухчастотного сигнала n=1) с оптимальным разносом AF со сменой рабочих частот от импульса к импульсу. Отраженный целью сигнал принимается антенной 5 и через АП 9 поступает в приемный канал, где осуществляется его предварительное усиление в УВЧ 16, преобразование на промежуточную частоту в смесителе 15, окончательные усиление и частотная избирательность в УПЧ 14, квадратурная обработка на ФД 7 и 22. После преобразования в цифровую форму в АЦП 6 и 21 коды сигнала, соответствующие квадратурным составляющим, поступают на устройства, входящие в состав ВУ, где в соответствии с алгоритмом (фиг.4) осуществляется возведение в квадрат соответствующих квадратурных составляющих в 1-м и 2-м квадраторах 10 и 19, суммирование квадратов квадратурных составляющих сигналов на каждой частоте в сумматоре 12, вычисление мгновенного значения модуля разности сигналов 2-х частот в 11, после чего вычисляются средние значения модуля разности мощностей сигналов, разнесенных по частоте в 17, и ЭПР цели в 18 за несколько контактов с ней, и находится величина признака распознавания 
Проверка работоспособности предлагаемого способа определения радиальных размеров ВЦ проводилась методом математического моделирования и в процессе натурного эксперимента.The operability test of the proposed method for determining the radial dimensions of the CC was carried out by the method of mathematical modeling and in the process of a full-scale experiment.
Моделирование проводилось в метровом диапазоне длин волн на фацетной математической модели, позволяющей получать амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) ВЦ на различных ракурсах [6]. То есть при моделировании исследовался корреляционный способ при усреднении признака распознавания за счет изменения несущей частоты. Для получения АЧХ цикл организовывался по несущей частоте ЗС при фиксированных угловых координатах цели θ и ϕ. При этом разнос между смежными частотами ΔF являлся величиной постоянной.Modeling was carried out in the meter wavelength range using a facet mathematical model that allows one to obtain the amplitude-frequency characteristics (AFC) of a CC at various angles [6]. That is, when modeling, the correlation method was studied by averaging the recognition attribute by changing the carrier frequency. To obtain the frequency response, the cycle was organized by the CS carrier frequency at fixed angular coordinates of the target θ and ϕ. In this case, the separation between adjacent frequencies ΔF was a constant value.
Распознаванию подвергались представители классов СРЦ - стратегический бомбардировщик В-2, ударный истребитель F-117А и МРЦ - крылатая ракета АКМ, головная часть баллистической ракеты LORB.Representatives of the SRC classes — the B-2 strategic bomber, the F-117A strike fighter and the MRC — the AKM cruise missile and the head of the LORB ballistic missile, were recognized.
При проведении математического моделирования задавались фиксированные значения координат θ и ϕ, а цикл организовывался по несущей частоте с разносом (шагом) ΔF=2,5 МГц, выбранном из интервала частотной корреляции большей из распознаваемых целей (B-2), при средней длине волны λ=1,5 м. Количество частот МЧС для осуществления усреднения по совокупности отсчетов составило S=16, что определило диапазон перестройки частоты 37,5 МГц. Расчеты были проведены для горизонтальной поляризации вектора напряженности электрического поля и с шагом сетки фацетной модели d=λ/16.During mathematical modeling, fixed coordinates θ and ϕ were set, and the cycle was organized by the carrier frequency with a spacing (step) ΔF = 2.5 MHz selected from the frequency correlation interval of the largest of the recognized targets (B-2), with an average wavelength λ = 1.5 m. The number of frequencies of the Ministry of Emergencies for averaging over the totality of samples was S = 16, which determined the frequency tuning range of 37.5 MHz. The calculations were performed for the horizontal polarization of the electric field vector and with the mesh pitch of the facet model d = λ / 16.
Гистограммы распределения признака распознавания для всех типов целей и для двух классов (МРЦ и СРЦ) приведены на фиг.5, из которого видна достаточно высокая эффективность принятия правильных решений при объединении распознаваемых целей в два класса.Histograms of the distribution of the recognition attribute for all types of goals and for two classes (MRC and SRC) are shown in Fig. 5, which shows a fairly high efficiency of making the right decisions when combining recognized goals in two classes.
Экспериментальные исследования корреляционного способа распознавания по двум частотам, то есть при усреднении за счет нескольких контактов с целью, проводились по реальным воздушным целям на РЛС ДР 1Л13 «Небо-СВ» [7, 8].Experimental studies of the correlation method of recognition by two frequencies, that is, when averaging due to several contacts with the target, were carried out on real air targets on the radar DR 1L13 "Sky-SV" [7, 8].
Для обеспечения возможности реализации двухчастотного способа распознавания ВЦ на РЛС 1Л13 была реализована поимпульсная смена двух рабочих частот.To ensure the possibility of implementing a two-frequency method for recognizing a VC on the 1L13 radar, a pulse-by-pulse change of two operating frequencies was implemented.
При проведении натурного эксперимента были использованы следующие типы ВЦ: Ан-12, Ан-26, Су-24МР, Як-52 и Параплан.When conducting a full-scale experiment, the following types of aircraft were used: An-12, An-26, Su-24MR, Yak-52 and Paraglider.
Методика проведения натурного эксперимента заключалась в следующем:The methodology of the full-scale experiment was as follows:
1. Радиолокационная цель последовательно облучалась двумя узкополосными зондирующими сигналами, несущая частота которых изменялась от импульса к импульсу с необходимым разносом частот.1. The radar target was sequentially irradiated with two narrow-band probing signals, the carrier frequency of which varied from pulse to pulse with the necessary frequency spacing.
2. При каждом контакте с целью ручным способом фиксировалась величина напряжения цифровой АРУ.2. At each contact with the target manually, the voltage value of the digital AGC was recorded.
3. Квадратурные составляющие отраженных сигналов каждой частоты после преобразования в цифровой вид записывались с помощью устройства сопряжения на ПЭВМ, на которой проводилась их дальнейшая обработка:3. The quadrature components of the reflected signals of each frequency after being converted to digital form were recorded using a PC interface device, on which they were further processed:
сжатие сигналов согласно 13-позиционному коду Баркера;signal compression according to the 13-position Barker code;
обработка полученных сигналов в каждом обзоре в соответствии с режимами работы РЛС (амплитудный режим без накопления, с некогерентным накоплением, режим СДЦ, когерентное накопление);processing the received signals in each review in accordance with the radar operating modes (amplitude mode without accumulation, with incoherent accumulation, SDC mode, coherent accumulation);
вычисление признака распознавания 
построение статистических распределений признака;construction of statistical distributions of the characteristic;
определение показателей качества радиолокационного распознавания.definition of quality indicators of radar recognition.
Результаты обработки экспериментальных данных в различных режимах обработки принятых сигналов представлены на фиг.6-9.The results of processing the experimental data in various processing modes of the received signals are presented in Fig.6-9.
Таким образом, результаты проведенного эксперимента подтверждают возможность распознавания классов ВЦ, отличающихся радиальными размерами, при использовании корреляционного двухчастотного способа распознавания в различных режимах работы РЛС.Thus, the results of the conducted experiment confirm the possibility of recognizing the classes of VC differing in radial dimensions when using the correlation two-frequency recognition method in various radar operating modes.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. Патент №2095823 РФ. Радиолокационное устройство распознавания воздушных целей/Ермоленко В.П., Коваленков Н.Н., Митрофанов Д.Г., Юдин В.А. // Открытия, изобретения, 1997, бюл. №31 (аналог).1. Patent No. 2095823 of the Russian Federation. Radar recognition device for air targets / Ermolenko V.P., Kovalenkov N.N., Mitrofanov D.G., Yudin V.A. // Discoveries, inventions, 1997, bull. No. 31 (analogue).
2. Патент №2144681 РФ. Устройство распознавания воздушных целей двухчастотным способом / Бондарев Л.А., Жигунов П.А., Васильченко О.В., Гуреев А.К., Чагрин А.С. // Открытия, изобретения, 2000, бюл. №2 (прототип).2. Patent No. 2144681 of the Russian Federation. Two-frequency airborne recognition device / Bondarev L.A., Zhigunov P.A., Vasilchenko O.V., Gureev A.K., Chagrin A.S. // Discoveries, inventions, 2000, bull. No. 2 (prototype).
3. Теоретические основы радиолокации. / Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для вузов. М., Советское радио, 1970, с.560.3. The theoretical basis of radar. / Ed. Shirmana Y.D. Textbook for universities. M., Soviet Radio, 1970, p. 560.
4. Юдин В.А., Панов Д.В., Караваев С.А., Мурашкин А.В. Оценка радиальных размеров воздушных целей с использованием двух- и многочастотных зондирующих сигналов. Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Серия: Цифровая обработка сигналов и ее применение. Вып. Х - 1. М., "Инсвязьиздат", 2008, с.348-351.4. Yudin V.A., Panov D.V., Karavaev S.A., Murashkin A.V. Estimation of the radial dimensions of air targets using dual- and multi-frequency sounding signals. Proceedings of the Russian Scientific and Technical Society of Radio Engineering, Electronics and Communications. A.S. Popova. Series: Digital signal processing and its application. Vol. X - 1. M., "Inzvyazizdat", 2008, p. 348-351.
5. Дроздов Е.А. и др. Многопрограммные цифровые вычислительные машины. М., Высш. шк., 1985, с.243-247.5. Drozdov EA et al. Multiprogramming digital computers. M., Higher. Shk., 1985, p. 243-247.
6. Юдин В.А., Панов Д.В., Караваев С.А. Математическое моделирование признака распознавания классов воздушных целей многочастотным способом в метровом диапазоне волн. М., ЦВНИ МО РФ. Инв. №В6865. Сер.Б. Вып.84, 2008. Деп. в ЦСИФ МО РФ.6. Yudin V.A., Panov D.V., Karavaev S.A. Mathematical modeling of the recognition of classes of airborne targets by a multi-frequency method in the meter wavelength range. M., TsVNI Ministry of Defense of the Russian Federation. Inv. No. B6865. Serb. Issue 84, 2008. Dep. at the Center for the Fund of the Defense Ministry of the Russian Federation.
7. Юдин В.А. Натурные экспериментальные исследования признака распознавания воздушных целей двухчастотным способом. М., ЦВНИ МО РФ. Инв. №Б4681. Сер.Б. Вып.58, 2002. Деп. в ЦСИФ МО РФ.7. Yudin V.A. Field experimental studies of the recognition of air targets in a two-frequency way. M., TsVNI Ministry of Defense of the Russian Federation. Inv. No. B4681. Serb. Issue 58, 2002. Dep. at the Center for the Fund of the Defense Ministry of the Russian Federation.
8. Юдин В.А., Панов Д.В., Краснов П.В., Горбачев А.В. Результаты натурного эксперимента в штатных режимах РЛС 1Л13 - некогерентного накопления и СДЦ. М., ЦВНИ МО РФ. Сер.А. Вып.3 (92), 2006. Деп. в ЦСИФ МО РФ.8. Yudin V.A., Panov D.V., Krasnov P.V., Gorbachev A.V. The results of the full-scale experiment in the standard modes of the 1L13 radar — incoherent accumulation and SDC. M., TsVNI Ministry of Defense of the Russian Federation. Sulfur. Issue 3 (92), 2006. Dep. at the Center for the Fund of the Defense Ministry of the Russian Federation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009115038/09A RU2407033C1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | Device for identifying aerial targets using double-frequency technique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009115038/09A RU2407033C1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | Device for identifying aerial targets using double-frequency technique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009115038A RU2009115038A (en) | 2010-10-27 |
| RU2407033C1 true RU2407033C1 (en) | 2010-12-20 |
Family
ID=44041919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009115038/09A RU2407033C1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | Device for identifying aerial targets using double-frequency technique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2407033C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490662C2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" | Method for radar detection of targets and device for realising said method |
| RU2524399C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method of detecting small-size mobile objects |
| RU2599870C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-10-20 | Владимир Григорьевич Бартенев | Method of discrete noise classifying and blanking |
| RU2720355C1 (en) * | 2019-08-09 | 2020-04-29 | Михаил Васильевич Захаров | Target recognition radiolocation station |
| RU2809532C1 (en) * | 2023-01-13 | 2023-12-12 | Владимир Григорьевич Бартенев | Method for classification of objects by inter-frequency correlation feature in single-channel radars |
-
2009
- 2009-04-20 RU RU2009115038/09A patent/RU2407033C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490662C2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" | Method for radar detection of targets and device for realising said method |
| RU2524399C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method of detecting small-size mobile objects |
| RU2599870C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-10-20 | Владимир Григорьевич Бартенев | Method of discrete noise classifying and blanking |
| RU2720355C1 (en) * | 2019-08-09 | 2020-04-29 | Михаил Васильевич Захаров | Target recognition radiolocation station |
| RU2809532C1 (en) * | 2023-01-13 | 2023-12-12 | Владимир Григорьевич Бартенев | Method for classification of objects by inter-frequency correlation feature in single-channel radars |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009115038A (en) | 2010-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9529081B2 (en) | Using frequency diversity to detect objects | |
| US9465103B2 (en) | Method and system for target detection | |
| CN106405511A (en) | Radar signal processing for automated vehicles | |
| US8976059B2 (en) | Identification and removal of a false detection in a radar system | |
| KR102013205B1 (en) | Simulation Apparatus and Method for Radar Signal Processing | |
| SE1530160A1 (en) | Radar apparatus and method | |
| RU2407033C1 (en) | Device for identifying aerial targets using double-frequency technique | |
| US4641138A (en) | Radar apparatus for detecting an agitated reflective target | |
| RU2665032C2 (en) | Device for recognition of aerospace objects in two-radio radar complexes with active phased antenna arrays (apaa) | |
| Matuszewski | Specific emitter identification | |
| Schuck et al. | Identification friend-or-foe (IFF) sensor uncertainties, ambiguities, deception and their application to the multi-source fusion process | |
| RU95861U1 (en) | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF THE ACCOMPANIED AIR FACILITY WITH ADAPTIVE SELECTION OF THE MAXIMUM ANGULAR SPEED OF ITS TURN DURING UNSTABLE FLIGHT IN TURBULENT LAYERS OF THE ATMOSPHERE | |
| Matuszewski | The specific radar signature in electronic recognition system | |
| Singh et al. | Multi-target Range and Angle detection for MIMO-FMCW radar with limited antennas | |
| De Luca et al. | Maritime FSR with moving receiver for small target detection | |
| RU200828U1 (en) | A DEVICE FOR RADAR RECOGNITION OF CLASSES OF AIR-SPACE OBJECTS IN A MULTI-BAND RADAR COMPLEX WITH PHASED ANTENNA ARRAYS | |
| KR101990078B1 (en) | Simulation Apparatus for Radar Signal Processing | |
| RU2741057C1 (en) | Method of radar recognition of classes of aerospace objects for a multi-band spaced apart radar system with phased antenna arrays | |
| RU2581898C1 (en) | Method of measuring angular coordinates of target | |
| RU2425395C2 (en) | Device for classification of radar surveillance objects according to intensity of amplitude fluctuations | |
| RU2410713C2 (en) | Method of detecting range-extended target and device for realising said method | |
| RU2144681C1 (en) | Gear identifying air targets by two- frequency method | |
| Malanowski et al. | Optimization of confirmation time of bistatic tracks in passive radar | |
| RU107369U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING A GROUP OF TWO SOURCES OF CONTINUOUS NOISE RADIATION IN THE BEAM OF A PHASE TOTAL SUMMARY-DIFFERENT MONOPULSE SYSTEM | |
| RU2795472C2 (en) | Radar detection system for low-speed and small-sized uavs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110421 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140627 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160421 |