RU2574598C1 - Radar space scanning method (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: in a radar space scanning method, based on the exchange of radar information by independently operating radar stations spread apart in a monitored space, radar stations with overlapping coverage areas exchange data on a target path set by the said stations and the resultant path in the overlapping area is set by calculating the angular coordinate in the plane of the established radar offset using the range to the target extracted from the set paths of the radar stations included in the universal time system. The said technical result according to the second version of the disclosed engineering solution is achieved due to that, in the radar space scanning method, based on exchange by radar stations radar information with a data bank, accessible for independently operating radar stations spread apart in the monitored space, the radar stations transmit to the data bank and receive therefrom parameters of the target paths set by the said radar stations; based on the said information, the resultant path in the overlapping area of the radar stations is set by calculating the angular coordinate in the plane of the established radar offset using the range to the target extracted from the set paths of the radar stations included in the universal time system.

EFFECT: reducing the power consumed by radar stations when determining the angular coordinates of a target with the required accuracy.

2 cl

Description

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства. Необходимым условием обеспечения этого управления и контроля является знание координат всех целей, находящихся в зоне контроля, с точностью 20′-40′ по угловым координатам и 20-30 м по дальности. Кроме того, измеренные координаты цели при первичном обнаружении должны уточняться в процессе ее движения, т.е. цели должны сопровождаться.The claimed technical solutions relate to the field of radar and can be used in radar stations (radar) for air traffic control and for airspace control. A necessary condition for ensuring this control and control is to know the coordinates of all targets located in the control zone with an accuracy of 20′-40 ′ in angular coordinates and 20-30 m in range. In addition, the measured coordinates of the target during initial detection should be clarified in the process of its movement, i.e. goals must be followed.

Для обеспечения надежного контроля всего пространства создают радиолокационное поле, в т.ч. за счет независимо работающих РЛС дежурного режима, как правило, в диапазоне метровых или дециметровых волн с шириной луча антенны в несколько градусов, что не обеспечивает указанную выше точность измерения угловых координат в режиме обзора пространства при одиночном зондировании углового сектора, содержащего цель. Требуемую же точность измерения угловых координат при этом обеспечивают за счет обработки информации, содержащейся в отраженных сигналах, принимаемых при зондировании нескольких направлений углового сектора, содержащего цель. Чаще всего применяют одноканальный метод весовой обработки пакета отраженных сигналов (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Сов. Радио, 1970, с. 276), разновидностью которого является метод определения центра пакета. Суть метода в том, что отраженные от цели сигналы, принятые при зондировании К соседних направлений вокруг нее, объединяют в единый радиолокационный пакет и угловую координату цели θ₀ определяют как среднее арифметическое значение координат оси антенны, соответствующих началу θ₁ и концу пакета θ_К. Таким образом, точность измерения θ₀ будет определяться точностью измерения θ₁ и θ_К, что, в свою очередь, при достаточных отношениях сигнал/шум определяется, в основном, размером пакета сформированным с дискретностью укладки К лучей вокруг направления на цель: Δθ=θ_i-θ_i-1, при i=2-K (С.З. Кузьмин. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1970, с. 99). Как правило, обзор пространства осуществляют с большей дискретностью (с меньшей плотностью) укладки лучей, но в каждом периоде прохода луча антенны направления на цель переходят в режим ее сопровождения, который предусматривает формирование пакета сигналов при уменьшенной дискретности (с увеличенным уплотнением) укладки лучей, так, что получают K>>1. Для того чтобы минимизировать объем пространства, в котором требуется более плотная укладка, определяют наиболее вероятное положение цели к следующему проходу луча антенны путем экстраполяции координат цели, определяя экстраполяционную точку ее положения. Вокруг экстраполяционной точки устанавливают экстраполяционный строб, в котором и получают пакет сигналов при уплотнении укладки лучей. Это увеличивает затраты энергии РЛС.To ensure reliable control of the entire space create a radar field, including due to independently operating standby radars, as a rule, in the range of meter or decimeter waves with an antenna beam width of several degrees, which does not provide the above accuracy of measuring the angular coordinates in the space viewing mode with a single sounding of the angular sector containing the target. The required accuracy of measuring the angular coordinates is ensured by processing the information contained in the reflected signals received when probing several directions of the angular sector containing the target. Most often, the single-channel method of weighting a packet of reflected signals is used (Theoretical Foundations of Radar. Edited by Y.D. Shirman. - M .: Sov. Radio, 1970, p. 276), a variation of which is the method of determining the center of a packet. The essence of the method is that the signals reflected from the target, received when probing the neighboring directions around it, K, are combined into a single radar packet and the angular coordinate of the target θ ₀ is determined as the arithmetic mean of the coordinates of the antenna axis corresponding to the beginning of θ ₁ and the end of the packet θ _K. Thus, the measurement accuracy θ ₀ will be determined by the measurement accuracy θ ₁ and θ _K , which, in turn, with sufficient signal-to-noise ratios is determined mainly by the size of the packet formed with the discreteness of laying K rays around the direction to the target: Δθ = θ _i -θ _i-1 , for i = 2-K (SZ Kuzmin. Fundamentals of designing digital systems for processing radar information. - M .: Radio and communications, 1970, p. 99). As a rule, a survey of the space is carried out with greater discreteness (with a lower density) of beam laying, but in each period of the passage of the antenna beam, the directions to the target go into its tracking mode, which provides for the formation of a packet of signals with reduced resolution (with increased compaction) of beam laying, that get K >> 1. In order to minimize the amount of space in which denser packing is required, the most probable position of the target to the next passage of the antenna beam is determined by extrapolating the coordinates of the target, determining the extrapolation point of its position. Around the extrapolation point, an extrapolation gate is installed, in which a packet of signals is obtained when packing the beams. This increases radar energy costs.

Известен способ радиолокационного обнаружения и сопровождения цели, не требующий для точного измерения угловой координаты формирования пакета сигналов (Патент №2099738 RU). Требуемая точность достигается на основе совместного измерения дальностей до цели разнесенными в пространстве коротковолновой и длинноволновой РЛС (угол вычисляют по известным сторонам треугольника). Для этого достаточно принять каждой РЛС в один и тот же момент времени сигнал с одиночного направления вместо зондирования K>>1 направлений вокруг цели. В этом состоит преимущество способа. Недостаток его в том, что для приема сигналов в один и тот же момент времени необходимо сопровождение цели вести одновременно двумя РЛС, кроме того, способ предусматривает использование разнодиапазонных РЛС. По этим причинам известный способ не может быть использован при обзоре пространства независимо работающими РЛС.A known method of radar detection and target tracking, which does not require accurate measurement of the angular coordinates of the formation of a packet of signals (Patent No. 2099738 RU). The required accuracy is achieved on the basis of joint measurement of ranges to the target spaced in space by a short-wave and a long-wave radar (the angle is calculated from the known sides of the triangle). To do this, it is enough to receive each radar at the same time instant, a signal from a single direction instead of sensing K >> 1 directions around the target. This is the advantage of the method. Its disadvantage is that to receive signals at the same time, it is necessary to track the target simultaneously with two radars, in addition, the method involves the use of multi-band radars. For these reasons, the known method cannot be used when reviewing the space by independently operating radars.

Известен способ обзора пространства и сопровождения цели, основанный на объединении радиолокационной информации нескольких разнесенных источников, входящих в радиолокационную систему (третичная обработка информации; С.З. Кузьмин. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Сов. Радио, 1974, с. 405-426). Способ основан на использовании совокупности параметров траекторий цели, прокладываемых несколькими РЛС, входящими в радиолокационную систему. Информация о траектории цели содержит, в том числе, данные о дальности от цели до РЛС и о моменте времени ее измерения. На основе объединения информации проводят усреднение параметров траекторий и формирование объединенной траектории, что повышает ее точность по сравнению с траекторией, прокладываемой каждой РЛС. У способа следующие недостатки:A known method of reviewing space and tracking targets, based on combining the radar information of several diversity sources included in the radar system (tertiary information processing; SZ Kuzmin. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. - M .: Sov. Radio, 1974, p. . 405-426). The method is based on the use of a combination of parameters of the target trajectories laid by several radars included in the radar system. Information on the trajectory of the target contains, inter alia, data on the distance from the target to the radar and on the time of its measurement. Based on the combination of information, the parameters of the trajectories are averaged and the united trajectory is formed, which increases its accuracy in comparison with the trajectory laid by each radar. The method has the following disadvantages:

- требуется объединение РЛС в систему;- requires the integration of radar in the system;

- данные объединенной траектории, в том числе, усредненные угловые координаты цели не используют в РЛС, что не устраняет необходимость каждой РЛС формировать пакет сигналов путем увеличения затрат энергии на более плотную укладку лучей в стробе сопровождения для получения требуемой точности определения угловой координаты;- the data of the combined path, including the averaged angular coordinates of the target, are not used in the radar, which does not eliminate the need for each radar to form a packet of signals by increasing the energy consumption for a more dense beam alignment in the tracking strobe to obtain the required accuracy of determining the angular coordinate;

- не полностью используют пространственный разнос РЛС для вычисления угловых координат с повышенной точностью.- do not fully use the spatial separation of the radar to calculate the angular coordinates with increased accuracy.

Наиболее близкими способами являются способы радиолокационного обзора пространства, описанные в патенте №2400767 RU (п. 1 - для первого варианта, п. 2 - для второго варианта заявляемого технического решения). Способы основаны на обмене разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими РЛС радиолокационной информацией. Реализация способов приводит к возникновению самоорганизующейся локальной сети из независимо работающих РЛС. Обмен информацией осуществляют непосредственно между РЛС (1-й способ) либо через банк данных (2-й способ). Преимущество этих способов состоит в том, что они позволяют сократить затраты энергии каждой из РЛС, вошедших в локальную сеть, на зондирование «пустых» направлений. Недостаток способов в том, что они не используют пространственный разнос РЛС и потому для получения требуемой точности определения угловой координаты также требуется формировать пакет сигналов путем увеличения затрат энергии на более плотную укладку лучей.The closest methods are the methods of radar survey of space described in patent No. 2400767 RU (p. 1 - for the first option, p. 2 - for the second option of the claimed technical solution). The methods are based on the exchange of independently operating radar information spaced apart in a controlled space. The implementation of the methods leads to the emergence of a self-organizing local network from independently operating radars. Information is exchanged directly between the radar (1st method) or through a data bank (2nd method). The advantage of these methods is that they can reduce the energy costs of each of the radars included in the local network for sensing "empty" directions. The disadvantage of these methods is that they do not use the spatial separation of the radar, and therefore, to obtain the required accuracy of determining the angular coordinate, it is also required to form a packet of signals by increasing the energy cost of a denser beam stacking.

Заявляемые изобретения направлены на устранение этого недостатка. Решаемой задачей (техническим результатом) является, таким образом, сокращение затрат энергии РЛС при определении угловой координаты цели с требуемой точностью. Задача решается на основе доступа к информации о параметрах прокладываемых трасс независимо работающими РЛС, установившими взаимные связи непосредственно или через банк данных.The claimed invention aims to eliminate this drawback. The problem being solved (technical result) is, therefore, reducing radar energy costs when determining the angular coordinate of the target with the required accuracy. The problem is solved on the basis of access to information about the parameters of the laid tracks independently operating radars that have established mutual communications directly or through a data bank.

Заявленный технический результат по первому варианту заявляемого технического решения достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на обмене радиолокационной информацией разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими радиолокационными станциями (РЛС), согласно изобретению РЛС с перекрывающимися зонами обзора обмениваются данными о прокладываемой ими трассе цели и результирующую трассу в зоне перекрытия прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.The claimed technical result according to the first embodiment of the claimed technical solution is achieved by the fact that in the method of radar viewing of space, based on the exchange of radar information, independently operating radar stations spaced in a controlled space, according to the invention, radars with overlapping viewing zones exchange data about the target path laid by them and the resulting path in the overlapping zone is laid out, calculating the angular coordinate in the plane of the installed ra radar deployment using ranges to the target, extracted from paved radar tracks that are part of a single time system.

Заявленный технический результат по второму варианту заявляемого технического решения достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на обмене радиолокационными станциями (РЛС) радиолокационной информацией с банком данных, доступном для независимо работающих разнесенных в контролируемом пространстве РЛС, согласно изобретению РЛС передают в банк данных и получают из него параметры прокладываемых ими трасс цели, на основании этой информации результирующую трассу в зоне перекрытия РЛС прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.The claimed technical result according to the second embodiment of the claimed technical solution is achieved by the fact that in the method of radar space survey based on the exchange of radar stations (radar) radar information with a data bank available for independently operating radars spaced in a controlled space, according to the invention, the radar is transmitted to a data bank and get from it the parameters of the target paths laid by them, based on this information, the resulting track in the radar coverage area is laid, in By calculating the angular coordinate in the plane of the established separation of the radar using ranges to the target, extracted from the laid tracks of the radar included in the system of single time.

Суть заявляемых способов основывается на следующем. Каждая РЛС, вошедшая в связь с другими РЛС или с банком данных, получит трассу цели, прокладываемую другой РЛС (при этом эти РЛС должны входить в систему единого времени). Это дает возможность за счет экстраполяции получать информацию о дальности от РЛС до цели на момент времени ее использования. Поэтому из двух трасс цели, проложенных двумя РЛС и привязанных к единому времени, может быть извлечена информация о дальностях до цели от точек расположения РЛС, разнесенных на известное расстояние, для любого момента времени в интервале существования трассы. Угловую координату цели в плоскости разноса РЛС в зоне перекрытия РЛС вычисляют как в способе-аналоге по патенту №2099738 RU (из треугольника с известным размером его сторон) и с тем же результатом - по одному принятому сигналу каждой РЛС в момент времени, определенный по трассам за счет экстраполяции. Таким образом, для определения с требуемой точностью угловой координаты в плоскости разноса РЛС достаточно одного принятого отраженного сигнала от цели (вместо формирования пакета сигналов), что позволяет сохранить плотность укладки лучей, установленной для режима обзора, и исключить необходимость увеличения затрат энергии РЛС. Этим достигается заявленный технический результат.The essence of the claimed methods is based on the following. Each radar that has entered into communication with other radars or with a data bank will receive a target path laid by another radar (in addition, these radars must be part of a single time system). This makes it possible by extrapolation to obtain information about the range from the radar to the target at the time of its use. Therefore, from two target paths laid by two radars and tied to a single time, information about the distances to the target from the radar location points spaced by a known distance can be extracted for any time in the interval of existence of the track. The angular coordinate of the target in the radar spacing plane in the radar overlap zone is calculated as in the method similar to Patent No. 2099738 RU (from a triangle with a known size of its sides) and with the same result, one received signal from each radar at a time instant determined from the tracks due to extrapolation. Thus, to determine the angular coordinate in the radar separation plane with the required accuracy, one received reflected signal from the target is sufficient (instead of generating a signal packet), which allows one to keep the beam-packing density set for the viewing mode and eliminate the need to increase radar energy costs. This achieves the claimed technical result.

Claims (2)

1. Способ радиолокационного обзора пространства, основанный на обмене радиолокационной информацией разнесенными в контролируемом пространстве независимо работающими радиолокационными станциями (РЛС), отличающийся тем, что РЛС с перекрывающимися зонами обзора обмениваются данными о прокладываемой ими трассе цели и результирующую трассу в зоне перекрытия прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени.1. A method for radar viewing of space, based on the exchange of radar information spaced apart in a controlled space by independently operating radar stations (RLS), characterized in that the radars with overlapping viewing zones exchange data about the target path they are laying and the resulting path in the overlap area is laid out, calculating the angular coordinate in the plane of the established separation of the radar using ranges to the target, extracted from the laid tracks of the radar included in the system time. 2. Способ радиолокационного обзора пространства, основанный на обмене радиолокационными станциями (РЛС) радиолокационной информацией с банком данных, доступном для независимо работающих разнесенных в контролируемом пространстве РЛС, отличающийся тем, что РЛС передают в банк данных и получают из него параметры прокладываемых ими трасс цели, на основании этой информации результирующую трассу в зоне перекрытия РЛС прокладывают, вычисляя угловую координату в плоскости установленного разноса РЛС с использованием дальностей до цели, извлекаемых из прокладываемых трасс РЛС, входящих в систему единого времени. 2. A method for radar space viewing based on the exchange of radar stations (radar) with radar information with a data bank available for independently operating radars spaced in a controlled space, characterized in that the radars transmit to the data bank and obtain parameters of the target paths laid by them, based on this information, the resulting path in the coverage area of the radar is laid out, calculating the angular coordinate in the plane of the established separation of the radar using ranges to the target, extracted aemyh of laid radar tracks included in a single time.